DE112010004682T5

DE112010004682T5 - Kalibrierung für mehrstufige physiologische Monitore

Info

Publication number: DE112010004682T5
Application number: DE112010004682T
Authority: DE
Inventors: Ammar Al-Ali; Walter M. Weber; Valery G. Telfort
Original assignee: Masimo Corp
Current assignee: Masimo Corp
Priority date: 2009-12-04
Filing date: 2010-12-03
Publication date: 2013-03-28
Also published as: US20110196211A1; US8801613B2; US10729402B2; GB201209231D0; US20150032029A1; US20200323511A1; US20230117147A1; US11571152B2; GB2487882A; WO2011069122A1; GB2487882B

Abstract

Bereitgestellt wird ein physiologischer Monitor (eine physiologische Überwachungsvorrichtung) zum Bestimmen eines physiologischen Parameters eines medizinischen Patienten mit einer mehrstufigen Sensoranordnung. Der Monitor weist einen Signalprozessor auf, der so konfiguriert ist, dass er ein Signal als Angabe eines physiologischen Parameters eines medizinischen Patienten von einer mehrstufigen Sensoranordnung empfängt. Die mehrstufige Sensoranordnung ist so konfiguriert, dass sie am physiologischen Monitor und am medizinischen Patient angeschlossen ist. Ferner kann der Monitor bestimmter Ausführungsformen ein Informationselement-Abfragemodul aufweisen, das so konfiguriert ist, dass es Kalibrierinformationen von einem Informationselement erhält, das in mehreren Stufen der mehrstufigen Sensoranordnung vorgesehen ist. In einigen Ausführungsformen ist der Signalprozessor so konfiguriert, dass er den physiologischen Parameter des medizinischen Patienten auf der Grundlage des Signals und der Kalibrierinformationen bestimmt.

Description

VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht Priorität aus der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 61/266984, eingereicht am 4. Dezember 2009 mit dem Titel ”Automatic Calibration for Multi-Stage Physiological Monitors”.

Außerdem ist diese Anmeldungen mit den folgenden US-Patentanmeldungen verwandt, deren Offenbarungen hierin durch Verweis insgesamt aufgenommen sind:

Anmeldung Nr.	Anmeldetag (MM/TT/JJ)	Titel	Aktenzeichen des Anwalts
60/893853	03/08/07	MULTI-PARAMETER PHYSIOLOGICAL MONITOR	MCAN.014PR
60/893850	03/08/07	BACKWARD COMPATIBLE PHYSIOLOGICAL SENSOR WITH INFORMATION ELEMENT	MCAN.015PR
60/893858	03/08/07	MULTI-PARAMETER SENSOR FOR PHYSIOLOGICAL MONITORING	MCAN.016PR
60/893856	03/08/07	PHYSIOLOGICAL MONITOR WITH FAST GAIN ADJUST DATA ACQUISITION	MCAN.017PR
12/044883	03/08/08	SYSTEMS AND METHODS FOR DETERMINING A PHYSIOLOGICAL CONDITION USING AN ACOUSTIC MONITOR	MCAN.014A
61/252083	10/15/09	DISPLAYING PHYSIOLOGICAL INFORMATION	MCAN.019PR
12/904836	10/14/10	BIDIRECTIONAL PHYSIOLOGICAL INFORMATION DISPLAY	MCAN.019A1
12/904823	10/14/10	BIDIRECTIONAL PHYSIOLOGICAL INFORMATION DISPLAY	MCAN.019A2
61/141584	12/30/08	ACOUSTIC SENSOR ASSEMBLY	MCAN.030PR
61/252076	10/15/09	ACOUSTIC SENSOR ASSEMBLY	MCAN.030PR2
12/643939	12/21/09	ACOUSTIC SENSOR ASSEMBLY	MCAN.030A
61/313645	03/12/10	ACOUSTIC RESPIRATORY MONITORING SENSOR HAVING MULTIPLE SENSING ELEMENTS	MCAN.033PR2
12/904931	10/14/10	ACOUSTIC RESPIRATORY MONITORING SENSOR HAVING MULTIPLE SENSING ELEMENTS	MCAN.033A
12/904890	10/14/10	ACOUSTIC RESPIRA TORY MONITORING SENSOR HAVING MULTIPLE SENSING ELEMENTS	MCAN.033A2
12/904938	10/14/10	ACOUSTIC RESPIRATORY MONITORING SENSOR HAVING MULTIPLE SENSING ELEMENTS	MCAN.033A3
12/904907	10/14/10	ACOUSTIC PATIENT SENSOR	MCAN.033A4
61/252062	10/15/09	PULSE OXIMETRY SYSTEM WITH LOW NOISE CARLE HUB	MCAN.035PR
61/265730	12/01/09	PULSE OXIMETRY SYSTEM WITH ACOUSTIC SENSOR	MCAN.035PR3
12/904775	10/14/10	PULSE OXIMETRY SYSTEM WITH LOW NOISE CARLE HUB	MCAN.035A
12/905036	10/14/10	PHYSIOLOGICAL ACOUSTIC MONITORING SYSTEM	MCAN.046A
61/331087	05/04/10	ACOUSTIC RESPIRATION DISPLAY	MASIMO.800PR2
61/391098	10/08/10	ACOUSTIC MONITOR	MCAN-P001

HINTERGRUND
Normalerweise weisen Krankenhäuser, Pflegeheime und andere Einrichtungen zur Patientenversorgung Patientenüberwachungsvorrichtungen (Monitore) an einem oder mehreren Betten in der Einrichtung auf. Allgemein verfügen Patientenüberwachungsvorrichtungen über Sensoren, Verarbeitungstechnik und Displays zum Erhalten und Analysieren physiologischer Parameter eines medizinischen Patienten. Zu physiologischen Parametern gehören beispielsweise u. a. Atemfrequenz, Sauerstoffsättigungs-(SpO₂)Grad, Puls und Blutdruck. Kliniker, darunter Ärzte, Pflegekräfte und bestimmtes anderes medizinisches Personal, nutzen die vom medizinischen Patient erhaltenen physiologischen Parameter, um Erkrankungen zu diagnostizieren und Behandlungen zu verschreiben. Ferner verwenden Kliniker die physiologischen Parameter zur Überwachung eines Patienten im Verlauf verschiedener klinischer Situationen, um zu bestimmen, ob der dem Patient zuteil werdende medizinische Versorgungsgrad zu steigern ist.
Viele Überwachungsvorrichtungen empfangen physiologische Signale von einem oder mehreren Sensoren, z. B. Pulsoximetriesensoren, anderen Arten optischer Sensoren, akustischen Sensoren u. ä. An den Sensoren angeschlossene medizinische Kabel senden Signale von den Sensorenzur Überwachungsvorrichtung.
In einigen Überwachungssystemen können physiologische Signale relativ klein oder mit hohem Genauigkeitsgrad anderweitig schwierig zu messen sein. Als solche können Herstellungstoleranzen für die verschiedenen Komponenten im System relativ eng sein, was eventuell zu geringen Ausbeuten, erhöhten Herstellungskosten und/oder reduzierter Flexibilität der Komponentengestaltung führt.
Zusätzlich können Sensoren, Kabel und andere Komponenten im Sensorweg mit einer spezifischen Überwachungsvorrichtung vertrieben werden und sind zum ausschließlichen Gebrauch mit dieser Überwachungsvorrichtung ab Werk kalibriert, was die Flexibilität der Komponentenauswahl reduziert. Alternativ können einige Systeme vor Ort manuell kalibriert werden, was Kosten und Installationszeiten erhöht. Somit besteht nach wie vor Bedarf an einem Überwachungssystem, das genaue physiologische Messungen liefern kann, während es sich diesen und anderen Fragen widmet.
ZUSAMMENFASSUNG
In Übereinstimmung mit bestimmten Aspekten wird ein physiologischer Monitor (Überwachungsgerät) zum Bestimmen eines physiologischen Parameters eines medizinischen Patienten mit einer mehrstufigen Sensoranordnung bereitgestellt. Der physiologische Monitor kann einen Signalprozessor aufweisen, der so konfiguriert ist, dass er ein Signal als Angabe eines physiologischen Parameters eines medizinischen Patienten von einer mehrstufigen Sensoranordnung empfängt. Die mehrstufige Sensoranordnung kann so konfiguriert sein, dass sie am physiologischen Monitor und am medizinischen Patient angeschlossen ist. Ferner kann der physiologische Monitor ein Informationselement-Abfragemodul aufweisen, das so konfiguriert ist, dass es Kalibrierinformationen von einem Informationselement erhält, das in mehreren Stufen der mehrstufigen Sensoranordnung vorgesehen ist. In bestimmten Ausführungsformen ist der Signalprozessor so konfiguriert, dass er den physiologischen Parameter des medizinischen Patienten auf der Grundlage des Signals und der Kalibrierinformationen bestimmt.
In Übereinstimmung mit bestimmten Aspekten wird ein Verfahren zum Bestimmen eines physiologischen Parameters eines medizinischen Patienten mit einem physiologischen Monitor bereitgestellt. Zum Verfahren kann das Empfangen eines Signals als Angabe eines physiologischen Parameters eines medizinischen Patienten von einer mehrstufigen Sensoranordnung gehören. In einigen Ausführungsformen weist das Verfahren ferner das Erhalten von Kalibrierung von einem Informationselement auf, das in mehreren Stufen der mehrstufigen Sensoranordnung vorgesehen ist. Ferner kann das Verfahren das Bestimmen des physiologischen Parameters des medizinischen Patienten auf der Grundlage des Signals und der Kalibrierinformationen aufweisen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Nachstehend werden verschiedene Ausführungsformen anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Diese Ausführungsformen werden nur beispielhaft dargestellt und beschrieben und sollen nicht den Umfang der Offenbarung einschränken. In den Zeichnungen tragen ähnliche Elemente ähnliche Bezugszahlen.
1 zeigt eine Perspektivansicht einer Ausführungsform eines physiologischen Überwachungssystems;
2 ist eine Perspektivansicht von oben auf eine Ausführungsform einer beispielhaften Sensoranordnung und eines Kabels von oben;
3A und 3B zeigen Blockdiagramme beispielhafter Überwachungssysteme, die ein oder mehrere Informationselemente aufweisen, die zur mehrstufigen Kalibrierung in Übereinstimmung mit bestimmten Ausführungsformen verwendbar sind;
3C zeigt eine Ausführungsform einer Schaltung zum Kommunizieren mit einem oder mehreren Informationselementen und einem Sensor;
4 zeigt ein Blockdiagramm von Kalibrierinformationen und anderen beispielhaften Formen von Daten, die in einem Informationselement gespeichert sein können;
5 zeigt ein Funktionsblockdiagramm einer Ausführungsform eines physiologischen Überwachungssystems, das so konfigurierbar ist, dass es eine mehrstufige Kalibrierung in Übereinstimmung mit bestimmten Ausführungsformen durchführt;
6 zeigt einen Ablaufplan eines beispielhaften physiologischen Überwachungsablaufs, der eine mehrstufige Kalibrierung in Übereinstimmung mit bestimmten Ausführungsformen umsetzt;
7A und 7B zeigen Blockdiagramme beispielhafter physiologischer Überwachungssysteme mit Verteiler- bzw. Splitterkabeln;
8 zeigt ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform eines physiologischen Überwachungssystems mit mehreren Kabeln;
9 zeigt ein Blockdiagramm noch einer weiteren Ausführungsform eines physiologischen Überwachungssystems mit mehreren Kabeln;
10A bis 10C zeigen Ausführungsformen von Entkopplungsschaltungen;
11A zeigt eine Seitenansicht eines beispielhaften Splitterkabels;
11B zeigt eine Untersicht, auf das beispielhafte Splitterkabel von 6A;
12 zeigt eine Perspektivansicht einer beispielhaften Sensor-Kabel-Anordnung;
13 zeigt eine Ausführungsform eines physiologischen Überwachungssystems mit mehreren vernetzten physiologischen Monitoren;
14 und 15 zeigen Ablaufpläne beispielhafter Kabelmanagementabläufe;
16 und 17 zeigen Ablaufpläne beispielhafter Patientenkontext-Managementabläufe;
18 zeigt eine Ausführungsform eines koextrudierten Kabels; und
19 zeigt eine Ausführungsform eines Splitterkabels.
NÄHERE BESCHREIBUNG
Hier beschriebene Systeme weisen verschiedene Komponenten auf, z. B. ein oder mehrere Kabel, Vorschalt- bzw. Front-End-Verarbeitungsschaltungsaufbauten u. ä., die im Weg zwischen dem Sensor und einem Signalverarbeitungsschaltungsaufbau in einer Überwachungsvorrichtung eingefügt sind. Der Sensor und diese Komponenten oder Abschnitte davon können als Stufen im Sensorweg beschrieben werden. Somit können hier beschriebene Systeme als mehrstufige Systeme bezeichnet werden.
Mehrstufige Kalibrierung im Überblick
Jede Stufe im Sensorweg hat spezielle Verhaltenskennwerte, die eine Reaktion für diese Stufe festlegen. Allgemein empfängt jede Stufe eine Version des detektierten, Sensorsignals und erzeugt eine modifizierte Version dieses Signals gemäß einer charakteristischen Reaktion der jeweiligen Stufe. Zu den Verhaltenskennwerten, die die charakteristischen Reaktionen der Stufen festlegen, können vielfältige Parameter gehören, darunter z. B. elektrische Eigenschaften (z. B. Kapazitäten, Impedanzen usw.), mechanische Eigenschaften, Reaktionskennwerte (z. B. Frequenzgänge, Verstärkungskennwerte usw.). Informationen zu diesen Kennwerten können in der gesamten Offenbarung gegenseitig austauschbar beispielsweise als Kalibrierinformationen, Verhaltensinformationen und Verhaltenskennwertinformationen bezeichnet werden.
Infolge von Unbeständigkeiten der Herstellung, Materialien usw. können bestimmte Verhaltenskennwerte und entsprechende Kalibrierinformationen zwischen Komponenten der gleichen Art erheblich variieren. Diesen Arten von Unbeständigkeiten unterliegende Kennwerte können als Prozessgrößenkennwerte bezeichnet werden, da sie von Material- oder Herstellungsunbeständigkeiten abhängen. Allgemein erwünscht ist, dass ein Überwachungssystem mit Komponenten zusammenarbeiten kann, die einen möglichst breiten Bereich von Prozessgrößenkennwerten haben. Beispielsweise können dadurch Herstellungstoleranzen erweitert werden, was zu verbesserter Genauigkeit und Wiederholbarkeit, höheren Ausbeuten und verringerten Kosten führt.
Neben Prozessgrößenkennwerten können auf der Grundlage verschiedener konstruktiver Ansätze für Komponenten und zugehörige Parameter Konstruktionsgrößenkennwerte auftreten. Da sie auf bekannten konstruktiven Auswahlentscheidungen beruhen, sind Konstruktionsgrößenkennwerte anders als Prozessgrößenkennwerte allgemein vorbestimmt.
Als ein Beispiel für ein Szenario, das Konstruktionsgrößenkennwerte beinhaltet, kann ein akustischer Sensor einer ersten konstruktiven Lösung Konstruktionskennwerte aufweisen, die so optimiert sind, dass sie Signale mit relativ niedriger Amplitude verwenden, z. B. zum Gebrauch mit Patienten mit einer besonders flachen Atmung oder zum Detektieren einer bestimmten Art von relativ leisen physiologischen Tönen. Konstruktive Auswahlentscheidungen für diesen Sensor sind auf einen solchen Gebrauch speziell abgestimmt. Beispielsweise kann ein relativ empfindliches Material für das Erfassungselement (z. B. eine piezoelektrische Folie) verwendet werden, oder das Erfassungselement kann für relativ hohe Empfindlichkeit hergestellt sein. Zudem können programmierbare Größen, z. B. Verstärkungseinstellungen, auf einen relativ hohen Wert eingestellt sein. Andererseits kann ein akustischer Sensor gemäß einer zweiten Konstruktion so optimiert sein, dass er relativ lautere physiologische Töne detektiert. Für diesen Sensor werden andere Konstruktionsparameter verwendet, z. B. ein relativ unempfindlicheres Erfassungselement, niedrigere Verstärkungseinstellungen usw. Über dieses veranschaulichende Beispiel hinaus gibt es ein großes Universum von Konstruktionsgrößenkennwerten in Zuordnung zu Überwachungssystemen, z. B. Konstruktionsgrößenkennwerte in Zuordnung zu Nichtsensorkomponenten (z. B. Kabel, Verarbeitungsschaltungsaufbauten usw.) oder solche, die sich auf andere Arten von Sensoren beziehen (z. B. optische Sensoren wie etwa SpO₂-Sensoren).
Erwünscht ist, dass sich Überwachungssysteme an Komponenten anpassen können, die allgemein einen möglichst breiten Bereich von Konstruktionsgrößenkennwerten haben. Beispielsweise können dadurch Systemkonstrukteure eine Zusammenstellung von Komponenten entwickeln, die für spezielle Anwendungen kundenspezifisch angepasst sind.
Vorteilhaft können hier beschriebene Systeme Prozesskennwertvariabilität und/oder Konstruktionskennwertvariabilität berücksichtigen, was Systemkalibrierung (z. B. automatische Kalibrierung) auf der Grundlage der Eigenschaften der speziellen angeschlossenen Komponenten ermöglicht. In der gesamten Offenbarung kann diese Kalibriertechnik gegenseitig austauschbar als automatische, dynamische, adaptive oder intelligente Kalibrierung bezeichnet werden. In einigen Ausführungsformen kann der Ablauf auch als Sensorweg oder Signalerfassung oder so bezeichnet werden, dass er beispielsweise einen Entzerrungs- bzw. Ausgleichseffekt auf das Sensorsignal hat. Diese Begriffe werden zur Veranschaulichung verwendet und sollen keine Einschränkung darstellen. In einigen anderen Ausführungsformen wird mindestens ein Abschnitt des Kalibrierablaufs manuell erreicht.
In Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen haben eine oder mehrere Stufen im Sensorweg mindestens ein Informationselement, das Kalibrierinformationen zu dieser Stufe speichert. Die Kalibrierinformationen können z. B. während der Herstellung bestimmt und gespeichert werden. Beispielsweise kann ein Testsignal in eine Komponente, z. B. einen physiologischen Sensor, injiziert werden. Verschiedene Kennwerte, z. B. Frequenzgänge, Kapazitäten usw., des Sensors können mit Hilfe des Testsignals gemessen werden und werden in einem Informationselement am Sensor gespeichert. Zusätzlich können gewisse vorbestimmte Kennwerte, zu denen primär Konstruktionsgrößenkennwerte gehören, im Informationselement ohne einen gesonderten Kalibrierablauf gespeichert werden.
In Übereinstimmung mit bestimmten Ausführungsformen ist die Überwachungsvorrichtung so konfiguriert, dass sie die Kalibrierinformationen von den Sensorwegstufen empfängt. Auf der Grundlage der Kalibrierinformationen kann die Überwachungsvorrichtung dann die Verarbeitung des empfangenen Sensorsignals intelligent einstellen, wobei sie die speziellen Verhaltenseigenschaften der angeschlossenen Komponenten berücksichtigt.
Da sich Überwachungssysteme in Übereinstimmung mit solchen Ausführungsformen an die spezifischen Eigenschaften der angeschlossenen Komponenten anpassen können, können diese Systeme für gegenseitig austauschbaren Gebrauch mit vielfältigen Komponenten sorgen. Beispielsweise können diese Systeme mit Komponenten verwendet werden, die einen breiten Bereich von Prozess- und/oder Konstruktionskennwertvariabilität haben.
Zulässige Herstellungstoleranzen lassen sich stark erweitern. Dadurch werden verbesserte Wiederholbarkeit und Ausbeuten bei der Herstellung erreicht, während ein hoher Grad von Messgenauigkeit gewahrt bleibt.
Die mehrstufige Kalibrierfähigkeit sorgt für ein System mit allgemein vollständiger gegenseitiger Austauschbarkeit, in dem vorhandene Komponenten gegen Komponenten der gleichen Art oder Komponenten ausgetauscht werden können, die für spezielle Zwecke kundenspezifisch angepasst sind. Diese Art von Fähigkeit zum Mischen und Abgleichen sorgt für erleichterten, Gebrauch und kann auch die Verwendung von Einmalkomponenten ermöglichen, z. B. Einmalsensorkomponenten. Der Einsatz von Einmalkomponenten kann eine Reihe von Vorteilen haben, darunter verbesserte Hygiene und Zweckmäßigkeit.
Beispielsweise kann ein Benutzer einen Sensor zur Verwendung mit einer Überwachungsvorrichtung aus einer Menge von Sensoren der gleichen Art auswählen, ohne zu überprüfen, dass dieser spezielle Sensor zur Verwendung mit dieser speziellen Überwachungsvorrichtung kalibriert wurde. Zudem kann der Benutzer diesen Sensor mit einer weiteren Komponente kombinieren, z. B. einem Instrumentenkabel, das aus einer Menge von Instrumentenkabeln der gleichen Art ausgewählt ist. Wiederum kann der Benutzer das Kabel und den Sensor am Monitor anschließen und die Überwachung beginnen, ohne zu überprüfen, dass das spezielle Kabel zur Verwendung mit dieser speziellen Überwachungsvorrichtung oder diesem speziellen Sensor kalibriert wurde.
In einigen Fällen können Sensorwegkomponenten anfangs werkseitig charakterisiert sein, und die geeigneten Charakterisierungsinformationen sind in der Komponente gespeichert. Die Werkskalibrierung kann vorteilhaft zum Einsatzort übertragen werden, da Kliniker die Komponenten mit allgemein jedem kompatiblem System einsetzen, ohne sie vor Ort unabhängig kalibrieren zu müssen.
Beispielsweise schließt in einem Szenario ein Benutzer zunächst einen ersten Sensor an einem ersten Kabel an, das mit einer ersten Überwachungsvorrichtung verbunden ist. Die Überwachungsvorrichtung liest die Verhaltenskennwerte der Komponenten aus und stellt die Signalverarbeitungsparameter entsprechend ein, z. B. wenn neue Sensorwegkomponenten angeschlossen werden. Danach tauscht der Benutzer den ersten Sensor gegen einen zweiten Sensor der gleichen Art, aber mit unterschiedlichen Verhaltenskennwerten, z. B. Prozessgrößenkennwerten, aus. In einem weiteren Szenario tauscht der Benutzer den ersten Sensor gegen einen zweiten Sensor unterschiedlicher Art aus, z. B. einen Sensor, der für einen speziellen Gebrauch speziell angepasst ist und unterschiedliche Konstruktionsgrößenkennwerte hat. In beiden Szenarios liest die Überwachungsvorrichtung die Verhaltenskennwerte des zweiten Sensors aus und führt wiederum eine mehrstufige Kalibrierung durch, um mit dem zweiten Sensor zusammenzuwirken.
Die hier beschriebenen mehrstufigen Kalibriertechniken können für physiologische Überwachungssysteme von Nutzen sein, in denen allgemein jede Art von Sensor eingebaut ist. Teilweise weil dynamische Kalibrierung verbesserte Herstellungstoleranzen ermöglicht, können sie zudem von besonderem Nutzen für Systeme sein, die relativ kleine Signale messen, z. B. solche, die akustische Sensoren zur Messung von Atemfrequenz, Herztönen u. ä. aufweisen.
Nachstehend werden weitere Ausführungsformen von Überwachungssystemen mit der Fähigkeit zu mehrstufigen Kalibriertechniken zum Beispiel anhand von 1 bis 6 beschrieben.
Gemäß 1 ist eine Ausführungsform eines physiologischen Überwachungssystems 100 zur Überwachung eines medizinischen Patienten dargestellt. Das physiologische Überwachungssystem 100 kann so konfiguriert sein, dass es die hier beschriebenen mehrstufigen Kalibriertechniken umsetzt, und weist einen physiologischen Monitor 110 auf, der mit einer Sensoranordnung 150 über ein Kabel 130 gekoppelt ist. Der Monitor 110 verfügt über verschiedene Sichtanzeigen und Bedienelemente 105 zum Anzeigen von Sensorparametern, Alarmen u. ä. sowie zum Empfangen von Benutzereingaben. Die Sensoranordnung 150 könnte jeden von vielfältigen physiologischen Sensoren aufweisen. Beispielsweise könnte die Sensoranordnung 150 einen oder mehrere optische Sensoren, die Messung von Blutbestandteilen und verwandten Parametern ermöglichen, akustische Atemsensoren, Elektrokardiogrammsensoren u. ä. aufweisen.
Allgemeiner kann die Sensoranordnung 150 einen oder mehrere Sensoren-aufweisen, die einen oder mehrere von vielfältigen physiologischen Parametern messen, darunter Sauerstoffsättigung, Carboxyhämoglobin (HbCO), Methämoglobin (HBMet), Sauerstoffanteil, Gesamt-Hämoglobin (HbT/SpHB), Pulsfrequenz, Perfusionsindex, elektrische Herzaktivität über Elektrokardiographie sowie Blutdruck. Zu anderen Beispielen für physiologische Parameter, die gemessen werden können, zählen Atemfrequenz, Inspirationszeit, Expirationszeit, Verhältnis von Inspiration zu Expiration, Inspirationsfluss, Expirationsfluss, Atemzugvolumen, endexpiratorisches CO₂ (ETCO₂), CO₂, Minutenvolumen, Apnoedauer, Atemtöne, Rasselgeräusche, Ronchi, Stridor, Änderungen von Atemtönen, z. B. verringertes Volumen oder Änderung von Luftfluss, Herzfrequenz, Herztönen (z. B. S1, S2, S3, S4 und Geräuschen (Murmur)), sowie Änderungen von Herztönen, z. B. normal zu Geräusch (Murmur) oder gespaltene Herztöne als Hinweis auf Flüssigkeitsüberlastung.
In einigen Ausführungsformen kann die Sensoranordnung 150 ein optischer Sensor mit einem oder mehreren Emittern sein, z. B. Leuchtdioden. Die Emitter können mehrere Wellenlängen von Licht abstrahlen, das auf Körpergewebe eines lebenden Patienten trifft, z. B. einen Finger, Fuß, ein Ohr o. ä. Ferner können die Emitter unsichtbare Strahlung abstrahlen. Die Sensoranordnung 150 kann zudem einen oder mehrere Detektoren aufweisen, die Licht empfangen können, das, durch das Körpergewebe des Patienten abgeschwächt wurde. Die Detektoren können physiologische Signale als Reaktion auf das detektierte Licht erzeugen. Die Sensoranordnung 150 kann diese physiologischen Signale zum Monitor 110 zwecks Verarbeitung führen, um einen oder mehrere physiologische Parameter zu bestimmen, z. B. bestimmte der zuvor beschriebenen Parameter. Ein Beispiel für eine solche Sensoranordnung 150 ist in der US-Veröffentlichung Nr. 2006/0211924 , eingereicht am 1. März 2006 mit dem Titel ”Multiple Wavelength Sensor Emitters”, beschrieben, deren Offenbarung hierin durch Verweis insgesamt aufgenommen ist.
Das Kabel 130 ist mit der Sensoranordnung 150 und mit dem Monitor 110 verbunden. In einigen Ausführungsformen weist das Kabel 130 zwei oder mehr Kabel oder Kabelanordnungen auf, wenngleich zu beachten ist, dass das Kabel 130 auch ein einzelnes Kabel 130 sein kann. In der dargestellten Ausführungsform weist das Kabel 130 ein Sensorkabel 112 und ein Instrumentenkabel 114 auf. Das Sensorkabel 114 ist direkt mit der Sensoranordnung 150 über Verbinder 133, 151 verbunden, und das Instrumentenkabel 114 ist direkt mit dem Monitor 110 über einen Verbinder 131 verbunden. Das Sensorkabel 112 ist mit dem Instrumentenkabel 114 über Verbinder 135, 137 verbunden.
In bestimmten Ausführungsformen ist das Sensorkabel 112 ein leichtes, flexibles Kabel, das für einen einzigen medizinischen Patient verwendet und nach Gebrauch an diesem Patient entsorgt wird. Dagegen wird das Instrumentenkabel 112 bestimmter Ausführungsformen für mehrere Patienten verwendet und kann haltbarer als das Sensorkabel 112 sein. Beispielsweise kann das Instrumentenkabel 112 dicker, steifer oder schwerer als das Sensorkabel 112 sein. Vorteilhaft ist es in bestimmten Ausführungsformen durch die leichten, flexiblen Kennwerte des Sensorkabels 112 komfortabler, das Sensorkabel 112 an einem Patient anzuschließen. Ein Patient mit einer z. B. am Finger angeschlossenen Sensoranordnung 150 könnte mit einem an der Sensoranordnung 150 angeschlossenen leichten Sensorkabel 112 seine Hand leichter bewegen. Wären aber einige oder alle Kabel 130 leicht und flexibel, könnten sie weniger haltbar sein. Somit ist ein Abschnitt des Kabels 130 (z. B. das Instrumentenkabel 114) fester und haltbarer, aber potenziell schwerer und unflexibler. Daher könnte das Instrumentenkabel 114 für mehrere Patienten verwendet werden, während das Sensorkabel 112 für weniger Patienten, z. B. einen einzelnen Patient, verwendet werden könnte.
Obwohl der physiologische Monitor 110 von 1 in Verbindung mit einer einzelnen Sensoranordnung 150 gezeigt ist, kann es in bestimmten Ausführungsformen vorteilhaft sein, ihn mit mehreren Sensoren zu verbinden, z. B. Sensoren, die unterschiedliche physiologische Parameter überwachen. Beispielsweise könnte der physiologische Monitor 110 mit einem Pulsoximetriesensor und einem akustischen Sensor verbunden sein, der Atemfrequenz, Herztöne und verwandte Parameter misst. Eine Möglichkeit, dem physiologischen Monitor 110 Mehrfachsensorfunktionalität zu verleihen, besteht darin, ein Verteiler- bzw. Splitterkabel zwischen dem Monitor und dem Kabel 130 vorzusehen (siehe 7 und 11). Ein Splitterkabel reduziert oder beseitigt die Notwendigkeit, einen zweiten Kabelanschluss im Gehäuse des physiologischen Monitors 110 einzubauen, um ein zweites Kabel 130 aufzunehmen. Folglich kann man mit Hilfe eines Splitterkabels die Kosten senken. Außerdem kann der Gebrauch eines Splitterkabels Übersprechrauschen zwischen Signalleitungen von den Sensoren reduzieren.
Wie zuvor beschrieben, kann aber ein Aufrüsten des physiologischen Monitors 110 zum Empfangen von Eingaben von mehreren Sensoren unter Verwendung eines Splitterkabels o. ä. zu (elektrischer) Berührungsgefahr für den Patient führen, da die Möglichkeit besteht, dass sich leitende Wege durch die Sensoren, die Verkabelung und den Patient bilden. Wird beispielsweise ein akustischer Sensor auf dem Brustkorb platziert und berührt eine Defibrillatorkontaktplatte den akustischen Sensor, könnte sich ein Stromstoß über einen leitenden Weg, der im Patient zwischen dem akustischen Sensor und einem zweiten Sensor gebildet ist, und durch den physiologischen Monitor 110 entladen. Dieser Stromstoß könnte den Patient verletzen und den Monitor 110 beschädigen.
Folglich können verschiedene Ausführungsformen des Kabels 130 oder eines angeschlossenen Splitterkabels eine oder mehrere Entkopplungsschaltungen (nicht gezeigt) zum Reduzieren der Berührungsgefahr für den Patient aufweisen. Jede Entkopplungsschaltung kann die Sensoranordnung 150 vom Monitor 110 elektrisch entkoppeln oder kann mehrere Sensoranordnungen 150 entkoppeln. Neben der gewöhnlichen Bedeutung kann elektrisches Entkoppeln bedeuten, einen leitenden Weg zu unterbrechen (z. B. durch Bereitstellen eines Dielektrikums zwischen zwei Leitern) oder den Widerstand zwischen Leitern zu erhöhen. Erreichen lässt sich elektrisches Entkoppeln mit Hilfe von Transformatoren und/oder Optokopplern, was später beschrieben wird. Das elektrische Entkoppeln der Entkopplungsschaltung kann verhindern oder reduzieren, dass schädliche Stromstöße den Patient schädigen. Beispielhafte Entkopplungsschaltungen, die mit bestimmten Ausführungsformen kompatibel sind, werden später anhand von 7 bis 11 vorgestellt.
Neben der Aufnahme von Entkopplungsschaltungsaufbauten im Kabel 130 oder in einem angeschlossenen Splitterkabel kann erwünscht sein, dass andere Schaltungsaufbauten zum Kabel 130 oder Splitterkabel gehören. Beispielsweise kann das Kabel 130, ein Splitterkabel und/oder die Sensoranordnung 150 ein oder mehrere Informationselemente (nicht gezeigt) aufweisen, die Speicherbauelemente sein können, z. B. EEPROMs o. ä. Ferner können die Informationselemente Kalibrierinformationen zu einer oder mehreren Komponenten im System speichern. Die Überwachungsvorrichtung kann, solche Kalibrierinformationen verwenden, um einen mehrstufigen Sensorweg in Übereinstimmung mit hier beschriebenen Ausführungsformen zu kalibrieren. Beispielhafte kompatible Informationselemente werden nachstehend anhand von 3 bis 6 sowie 11 bis 17 beschrieben. In einigen Ausführungsformen speichert das Informationselement andere Informationen, z. B. Kabelmanagementinformationen, Patientenkontextinformationen und/oder physiologische Informationen.
2 veranschaulicht eine Ausführungsform eines weiteren Sensorsystems, das bestimmte hier beschriebene mehrstufige Kalibriertechniken beinhalten kann. Das Sensorsystem weist eine Sensoranordnung 201, ein Instrumentenkabel 211 und einen Hub bzw. Konzentrator 220 auf, die zum Gebrauch mit jedem der hier beschriebenen physiologischen Monitore und Kabel geeignet sind. Die Sensoranordnung 201 weist einen Sensor 215, eine Kabelanordnung 217 und einen ersten Verbinder 205 auf, während die Kabelanordnung 217 einer Ausführungsform ein Sensorkabel 207 und einen Patientenanker 203 aufweist.
Die Sensoranordnung 201 ist am Instrumentenkabel 211 über den zusammenbaufähigen ersten und zweiten Verbinder 205, 209 entfernbar anschließbar. Seinerseits kann das Instrumentenkabel 211 an einem Kabelkonzentrator 220 angeschlossen werden, der einen Anschluss 221 zum Aufnehmen eines Verbinders 212 des Instrumentenkabels 211 und einen zweiten Anschluss 223 zum Aufnehmen eines weiteren Kabels hat. Der Konzentrator 220 ist ein Beispiel für das zuvor beschriebene Splitterkabel und kann als solcher einen Entkopplungsschaltungsaufbau aufweisen (siehe z. B. 19). In bestimmten Ausführungsformen kann der zweite Anschluss 223 ein Kabel aufnehmen, das mit einem optischen Sensor (z. B. Pulsoximeter) oder anderen Sensor verbunden ist. Außerdem könnte der Kabelkonzentrator 220 zusätzliche-Anschlüsse in anderen Ausführungsformen zum Aufnehmen zusätzlicher Kabel aufweisen. Der beispielhafte Konzentrator 220 weist ein Kabel 222 auf, das in einem Verbinder 224 endet, der geeignet ist, mit einem physiologischen Monitor (nicht gezeigt) verbunden zu werden.
In einer Ausführungsform weist die akustische Sensoran-ordnung 201 ein Erfassungselement auf, beispielsweise ein piezoelektrisches Bauelement oder ein anderes akustisches Erfassungsbauelement. Das Erfassungselement kann eine Spannung erzeugen, die auf Schwingungen reagiert, die vom Patient erzeugt werden, und der Sensor kann einen Schaltungsaufbau aufweisen, um die durch das Erfassungselement erzeugte Spannung zu einem Prozessor zur Verarbeitung zu übertragen. In einer Ausführungsform weist die akustische Sensoranordnung 201 einen Schaltungsaufbau zum Detektieren und Senden von Informationen zu biologischen Tönen zu einem physiologischen Monitor auf. Zu diesen biologischen Tönen können Herz-, Atem- und/oder Töne des Verdauungssystems neben vielen anderen physiologischen Erscheinungen gehören. In bestimmten Ausführungsformen ist der akustische Sensor 215 ein Sensor für biologische Töne, z. B. die hier beschriebenen oder durch Verweis aufgenommenen Sensoren. In einigen Ausführungsformen ist der Sensor für biologische Töne einer der Sensoren, die z. B. in der US-Patentanmeldung Nr. 12/044883, eingereicht am 7. März 2008 mit dem Titel ”Systems and Methods for Determining a Physiological Condition Using an Acoustic Monitor” (nachstehend ”Anmeldung '883” genannt), beschrieben sind, deren Offenbarung hiermit durch Verweis insgesamt aufgenommen ist. In anderen Ausführungsformen ist der akustische Sensor 215 ein Sensor für biologische Töne, z. B. die in der US-A-6661161 beschriebenen, die hierin durch Verweis insgesamt aufgenommen. ist. Zu anderen Ausführungsformen gehören andere geeignete akustische Sensoren.
In bestimmten Ausführungsformen gehören zum Anschlussmechanismus 204 ein erster und ein zweiter Abschnitt 206, 208, die Adhäsionsmittel aufweisen können (z. B. in einigen Ausführungsformen Band, Klebstoff, eine Saugvorrichtung usw.). Das Adhäsionsmittel kann verwendet werden, den Sensor 215 an der Haut eines Patienten zu befestigen. Außerdem können ein oder mehrere Vorspannteile 210, die zum ersten und/oder zweiten Abschnitt 206, 208 gehören, die Sensorteilanordnung 202 an der Patientenhaut vorteilhaft mit Zug vorspannen und Beanspruchung an der Verbindung zwischen dem Patientenadhäsionsmittel und der Haut abbauen. Eine entfernbare Rückschicht kann am Patientenadhäsionsmittel vorgesehen sein, um die Klebefläche vor Fixierung an der Haut eines Patienten zu schützen.
Das Sensorkabel 207 kann mit der Sensorteilanordnung 202 über eine Leiterplatte (”PCB”) (nicht gezeigt) in der Sensorteilanordnung 202 elektrisch gekoppelt sein. Über diesen Kontakt werden elektrische Signale von der Mehrparameter-Sensorteilanordnung zum physiologischen Monitor über das Sensorkabel 207 und das Kabel 211 kommuniziert.
In verschiedenen Ausführungsformen gehören nicht allein 2 gezeigte Komponenten zum Sensorsystem 200. Beispielsweise gehören in verschiedenen Ausführungsformen der Patientenanker 203 und/oder die Anschlussteilanordnung 204 nicht dazu. In einer Ausführungsform wird beispielsweise ein Verband oder Pflaster statt der Anschlussteilanordnung 204 verwendet, um die Sensorteilanordnung 202 an der Messstelle anzuschließen. Außerdem können solche Verbände oder Pflaster vielfältige unterschiedliche Formen haben, darunter beispielsweise allgemein längliche, kreisförmige und ovale. Zusätzlich braucht in bestimmten Ausführungsformen der Kabelkonzentrator 220 nicht dazu zu gehören. Beispielsweise könnten mehrere Kabel von unterschiedlichen Sensoren direkt mit einem Monitor verbunden sein, ohne den Kabelkonzentrator 220 zu verwenden.
Weitere Angaben zu akustischen Sensoren, die mit hier beschriebenen Ausführungsformen kompatibel sind, darunter andere Ausführungsformen von Schnittstellen mit dem physiologischen Monitor, finden sich in Anmeldungen, die hierin durch Verweis aufgenommen sind, beispielsweise in der Anmeldung '883.
3A und 3B zeigen beispielhafte Layouts eines physiologischen Überwachungssystems 300A, 300B. 3A und 3B veranschaulichen verschiedene Informationselemente 360, 362 und 364. In bestimmten Ausführungsformen realisieren die physiologischen Überwachungssysteme 300 von 3A und 3B eine mehrstufige Kalibrierung. Beispielsweise können die Informationselemente 360, 362 und 364 Kalibrierinformationen speichern, die zur Durchführung einer mehrstufigen Kalibrierung in Übereinstimmung mit hier beschriebenen Ausführungsformen verwendbar sind. Die Informationselemente 360, 362 und 364 können zudem andere Arten von Informationen aufweisen (z. B. Kabelmanagement-, Patientenkontext- und/oder physiologische Informationen). Obwohl nicht dargestellt, können die Informationselemente 360, 362 und 364 auch zu jedem der hier beschriebenen Splitterkabel gehören. Außerdem können zu den Kabeln von 3A und 3B Entkopplungsschaltungsaufbauten gehören.
Gemäß 3A weist ein physiologisches Überwachungssystem 300A einen physiologischen Monitor 310 auf, der mit einem Sensor 350 über ein Instrumentenkabel 314 und ein Sensorkabel 312 kommuniziert. Ein Informationselement 360 gehört zum Sensorkabel 312.
Der physiologische Monitor 310 ist mit dem Instrumentenkabel 314 mit Hilfe eines Verbinders 319 gekoppelt, der mit einem Verbinder 331 des Instrumentenkabels 314 zusammenpasst. Seinerseits ist das Instrumentenkabel 314 mit dem Sensorkabel 312 über einen Verbinder 335 am Instrumentenkabel 314 und einen entsprechenden Verbinder 337 am Sensorkabel 312 verbunden. Das Sensorkabel 312 ist seinerseits mit einem Sensor 350 über einen Verbinder 333 und einen entsprechenden Verbinder 351 am Sensor 350 verbunden. In alternativen Ausführungsformen kann das Sensorkabel 312 ein Splitterkabel sein.
In der gezeigten Ausführungsform liegt das Informationselement 360 im Verbinder 337. Möglich sind auch andere Platzierungen für das Informationselement 360. Beispielsweise könnte das Informationselement 360 an beliebiger Stelle im Sensor 350 oder im Sensorkabel 312 liegen, darunter in einem Sensorkabelteilstück 332 oder im Verbinder 333. Zudem könnte das Informationselement 360 statt dessen auch im Instrumentenkabel 314 liegen, oder es könnten zwei oder mehr Informationselemente 360 verwendet werden, eins oder mehrere in jedem Kabel 312, 314 (siehe z. B. 3).
Das Informationselement 360 kann jedes einzelne oder mehrere von vielfältigen Arten von Informationselementen aufweisen. In einer Ausführungsform ist das Informationselement 360 ein nicht flüchtiges Informationselement, wie beispielsweise ein löschbarer programmierbarer Lesespeicher (”EPROM”). Im Gebrauch hierin gehört zu ”EPROM” dessen breite gewöhnliche Bedeutung, die dem Fachmann bekannt ist, darunter jene Bauelemente, die verbreitet als ”EEPROM”, ”EPROM” bezeichnet werden, sowie alle Arten elektronischer Bauelemente, die ihren Inhalt bewahren können, auch wenn kein Strom anliegt, und/oder jene Arten von Bauelementen, die umprogrammierbar sind. In einer Ausführungsform ist das Informationselement ein Impedanzwert in Zuordnung zum Sensor, beispielsweise ein Widerstandswert, ein Impedanzwert, ein induktiver Wert und/oder ein kapazitiver Wert oder eine Kombination daraus. Zusätzlich könnte das Kabelinformationselement über eine aktive Schaltung bereitgestellt sein, z. B. ein Transistornetzwerk, einen Speicherchip, ein Flashbauelement oder anderes Identifizierungsbauelement, darunter einadrige Mehrkontakt-Informationselemente oder andere Bauelemente, z. B. die im Handel von Dallas Semiconductor o. ä. erhältlichen. Weiterhin kann das Informationselement ein Direktzugriffsspeicher (RAM), Lesespeicher (ROM) oder eine Kombination daraus sein.
In einer Ausführungsform kommuniziert der physiologische Monitor 310 mit dem Informationselement 360 über eine serielle Übertragungsleitung 340. In einer Ausführungsform ist die serielle Übertragungsleitung 340 ein Mehrpunkt- bzw. Multi-Drop-Bus, obwohl in alternativen Ausführungsformen die serielle Übertragungsleitung 340 ein 1-Draht-Bus, ein SCSI-Bus oder eine andere Form von Bus ist. Sobald der physiologische Monitor 310 bestimmt, dass er mit dem Sensorkabel 312 verbunden ist, sendet er Signale zum Informationselement 360 und empfängt sie davon, um auf Kalibrierinformationen, Kabelmanagementinformationen und/oder Patientenkontextinformationen zuzugreifen. Alternativ greift der physiologische Monitor 310 solange nicht auf das Informationselement 360 zu, bis er dazu von einem Benutzer (z. B. einem Kliniker) aufgefordert wird. Zudem kann der physiologische Monitor 310 auch automatisch auf das Informationselement 360 zugreifen oder als Reaktion auf eine Benutzeranforderung auf das Informationselement 360 zugreifen.
3B zeigt eine weitere Ausführungsform eines Überwachungssystems 300B. Vorzugsweise weist das Überwachungssystem 300B alle Merkmale des Überwachungssystems 300A auf und verfügt zusätzlich über ein Informationselement 362 im Instrumentenkabel 314 und ein Informationselement 364 im Sensor 350. Die Informationselemente 362, 364 können die gleichen Kennwerte wie das Informationselement 360 oder sich davon unterscheidende haben, darunter gleiche oder unterschiedliche Speicherart, Kapazität, Latenz oder Durchsatzfähigkeit.
In einer Ausführungsform verbindet die serielle Übertragungsleitung 340 den physiologischen Monitor 310 mit dem Informationselement 360 im Sensorkabel 312 wie zuvor. Jedoch ist die serielle Übertragungsleitung 340 auch mit den Informationselementen 362, 364 verbunden. Daher kann der physiologische Monitor 310 auf die Informationselemente 360, 362, 364 zugreifen, während er allgemein wenige Übertragungsleitungen 340 betreibt.
Die Informationselemente 362, 364 können die gesamte Funktionalität des Informationselements 360 oder einen Anteil davon haben. In einer Ausführungsform werden die gleichen Daten in jedem der Informationselemente 360, 362, 364 gespeichert, was für Datenredundanz sorgt. Außerdem kann in solchen Ausführungsformen das Instrumentenkabel 314 statt des Sensorkabels 312 oder zusätzlich dazu am Patient verbleiben, wenn sich der Patient von einer Abteilung zur anderen bewegt. Zudem hat in einer Ausführungsform nur das Instrumentenkabel 314 oder die Sensoranordnung 350 ein Informationselement 362 oder 364, und das Sensorkabel 312 hat kein Informationselement 360.
Die Platzierung der Informationselemente 362, 364 kann an jeder von vielfältigen Stellen erfolgen. Beispielsweise kann das Informationselement 362 in jedem der Verbinder 331, 335 oder im Instrumentenkabelteilstück 334 liegen. Ebenso kann das Informationselement 364 des Sensors 350 im Verbinder 351 oder in einem anderen Teil des Sensors 350 liegen.
Obwohl nicht dargestellt, können das Sensorkabel 312 und/oder das Instrumentenkabel 314 in einigen Ausführungsformen mehrere Informationselemente haben. Werden mehrere Informationselemente verwendet, können bestimmte Daten in einigen Informationselementen gespeichert sein, und andere Daten können in anderen gespeichert sein. Beispielsweise können Kalibrierung, Kabelmanagementinformationen, Patientenkontextinformationen, physiologische Informationen usw. oder jede Kombination daraus in gesonderten Informationselementen gespeichert sein.
Gemäß 3B bildet zur Veranschaulichung jede der Komponenten im Sensorweg, darunter beispielsweise der Sensor 350, das Sensorkabel 314 und das Instrumentenkabel 312, eine oder mehrere Stufen. Zusätzlich kann jede Stufe ein jeweiliges Informationselement 364, 360, 362 haben, das ihr zugeordnet ist.
Eine oder mehrere zusätzliche Stufen können im Monitor 310 Beispielsweise kann der Monitor 310 ferner eine oder mehrere Komponenten (z. B. Front-End-Verarbeitungsschaltungsaufbauten) sowie ein oder mehrere Informationselemente (nicht gezeigt), die Kalibrierinformationen zu diesen Komponenten speichern, aufweisen. Ein beispielhafter Front-End-Verarbeitungsschaltungsaufbau wird später anhand von 5 beschrieben. Weitere zusätzliche Stufen können dazu gehören, oder eine oder mehrere Stufen gemäß 3B können in bestimmten Ausführungsformen nicht vorgesehen sein.
Das Instrumentenkabel 314 kann ein Splitterkabel aufweisen, z. B. jedes der hier beschriebenen Splitterkabel. Außerdem weist in einigen Ausführungsformen der Sensor ein integriertes Kabel auf, das mit dem Sensorkabel 312 verbunden ist. In der zuvor diskutierten 2 ist eine solche Konfiguration gezeigt. Beispielsweise können gemäß 2 Kalibrierinformationen speichernde Informationselemente zur Sensoranordnung 201, zum Monitorkabel 211 und/oder zum Konzentrator 220 gehören.
Der Monitor 310 weist mindestens einen Prozessor (nicht gezeigt) auf, z. B. jeden der hier diskutierten, der das durch den Sensor detektierte Signal empfängt, nachdem es jede der Stufen durchlaufen hat. Somit wurde das Signal oder die Signale, die vom Prozessor empfangen werden, gemäß der charakteristischen Reaktion jeder der Stufen modifiziert. Der Prozessor führt eine Signalverarbeitung am empfangenen Signal durch, um Signale als Darstellung eines oder mehrerer physiologischer Parameter zu extrahieren, z. B. jedes der hier beschriebenen Parameter (z. B. Atemfrequenz, SpO₂ usw.).
In bestimmten Ausführungsformen ist das System 300B ferner zur Kalibrierung des mehrstufigen Signalwegs konfiguriert. Die Informationselemente speichern Kalibrierinformationen zu Verhaltenskennwerten einer oder mehrerer Stufen, z. B. des Sensors 350, Sensorkabels 312, Instrumentenkabels 314 und/oder Front-End-Verarbeitungsschaltungsaufbaus im Monitor. Mit Hilfe der Kalibrierinformationen wird der Monitor 310 konfiguriert, um die Verarbeitung des (der) empfangenen Signals oder Signale so einzustellen, dass die spezifischen Verhaltenskennwerte der Stufen berücksichtigt werden. Dadurch greift das System dynamisch auf vorbestimmte Reaktionsinformationen zu den angeschlossenen Komponenten zu und kann genaue Messungen allgemein unabhängig von den variablen Kennwerten dieser Komponenten erzeugen.
Beispielsweise entsprechen in einigen Ausführungsformen die Kalibrierinformationen von jedem Informationselement einer charakteristischen Reaktion einer entsprechenden Stufe oder von Abschnitten dieser Stufe. Alternativ können die Kalibrierinformationen keine direkte Darstellung der Reaktion sein, und der Prozessor leitet statt dessen die Reaktion aus den Kalibrierinformationen ab.
In einigen Ausführungsformen führt der Prozessor die Umkehrung der Reaktion einer oder mehrerer Stufen durch, um das System zu kalibrieren, obwohl andere geeignete Berechnungen zum Einsatz kommen können. In einigen Ausführungsformen bestimmt der Prozessor eine Übertragungsfunktion in Zuordnung zu einer oder mehreren Stufen oder Abschnitten davon und führt die Umkehrübertragungsfunktion durch, um das Signal zu rekonstruieren.
Beispielsweise kann ein mehrstufiges Kalibriermodul, das am Prozessor arbeitet, den Kalibrierablauf durchführen. In einigen Ausführungsformen operiert das Kalibriermodul an dem von der letzten Stufe im Signalweg empfangenen Signal, bevor eine andere Signalverarbeitung am Signal durchgeführt wird. In einer weiteren Ausführungsform wird die mehrstufige Kalibrierung im Wesentlichen parallel zu einer anderen Signalverarbeitung durchgeführt. In einer Ausführungsform rekonstruiert das Kalibriermodul das ursprüngliche Sensorsignal. Beispielsweise erzeugt das Kalibriermodul ein Signal, das im Wesentlichen das vom Sensor ausgegebene Spannungs- oder Stromsignal darstellt, wobei es die Wirkungen der anderen Komponenten im Sensorweg entfernt.
Statt die Reaktion jeder Stufe individuell zu berechnen und zu kompensieren, verwendet in einer Ausführungsform der Prozessor die Kalibrierinformationen von allen Stufen, um eihe einzige kombinierte Mehrstufenreaktion zu bestimmen. Dann kann der Prozessorden Signalverarbeitungsalgorithmus auf der Grundlage der kombinierten Reaktion automatisch kalibrieren, z. B. durch Durchführen der Umkehrung der kombinierten Reaktion oder durch Durchführen einer anderen geeigneten Berechnung.
In bestimmten Ausführungsformen sind eines oder mehrere der Systeme 300A, 300B von 3A und 3B so konfiguriert, dass sie die Verarbeitung des Sensorsignals als Reaktion auf Kalibrierinformationen kalibrieren, die in einem oder mehreren Informationselementen 362, 360, 364 und/oder einem oder mehreren anderen Informationselementen im Sensorweg gespeichert sind.
In einigen Ausführungsformen kann das System 300B fähig sein, eine zielgerichtete Rauschkompensation durch Reduzieren der Auswirkung von Rauschkomponenten im Signalweg durchzuführen. Beispielsweise identifiziert das System einiger Ausführungsformen bestimmte Komponenten oder Abschnitte davon, die eine relativ hohe Rauschmenge beitragen, und stellt die Verarbeitung des Sensorsignals entsprechend ein. Zum Beispiel kann das System 300B Stufen mit relativ hohem Rauschen identifizieren und/oder kompensieren, indem es die Reaktionen (z. B. Übertragungsfunktionen) in Zuordnung zu den entsprechenden Stufen während der Signalverarbeitung manipuliert. Eine oder mehrere Komponenten können programmierbare Betriebswerte haben, und das System kann einen oder mehrere dieser programmierbaren Werte einstellen, um Stufen mit relativ hohem Rauschen zu identifizieren und/oder zu kompensieren.
Beschreibungsgemäß können andere Arten von Informationen zusätzlich zu Kalibrierinformationen in einem oder mehreren Informationselementen gespeichert sein. Beispielsweise können Kabelmanagementinformationen, die im Informationselement 360 gespeichert sein können, Informationen über Kabelverwendung, Sensorverwendung und/oder Monitorverwendung aufweisen. Zu Kabelverwendungsdaten können beispielsweise Informationen über die Zeit gehören, in der das Kabel verwendet wurde, wodurch der physiologische Monitor 310 bestimmen kann, wann das Sensorkabel 312 kurz vor dem Ende seiner Lebensdauer steht. Zu Sensorverwendungsdaten können beispielsweise Informationen darüber gehören, welche Sensoren am Sensorkabel 312 angeschlossen waren, wie lange u. ä. Ähnlich können zu Monitorverwendungsdaten zum Beispiel Informationen darüber gehören, welche Monitore am Sensorkabel 312 angeschlossen waren, wie lange u. ä. Nähere Beispiele für Kabelmanagementinformationen werden später anhand von 4 beschrieben.
Zu Patientenkontextinformationen, die im Informationselement 360 gespeichert sein können, können Patientenidentifizierungsdaten und Patientendurchlaufdaten gehören. In einer beispielhaften Ausführungsform weisen Patientenidentifizierungsdaten mindestens den Namen des Patienten und eine oder mehrere Identifizierungsnummern auf. Zu Patientendurchlaufdaten können z. B. Details zu den Abteilungen gehören, in denen sich der Patient aufhielt, zur Länge des Aufenthalts darin sowie zu Vorrichtungen, die mit dem Patient verbunden waren. Nähere Beispiele für Patientenkontextinformationen finden sich nachstehend auch anhand von 4.
Vorteilhaft verwendet in bestimmten Ausführungsformen der physiologische Monitor 310 die Kabelmanagementinformationen in verschiedenen Ausführungsformen, um zu bestimmen, wann ein Kabel auszutauschen ist, um Kabelausfall zu verhindern. Der physiologische Monitor 310 kann auch das Informationselement 360 verwenden, um den Gebrauch des Sensors 350 und physiologischen Monitors 310 zu verfolgen. Durch einige Realisierungen des physiologischen Monitors 310 kann der physiologische Monitor 310 einige oder alle Kabelmanagementinformationen zu einer zentralen Schwesternstation oder zu einem Endnutzergerät eines Klinikers senden, was anhand von 4 näher beschrieben wird. In einigen Realisierungen sendet der physiologische Monitor 310 oder eine zentrale Schwesternstation einen Alarm zum Endnutzergerät, das den Benutzer vor bevorstehendem Kabelausfall warnt. Beispielsweise könnte ein Kliniker eine Alarmmeldung auf einem persönlichen digitalen Assistenten (PDA), Pager o. ä. empfangen, wodurch der Kliniker das Kabel austauschen kann, bevor es ausfällt. Patientenkontextinformationen, darunter Identifizierungsinformationen, können auch zusammen mit dem Alarm bereitgestellt werden, um dem Kliniker zu helfen, das Kabel am Patient zu identifizieren.
Außerdem kann der physiologische Monitor 310 einige oder alle Kabelmanagementinformationen und/oder Patientenkontextinformationen zu einem zentralen Server senden (siehe z. B. 13). Bestandssoftware auf dem zentralen Server kann diese Informationen verwenden, um neue Kabel bei geringem Kabelbestand oder zu anderen Zeiten vorbeugend zu bestellen.
Unterschiedliche Sensoren 350 und physiologische Monitore 310 können am selben Sensorkabel 312 angeschlossen sein. Somit kann zu den Kabelmanagementinformationen auch eine Aufstellung gehören, welche Sensoren 350 und physiologischen Monitore 310 am Kabel 312 angeschlossen waren, wie lange sie angeschlossen waren u. ä. Der physiologische Monitor 310 kann auch diese Informationen an den zentralen Server übermitteln, um eine Übersicht über diese Informationen zu haben oder sie zu protokollieren. Daher werden in einigen Ausführungsformen die Kabelmanagementinformationen verwendet, Patientenüberwachungsmetriken abzuleiten, die analysiert werden können, um Krankenhausbetriebsabläufe zu überwachen oder zu verbessern. Beispielsweise kann ein Krankenhaus diese Metriken verwenden, um zu bestimmen, wann Kabel auszutauschen sind, oder um zu bestimmen, ob Personal die Kabel falsch gebraucht oder die Kabel durch falschen Gebrauch beschädigt.
In einigen Ausführungsformen ermöglichen die Patientenkontextinformationen auch, das Sensorkabel 312 einem speziellen Patient zuzuordnen. Da das Sensorkabel 312 einiger Ausführungsformen mit dem Patient transportiert werden kann, wenn der Patient im Krankenhaus bewegt wird, können beim Anschließen des Sensorkabels 312 an unterschiedlichen Monitoren 350 die im Informationselement 360 gespeicherten Daten zum neuen Monitor 350 übertragen werden. Dadurch hat während des Aufenthalts des Patienten im Krankenhaus oder bei seiner Entlassung das Informationselement 360 bestimmter Ausführungsformen Patientendurchlaufdaten, die ein Krankenhaus verwenden kann, Betriebsabläufe zu überwachen oder zu verbessern. Die Durchlaufdaten mehrerer Patienten können zum Beispiel dazu dienen, die Anzahl von Patienten, die sich in einer speziellen Abteilung zu einer vorgegebenen Zeit aufhalten, und die während des Aufenthalts dieser Patienten verwendete Technik zu bestimmen. In Kenntnis dieser Informationen kann das Krankenhaus Technikbestände und Personaleinsatz anpassen, um Krankenhausressourcen zwischen den verschiedenen Abteilungen effizienter zuzuweisen.
3C zeigt eine Ausführungsform einer Schaltung 300C zum Erleichtern der Kommunikation zwischen einem Monitor und einem oder mehreren Informationselementen 390. Die Schaltung 300C kann zu jeder der zuvor beschriebenen Kabel- oder Sensoranordnungen gehören, darunter einem Splitterkabel, einem Nicht-Splitterkabel, einem Instrumentenkabel, einem Sensorkabel, einer Sensoranordnung, Kombinationen daraus u. ä. Zudem kann die Schaltung 300C in Verbindung mit den Schaltungen 500B und 500C in einem einzelnen Kabel, z. B. auf derselben Schaltungsplatine, oder in Kombination mit mehreren Kabeln und/oder Sensoranordnungen verwendet werden.
Vorteilhaft sorgt die Schaltung 300C in bestimmten Ausführungsformen für elektrische Entkopplung für Kommunikationsleitungen 377, 379, 382 und 383, die für Kommunikationsabläufe zwischen einem Monitor und einem oder mehreren Informationselementen sorgen. Weiterhin kann die Schaltung 300C den Sensorverbindungsstatus über eine Sensordetektionsschaltung 372 an einen Monitor übermitteln.
Eine dargestellte Entkopplungsschaltung 540d verfügt über digitale Entkopplungslogik, um ein oder mehrere Informationselemente und einen oder mehrere Sensoren vom Monitor elektrisch zu entkoppeln. Die Entkopplungsschaltung 540d weist Transformatoren auf einem Chip und zugeordnete Logik auf, die eine digitale Entkopplung durchführen. In einer Ausführungsform ist die Entkopplungsschaltung 540d ein Chip der Serie ADuM130x von Analog Devices. In anderen Ausführungsformen werden Optokoppler und/oder andere Transformatoren verwendet.
Über Kommunikationsleitungen 382, 383 kann der Monitor Daten zu einem oder mehreren Informationselementen 390 senden und von dort empfangen. Die Leitung 382 ist eine Monitorsendeleitung 382, und die Leitung 383 ist eine Monitorempfangsleitung 383. Jede dieser Leitungen 382, 383 ist durch die Entkopplungsschaltung 540d von der Kommunikationsleitung 377 elektrisch entkoppelt. Die Kommunikationsleitungen 377, 379 können mit dem einen oder den mehreren Informationselementen 390 elektrisch gekoppelt sein.
In einer Ausführungsform ist die Kommunikationsleitung 377 ein Bus, z. B. ein 1-Draht-Bus. Die Kommunikationsleitung 377 kann verwendet werden, Daten zum Monitor zu senden wie auch von ihm zu empfangen. Die Kommunikationsleitung 379 kann dazu dienen, Daten vom Monitor zu empfangen. Ein MOSFET Schalter 376 o. ä. kommuniziert mit der dargestellten Kommunikationsleitung 379, die Signale zu dem einen oder den mehreren Informationselementen 390 selektiv sendet.
Die Monitorempfangsleitung 383 kommuniziert mit einer Leistungsüberprüfungsschaltung 378, die bestimmt, ob die zuvor anhand von 3C beschriebene Rückkopplungsleistung VFB ausreichend hoch ist. Ist die Rückkopplungsleistung VFB zu niedrig, können die von den Informationselementen 390 empfangenen Daten möglicherweise nicht verwendet werden, da die Daten verfälscht sein können.
In der dargestellten Ausführungsform weist die Leistungsüberprüfungsschaltung 378 einen Komparator 389 auf, der die Rückkopplungsleistung VFB mit einer Referenzspannung vergleicht. Ist die Rückkopplungsleistung VFB gleich oder höher als die Referenzspannung, könnte der Komparator 389 eine H-Spannung (high voltage) ausgeben. Diese H-Spannung kann durch einen MOSFET-Schalter 387 als Reaktion auf von den Informationselementen 390 empfangene Kommunikationsabläufe außer Kraft gesetzt werden. Ist die Rückkopplungsleistung VFB niedriger als die Referenzspannung, könnte der Komparator 389 eine L-Spannung (low voltage) ausgeben. Die L-Spannung kann den MOSFET-Schalter 387 so außer Kraft setzen, dass Kommunikationsabläufe von den Informationselementen 390 nicht zum Monitor gesendet werden.
In der dargestellten Ausführungsform wird der Sensorverbindungsstatus über die Sensordetektionsschaltung 372 an den Monitor übermittelt. Die Sensordetektionsschaltung 372 weist eine Sensordetektionsleitung 375 in Kommunikation mit einem Pull-up-Widerstand 373 auf. Ist Sensor 385 nicht mit der Leitung 375 verbunden, kann die Leitung 375 in den H-Zustand gesetzt werden. Diese H-Spannung kann durch einen MOSFET-Schalter 374 invertiert werden, um ein L-Signal über eine Sensorverbindungsleitung 381 an den Monitor zu übermitteln. In einigen Ausführungsformen kann der Schalter 374 entfallen.
Als Reaktion auf die Verbindung eines Sensors 385 mit der Sensordetektionsleitung 375 kann eine Kurzschlussleitung 386 (oder widerstandsarme Leitung) im Sensor 385 bewirken, dass die Leitung 375 in den L-Zustand gesetzt wird. Dieser L-Wert kann durch den Schalter 374 invertiert werden, um ein H-Signal an den Monitor zu übermitteln. Dieses Signal kann anzeigen, dass der Sensor 385 verbunden ist. Wird umgekehrt der Sensor 385 getrennt, kann die Leitung 375 wieder in den H-Zustand gesetzt werden, was zu einer L-Ausgabe des Schalters 374 führt. Als Ergebnis kann der Monitor einen schnellen oder nahezu sofortigen Hinweis darauf empfangen, dass der Sensor 385 getrennt wurde.
Ferner weist die Sensordetektionsschaltung 372 passive Elemente in der dargestellten Ausführungsform auf, z. B. einen Kondensator 391, um Kontaktschwingungen vom Sensor 385 zu glätten oder zu entprellen. Somit kann die Sensordetektionsschaltung 372 auch als Entprellschaltung betrachtet werden. In anderen Ausführungsformen kann die Sensordetektionsschaltung 372 gegen andere Formen von Entprellschaltungsaufbauten ausgetauscht sein.
Vorteilhaft kann in bestimmten Ausführungsformen die Sensordetektionsschaltung 372 zum Einsatz kommen, statt das eine oder die mehreren Informationselemente 390 häufig abzufragen, um zu bestimmen, ob der Sensor 385 verbunden ist. Alternativ kann der Abfragezyklus des einen oder der mehreren Informationselemente 390 reduziert sein. Den Abfragezyklus zu reduzieren oder entfallen zu lassen kann den Stromverbrauch durch die Schaltung 300C senken.
Mit oder anstelle der Detektion von Sensorverbindungen kann die Sensordetektionsschaltung 372 dazu verwendet werden, die Verbindung von Kabeln zu detektieren, z. B. eines Splitterkabels. In einigen Ausführungsformen kann eine Sensorde tektionsleitung 375 für jeden Sensor in einem Mehrfachsensorsystem, jedes Kabel o. ä. vorgesehen sein. Außerdem kann die Sensordetektionsschaltung 372 auch mit Kabeln verwendet werden, die keine Entkopplungsschaltung haben.
4 zeigt ein Blockdiagramm beispielhafter Formen von Daten, die in einem Informationselement 460 gespeichert sein können. In der dargestellten Ausführungsform sind Patientenkontextinformationen 420, Kabelmanagementinformationen 430, physiologische Informationen 440 und Kalibrierinformationen 450 gezeigt. Zu den Patientenkontextinformationen können Patientenidentifizierungsdaten 422 und Patientendurchlaufdaten 424 gehören. Zu den Kabelmanagementinformationen 430 können Kabelverwendungsdaten 432, Sensorverwendungsdaten 434 und Instrumentenverwendungsdaten 436 gehören. Zwar sind die Daten in 4 so dargestellt, als wiesen sie diskrete Kategorien auf, aber Daten aus einer Kategorie können auch zu einer anderen gehören. Ferner können Daten aus einer oder mehreren Kategorien nicht dazugehören, oder alternativ können zusätzliche Datenkategorien zu den gezeigten gehören.
Die Kalibrierinformationen 450 können sich auf die Kennwerte der am System angeschlossenen Komponenten beziehen. Beispielsweise kann jedes Informationselement Informationen zu Verhaltenskennwerten der entsprechenden Komponente (z. B. eines Sensors oder Kabels) speichern, an der es angeschlossen ist.
Zu solchen Informationen können elektrische Eigenschaften gehören, z. B. Kapazitäten, Impedanzen, Widerstände u. ä. Ferner kann das Informationselement 460 mechanische Eigenschaften speichern, z. B. eine mechanische Empfindlichkeit eines Erfassungselements. Zum Beispiel weist in einer Ausführungsform eine akustische Sensoranordnung eine piezoelektrische Membran auf, die als Reaktion auf mechanische Schwingungen schwingt, die durch die physiologischen Töne eines Patienten erzeugt werden. Die Membran erzeugt ein entsprechendes Spannungssignal. Die mechanische Empfindlichkeit eines solchen Bauelements oder die mechanischen Eigenschaften anderer mechanischer Komponenten können im Informationselement 460 gespeichert sein.
Zudem können Frequenzgangkennwerte, z. B. Einschalt- und Grenzwerte, gespeichert sein. Diese Einschalt- und Grenzwerte können mechanische Werte sein, z. B. für eine piezoelektrische Membran eines akustischen Sensors, oder elektrische Ein schalt- und Grenzwerte, z. B. für eine oder mehrere Schaltungskomponenten. Neben ihrer gewöhnlichen Bedeutung können mechanische Einschalt- und Grenzfrequenzen den niedrigsten bzw. höchsten Frequenzwerten entsprechen, bei denen eine spezielle Komponente ein Signal von ihrem Eingang zu ihrem Ausgang durchlässt. Sättigungswerte und/oder Verstärkungskennwerte bestimmter Komponenten (z. B. Schaltungskomponenten) können auch dazu gehören.
Neben diesen spezifischen Beispielen und Kategorien für Kalibrierinformationen können vielfältige andere Kalibrierdaten verwendet werden. Allgemein können alle Daten zu Kennwerten von Komponenten im Sensorweg gespeichert sein.
In einer Ausführungsform können Patientenidentifizierungsdaten 422 den Namen eines Patienten, eine eindeutige Krankenhausidentifizierungsnummer des Patienten, die Art von Patient oder Körpergewebe, Informationen über das Alter des Patienten, Geschlecht, Medikationen und medizinischer Vorgeschichte sowie andere Informationen aufweisen, die zur Genauigkeit von Alarmeinstellungen und Empfindlichkeiten u. ä. von Nutzen sein können. Zusätzlich kann zu den Patientenidentifizierungsdaten 422 auch ein SpO₂-Fingerabdruck in der Bestimmung durch ein Pulsoximeter gehören. In einer solchen Ausführungsform wird der SpO₂-Fingerabdruck bestimmt, indem ein Verhältnis einer detektierten infraroten Wellenlänge und einer detektierten roten Wellenlänge berechnet wird. Der SpO₂-Fingerabdruck kann auch verwendet werden, um zu detektieren, ob ein Sensor oder ein Kabel falsch wiederverwendet wird.
Zu Patientendurchlaufdaten 424 kann eine Aufstellung von Abteilungen gehören, die der Patient aufgesucht hat, die Länge des Aufenthalts (Aufenthaltsdauer) in diesen Abteilungen, die gesamte Aufenthaltsdauer im Krankenhaus, Einweisungsdatum und -zeit, Entlassungsdatum und -zeit, Zeitstempel für im Krankenhaus auftretende Ereignisse u. ä. Einige oder alle diese Informationen können in Verbindung mit den Patientenidentifizierungsdaten ein Patientendurchlaufprofil bilden.
Zu Kabelverwendungsdaten 432 können Käufer- oder Herstellerinformationen, Kabeltyp, Seriennummer des Kabels, Kaufdatum, Verwendungszeit und Kabellebensdauer-Überwachungsfunktionen (CLM) gehören, darunter Prozentsatz vor Ablauf, Aktualisierungsperiode, Ablaufgrenze und ein Index von Funktionen. Zusätzlich können die Kabelverwendungsdaten 432 zahlreiche Lese-Schreib-Parameter aufweisen, z. B. wie oft das Kabel mit einem Überwachungssystem verbunden ist, wie oft das Kabel erfolgreich kalibriert wurde, die insgesamt abgelaufene Zeit in Verbindung mit einem Monitorsystem, wie oft das Kabel mit einem oder mehreren Sensoren verbunden war, die aufgewendete Gesamtzeit zur Verarbeitung von Patientenvitalparametern, der kumulative Strom, die kumulative Spannung oder Leistung, die am Kabel angelegt wurde, die kumulative Temperatur des Kabels und der Ablaufstatus des Kabels.
In einer Ausführungsform wird die Häufigkeit, mit der das Kabel an einem Patient platziert und von ihm entfernt wird, überwacht, und eine Angabe wird im Speicher gespeichert. Die Häufigkeit, mit der ein mit dem Kabel verbundener Sensor am Patient platziert oder von ihm entfernt wird, lässt sich überwachen, indem die Anzahl erfasster Aus-Zustände der Sonde überwacht wird, oder sie lässt sich überwachen, indem eine separate Überwachungsvorrichtung am Kabel oder Sensor platziert wird, um zu bestimmen, wann ein Sensorclip herabgedrückt, geöffnet, entfernt, ausgetauscht, angeschlossen wird o. ä.
In einer Ausführungsform wird die mittlere Betriebstemperatur des Kabels überwacht und eine Angabe gespeichert. Geschehen kann dies zum Beispiel über die Verwendung der Hauptmasse oder über direktes Überwachen der Temperatur des Kabels, oder der Temperatur der Kabelverbinder. In einer Ausführungsform wird die Anzahl unterschiedlicher Monitore verfolgt, die mit dem Kabel verbunden sind, und eine Angabe wird im Speicher gespeichert. In einer Ausführungsform wird überwacht, wie oft das Kabel kalibriert wird, und eine Angabe wird im Speicher gespeichert. In einer Ausführungsform wird die Anzahl von Patienten überwacht, die ein Kabel verwenden, und eine Angabe wird gespeichert. Geschehen kann dies beispielsweise durch Speichern erfasster oder manuell eingegebener Informationen über den Patient und Vergleichen der Informationen mit neuen Informationen, die erhalten werden, wenn das Kabel mit Strom versorgt, getrennt und/oder erneut verbunden wird, oder bei anderen signifikanten Ereignissen oder periodisch, um zu bestimmen, ob das Kabel mit demselben Patient oder einem neuen Patient verbunden wird. In einer Ausführungsform wird ein Benutzer aufgefordert, Informationen über den Patient einzugeben, die dann im Speicher gespeichert und zum Bestimmen der Kabelnutzungsdauer dienen. In einer Ausführungsform wird ein Benutzer aufgefordert, Informationen über Reinigen und Sterilisieren des Kabels einzugeben, und eine Angabe wird im Speicher gespeichert. Obwohl die Beschreibung das Messen bestimmter Parameter auf bestimmte Weise betraf, können verschiedene andere elektrische öder mechanische Messungen zum Einsatz kommen, um jeden nützlichen Parameter beim Messen der Nutzungsdauer eines Kabels zu bestimmen.
Zu Sensorverwendungsdaten 434 können einige oder alle der gleichen Informationen wie die Kabelverwendungsdaten gehören, jedoch auf am Kabel angeschlossene Sensoren angewendet, und zu ihnen können ferner gehören: Informationen über Art oder Betrieb des Sensors, Art oder Identifizierung eines Sensorkäufers, Sensorherstellerinformationen, Sensorkennwerte, darunter die Anzahl von Wellenlängen, die abgestrahlt werden können, Emitterspezifikationen, Anforderungen an die Emitteransteuerung, Demodulationsdaten, Berechnungsmodusdaten, Kalibrierdaten, Software, z. B. Scripte, ausführbaren Code o. ä., elektronische Sensorelemente, Sensorlebensdauerdaten mit Angaben dazu, ob einige oder alle Sensorkomponenten abgelaufen sind und ausgetauscht werden sollten, Verschlüsselungsinformationen, Monitor- oder Algorithmusaktualisierungsbefehle oder -daten o. ä. In einer Ausführungsform können die Sensorverwendungsdaten 434 auch Korrekturdaten für Emitterwellenlängen aufweisen.
Zu Sensorverwendungsdaten 434 können auch die Anzahl von emittierenden Bauelementen, die Anzahl von Emissionswellenlängen, Daten zu Emissionsschwerpunkten, Daten zu einer Änderung der Emissionskennwerte auf der Grundlage von variierender Temperatur, Verlauf von Sensortemperatur, -strom oder -spannung, Emitterspezifikationen, Anforderungen an die Emitteransteuerung, Demodulationsdaten, Berechnungsmodusdaten, dem Parameter, den er messen soll (z. B. HbCO, HbMet usw.), Kalibrierdaten, Software, z. B. Scripte, ausführbaren Code o. ä., elektronische Sensorbauelemente, ob er ein Einweg-, wiederverwendbarer oder an mehreren Stellen partiell wiederverwendbarer, partiell Einwegsensor ist, ob er ein haftender oder nicht haftender Sensor ist, ob er ein Reflexions- oder Durchlässigkeitssensor ist, ob er ein Finger-, Hand-, Fuß-, Stirn- oder Ohrsensor ist, ob er ein Stereosensor oder ein zweiköpfiger Sensor ist, Sensorlebensdauerdaten mit Angaben dazu, ob einige oder alle Sensorkomponenten abgelaufen sind und ausgetauscht werden sollten, Verschlüsselungsinformationen, Schlüssel, Indizes zu Schlüsseln oder Funktionen hat o. ä. Monitor- oder Algorithmusaktualisierungsbefehle oder -daten sowie einige oder alle Parametergleichungen.
Zu Instrumentenverwendungsdaten 436 können gehören: Käufer- oder Herstellerinformationen, Informationen über die Art von Monitoren, mit denen das Kabel verbunden wurde, Anzahl von Monitoren, mit denen das Kabel verbunden wurde, Dauer von Kabelverbindungen mit den Monitoren, Verwendungsdauer des Monitors, Trendverlauf, Alarmverlauf, Sensorlebensdauer, eine Identifizierungsnummer für einen spezifischen Monitor u. ä. Züsätzlich können die Instrumentenverwendungsdaten 436 alle oder einen Anteil aller zuvor beschriebenen Kabel- und Sensorverwendungsdaten aufweisen.
Zu den physiologischen Informationen 440 können alle zuvor beschriebenen physiologischen Parameter gehören, die von den am Informationselement 460 angeschlossenen Sensoren oder Monitoren erhalten werden. In einer Umsetzung ermöglicht das Informationselement 460, dass die physiologischen Informationen 440 zwischen physiologischen Monitoren übertragen werden. Als Ergebnis kann eine Verlaufsansicht der physiologischen Parameter des Patienten an unterschiedliche Monitore im gesamten Krankenhaus übermittelt werden. Dadurch können Kliniker in unterschiedlichen Abteilungen die in einer vorherigen Abteilung erhaltenen physiologischen Patienteninformationen in Augenschein nehmen, wodurch Kliniker eine höhere Versorgungsqualität liefern können.
5 zeigt ein Funktionsblockdiagramm eines akustischen Signalverarbeitungssystems 500. Das Blockdiagramm veranschaulicht Komponenten, die beispielsweise zu Abschnitten verschiedener Stufen eines Überwachungssystems mit einem mehrstufigen Sensorweg gehören können. Das Verarbeitungssystem 500 verfügt über einen akustischen Sensor 502, der ein physiologisches Signal detektieren kann und ein entsprechendes Spannungssignal erzeugt. In einer Ausführungsform ist der Sensor 502 ein akustischer Sensor, z. B. einer der hier beschriebenen akustischen Sensoren, und ist so konfiguriert, dass er die Atemfrequenz, Herztöne und/oder verwandte Parameter eines Patienten misst.
Ferner weist das System 500 einen Vorschalt- bzw. Front-End-Schaltungsaufbau 504 auf, der so konfiguriert ist, dass er das vom Sensor 502 ausgegebene analoge elektrische Signal zur Verarbeitung aufbereitet. Der Front-End-Schaltungsaufbau 504 verfügt über eine Vorverstärkungsschaltung 506, ein oder mehrere Filter 508, eine hochverstärkende Stufe 510, eine niedrigverstärkende Stufe 512 und einen Analog-Digital-Wandler (ADC) 514. Außerdem gehören zum System 500 ein digitaler Signalprozessor (DSP) und ein Display 518.
Die Vorverstärkungsschaltung 506 empfängt und verstärkt das Spannungssignal vom Sensor z. B. mit einer vorbestimmten Verstärkung. Das eine oder die mehreren Filter 508 modifizieren das vorverstärkte Signal z. B. durch Glätten oder Abflachen des Signals. In einer Ausführungsform verfügen das eine oder die mehreren Filter 508 über ein Hochpassfilter, das hochfrequente Signale durchlässt und niederfrequente Signale abschwächt. Das eine oder die mehreren Filter 508 können andere Arten von Filtern aufweisen, z. B. können Tiefpass- oder Bandpassfilter in einigen Ausführungsformen anstelle eines Hochpassfilters oder zusätzlich dazu verwendet werden.
Die Ausgabe vom Filter 508 wird zum Beispiel in zwei Kanäle aufgeteilt, einen ersten und einen zweiten Kanal 520, 522. In einigen Ausführungsformen können mehr als zwei Kanäle verwendet werden. Beispielsweise können 3, 4, 8, 16, 32 oder mehr Kanäle zum Einsatz kommen. Das Spannungssignal wird sowohl auf dem ersten als auch auf dem zweiten Kanal 520, 522 zu einer Verstärkungsbank 509 gesendet. In bestimmten Ausführungsformen weist die Verstärkungsbank 509 eine oder mehrere Verstärkungsstufen auf. In der dargestellten Ausführungsform sind zwei Verstärkungsstufen 510, 512 vorhanden. Eine hochverstärkende Stufe 510 verstärkt das Spannungssignal zu einem Signal mit höherer Spannung. Durch eine niedrigverstärkende Stufe 512 wird in bestimmten Ausführungsformen das Spannungssignal nicht verstärkt oder abgeschwächt. In alternativen Ausführungsformen kann die niedrigverstärkende Stufe 512 das Spannungssignal mit einer niedrigeren Verstärkung als die Verstärkung der hochverstärkende Stufe 510 verstärken.
Das verstärkte Signal sowohl auf dem ersten als auch auf dem zweiten Kanal 520, 522 läuft dann zu einem Analog-Digital-Wandler (ADC) 514 weiter. Der ADC 514 hat zwei Eingangskanäle, die die getrennte Ausgabe sowohl der hochverstärkenden Stufe 510 als auch der niedrigverstärkenden Stufe 512 empfangen. Die ADC-Bank 514 tastet analoge Spannungssignale ab und wandelt sie in digitale Signale um. Danach laufen die digitalen Signale zum DSP 516 zur Verarbeitung weiter. Anschließend gibt ein Display 518 eine grafische Anzeige eines oder mehrerer physiologischer Parameter, z. B. Atemfrequenz, Herztöne usw., auf der Grundlage des verarbeiteten Signals aus. In bestimmten Ausführungsformen tastet ein gesondertes Abtastmodul das analoge Spannungssignal ab und sendet das abgetastete Signal zum ADC 514 zur Umwandlung in digitale Form. Zusätzlich können in bestimmten Ausführungsformen zwei ADCs 514 anstelle eines ADC 514 verwendet werden.
Für das Verarbeitungssystem 514 sind vielfältige Konfigurationen möglich. Beispielsweise können in bestimmten Ausführungsformen eine oder mehrere der dargestellten Komponenten nicht dazu gehören. In anderen Ausführungsformen können zusätzliche Komponenten statt der gezeigten Komponenten oder zusätzlich dazu verwendet werden. Beispielhafte kompatible Verarbeitungssysteme 500 sind in der Anmeldung '883 beschrieben und hierin durch Verweis aufgenommen.
Beispielhafte Realisierung eines mehrstufigen Kalibriersystems
Wie diskutiert, können die verschiedenen Komponenten des, akustischen Verarbeitungssystems 500 über verschiedene Stufen eines Überwachungssystems mit einem mehrstufigen Sensorweg durchweg verteilt sein. Im Folgenden wird eine beispielhafte Umsetzung eines mehrstufigen Überwachungssystems, das einen. beispielhaften mehrstufigen Kalibrierablauf durchführen kann, anhand von 2, 3 und 5 beschrieben. Das beispielhafte System weist eine Sensorweganordnung auf, die mit denen gemäß 2 und 3 kompatibel ist, und realisiert ein akustisches Verarbeitungssystem, z. B. das Verarbeitungssystem 500 von 5. Diese beispielhafte Realisierung dient zur Veranschaulichung und nicht zur Einschränkung.
Mit erneutem Bezug auf 2 bildet die Sensoranordnung 201 mit dem Sensor 215 und dem integrierten Sensorkabel 217 eine erste Stufe in der beispielhaften Realisierung. Das Instrumentenkabel 211 bildet eine zweite Stufe und weist einen Vorverstärkungsschaltungsaufbau auf, z. B. den Vorverstärkungsschaltungsaufbau 506 von 5. Durch Platzieren der Vorverstärkungsschaltung in einer anderen Komponente als dem Sensor, z. B. im Instrumentenkabel 211, können die Kosten gesenkt werden. Beispielsweise wird in einer Ausführungsform ein Einwegsensor verwendet, oder ansonsten erfordert der Sensor 215 häufigeren Austausch als das wiederverwendbare Instrumentenkabel 211. Zum Beispiel kann der Sensor 215 verschmutzt werden oder allgemein schneller als das Instrumentenkabel 211 infolge von wiederholtem Kontakt mit dem Patient, relativ zerbrechlicheren Komponenten usw. verschleißen. Somit ist es von Vorteil, die Kosten und die Komplexität beim Aufbau des Sensors 215 zu reduzieren, indem die Vorverstärkungsschaltung zum Instrumentenkabel 211 verlegt wird.
Um das erfasste Signal zur Verarbeitung zu verstärken, bevor eine erhebliche Abschwächung oder andere Signalbeeinträchtigung auftritt, kann zusätzlich erwünscht sein, die Vorverstärkungsschaltung allgemein möglichst nahe am Sensor zu platzieren. Somit liegt in einer Ausführungsform der Vor verstärkungsschaltungsaufbau am Verbinder 209 des Instrumentenkabels 211, der benachbart zur Sensoranordnung 201 in einer angeschlossenen Konfiguration ist. Dadurch liegt der Vorverstärkungsschaltungsaufbau in dieser Ausführungsform sowohl relativ nahe am Sensor im Signalweg als auch an einer gesonderten Komponente, was sowohl Leistungsnutzeffekte als auch Kosteneinsparungen erzielt. In anderen Ausführungsformen ist die Vorverstärkungsschaltung am Sensor 215 oder an anderer Stelle untergebracht.
Der Konzentrator 220 bildet eine dritte Stufe, und ein Front-End-Modul im Monitor (nicht gezeigt) bildet eine vierte Stufe und weist die Komponenten des Front-End-Schaltungsaufbaus auf, die nicht zur Vorverstärkungsschaltung gehören. Beispielsweise verfügt das Front-End-Modul über ein oder mehrere Filter, hoch- und niedrigverstärkende Stufen und einen ADC, z. B. die des Systems 500 von 5. In anderen Ausführungsformen liegt der gesamte Front-End-Schaltungsaufbau im Monitor, einer anderen Stufe oder ist auf andere Weise über die Stufen verteilt. Im Monitor ist zudem ein DSP und ein Display untergebracht, z. B. der DSP 516 und das Display 518 von 5.
Zusätzlich weist jede der vier Stufen mindestens ein zugeordnetes Informationselement auf. Während die Informationselemente an vielfältigen Stellen liegen können, liegen in der beispielhaften Ausführungsform die den Stufen eins bis vier zugeordneten Informationselemente am Verbinder 205 des integrierten Sensorkabels 217, am Verbinder 209 des Instrumentenkabels, im Gehäuse des Konzentrators 220 bzw. im Monitor.
In der beispielhaften Realisierung ist das der beispielhaften ersten (Sensor-)Stufe zugeordnete Informationselement ein 1-Kbit-EEPROM, obwohl andere Arten von Informationselementen verwendet werden können. Das Informationselement speichert Daten zur mechanischen Empfindlichkeit des piezoelektrischen Erfassungselements, eine oder mehrere mechanische Einschalt- und Grenzfrequenzen sowie eine oder mehrere Kapazitäten in Zuordnung zum Sensor 215. In einer Ausführungsform kann die mechanische Empfindlichkeit bestimmt werden, indem die Amplitude eines akustischen Eingangssignals mit der Amplitude des resultierenden Spannungssignals verglichen wird. Neben ihrer gewöhnlichen Bedeutung können mechanische Einschalt- und Grenzfrequenzen den niedrigsten bzw. höchsten. Frequenzwerten physiologischer Töne entsprechen, die der Sensor 215 detektieren kann, um ein entsprechendes Spannungssignal zu erzeugen. Die Kapazitätswerte können der Ausgangskapazität des Sensors 215, der Kapazität des integrierten Sensorkabels 217, einer Kombination daraus und/oder einer anderen Kapazität entsprechen.
In einer Ausführungsform ist das Informationselement in Zuordnung zur beispielhaften zweiten (Instrumentenkabel/Vorverstärker-)Stufe ein 1-Kbit EEPROM und weist Informationen zu Kennwerten des Vorverstärkers 506 auf, z. B. einen Differenzverstärkungswert, Eingangsimpedanz, Einschalt- und/oder Grenzfrequenzen und/oder einen minimalen Sättigungswert u. ä. In einer Ausführungsform ist die Einschaltfrequenz nicht im EEPROM gespeichert, sondern wird mit Hilfe der Kapazität der ersten Stufe und der Eingangsimpedanz der zweiten Stufe berechnet (z. B. durch den Monitor). Durch vorteilhaftes Nutzen der schon in der vorherigen Stufe gespeicherten Informationen wird dadurch weniger Speicherplatz verwendet. Als Ergebnis lassen sich kleinere Speicherkomponenten oder weniger Speicherkomponenten nutzen, was für potenzielle Kosteneinsparungen sorgt. In anderen Ausführungsformen ist die Einschaltfrequenz im Informationselement gespeichert.
Die durch den Konzentrator 220 gebildete beispielhafte dritte Stufe weist einen 20-kbit-EEPROM auf, der Informationen zum Konzentrator 220 speichert. Wie diskutiert, kann der Konzentrator 220 einen elektrischen Entkopplungsschaltungsaufbau aufweisen. In der beispielhaften Ausführungsform weist der Konzentrator 220 einen Entkopplungsschaltungsaufbau mit einem Optokoppler und/oder Transformator auf, z. B. der hier im Hinblick auf den beispielhaften Konzentrator 1720 von 17 beschriebene Entkopplungsschaltungsaufbau.
Der Entkopplungsschaltungsaufbau kann eine gewisse Menge von Phasenänderungs- und/oder nichtlinearem Verhalten aufweisen, beispielsweise Signalkompression. Informationen. sind im Informationselement gespeichert, die dazu dienen können, dieses Verhalten zu berücksichtigen. Beispielsweise sind ein oder mehrere Koeffizienten im EEPROM gespeichert, die dazu genutzt werden können, die Kurve der nichtlinearen Reaktion zu konstruieren. Zusätzliche Informationen zum Konzentrator 220 sind im Informationselement gespeichert, wozu beispielsweise eine Verstärkung, Einschalt- und Grenzfrequenzen, Ausgangswiderstand und minimaler Sättigungsgrad der Konzentratorstufe gehören können.
Wie diskutiert, liegt die vierte Stufe in der beispielhaften Ausführungsform am Monitor und weist den Front-End-Schaltungsaufbau mit Ausnahme des Vorverstärkers auf, der im Instrumentenkabel 211 untergebracht ist. Das der vierten Stufe zugeordnete Informationselement kann zum Beispiel ein Flashspeicher sein und ist so konfiguriert, dass es Kali brierdaten zu den Eigenschaften der Komponenten des Front-End-Schaltungsaufbaus speichert. Beispielsweise können zu solchen Informationen Verstärkung und Frequenzgrenzwerte für den hochverstärkenden Kanal, Verstärkung und Grenzfrequenzwerte für den niedrigverstärkenden Kanal usw. gehören.
Die vierte Stufe kann auch einen Eingangsverstärkungskennwert haben. In der beispielhaften Ausführungsform wird dieser Wert nicht durch das Informationselement gespeichert, sondern statt dessen berechnet (z. B. durch den Monitor), wobei der Ausgangswiderstand von der vorherigen Stufe verwendet wird. Wiederum wird durch vorteilhaftes Nutzen von schon in der vorherigen Stufe gespeicherten Informationen weniger Speicherplatz verwendet, was Kosten spart. Alternativ kann der Verstärkungswert der Eingangsstufe im Informationselement gespeichert sein.
Ein Prozessor im Monitor lädt die Kalibrierinformationen von den Informationselementen der vier Stufen herunter und führt die mehrstufige Kalibrierung auf der Grundlage der Informationen durch. Beispielsweise kann der Prozessor eine mathematische Darstellung der Reaktionen (z. B. Übertragungsfunktionen) in Zuordnung zu einer oder mehreren Stufen oder Abschnitten davon erfassen oder erzeugen. Danach kann der Prozessor eine geeignete Berechnung durchführen, um die Wirkung der vier Stufen oder von Abschnitten davon auf das Sensorsignal allgemein zu entfernen oder zu modifizieren. Beispielsweise kann der Prozessor die mathematische Umkehrung (z. B. Umkehrübertragungsfunktion) dieser Antworten durchführen. Allgemein kann jede geeignete mathematische Operation verwendet werden, die die Kalibrierinformationen beinhaltet.
Während vielfältige Arten von Kalibrierinformationen im Hinblick auf die vorstehende beispielhafte Ausführungsform beschrieben wurden, kann eine große Vielfalt anderer Arten von Informationen (z. B. Qualitätskontrollinformationen, Kompatibilitätsinformationen, Kabelmanagementinformationen, Patientenkontextinformationen und/oder physiologische Informationen usw.) in anderen Konfigurationen gespeichert sein. Zusätzlich sind andere oder zusätzliche Arten von Komponenten erwogen, darunter unterschiedliche Informationselemente, Front-End-Schaltungsaufbaukomponenten, Sensoren, Kabel usw. Während außerdem die beispielhafte Realisierung ein System beinhaltet, in dem ein akustischer Sensor eingebaut ist, kann auch in Systemen mit anderen Arten von Sensoren (z. B. optischen Sensoren wie etwa Pulsoximetriesensoren) das hier beschriebene mehrstufige Kalibriersystem eingebaut sein.
In der beispielhaften Umsetzung bilden allgemein körperlich trennbare Komponenten getrennte Stufen. In anderen Ausführungsformen können Stufen auf andere Weise umrissen sein, z. B. auf der Grundlage von Funktionalität statt körperlicher Trennbarkeit. Zusätzlich weisen in einigen Ausführungsformen eine oder mehrere körperlich trennbare Komponenten keine Kalibrierinformationen auf, und der Monitor berücksichtigt bei der adaptiven Verarbeitung keine Kennwerte in Zuordnung zu dieser Komponente.
In bestimmten Ausführungsformen ist das Überwachungssystem ein System mit ”beschränktem Zugriff”, das allgemein nur mit Qualitätskontrolle unterliegenden Komponenten funktioniert, die autorisiert oder kompatibel sind, z. B. Komponenten oder Komponentenfamilien von einem spezifischen Hersteller oder lizenzierten. Zulieferer. Diese eingeschränkte Zugriffsfunktionalität kann beispielsweise richtiges Funktionieren und Qualität des Überwachungssystems gewährleisten, was z. B. für Sicherheitsvorteile sorgt.
In solchen Systemen kann jedes der Informationselemente Authentifizierungsinformationen aufweisen, die angeben, dass die entsprechende Komponente mit dem System kompatibel ist. Zu den Authentifizierungsinformationen können vorbestimmte Daten gehören, z. B. ein Schlüssel oder andere Informationen, die die jeweilige Komponente als systemkompatibel identifizieren können.
Die Überwachungsvorrichtung kann so konfiguriert sein, dass sie die Authentifizierungsinformationen ausliest und überprüft, dass jede der angeschlossenen Komponenten autorisiert oder anderweitig mit dem System kompatibel ist. Sind die Komponenten kompatibel, ermöglicht die Überwachungsvorrichtung das physiologische Überwachen. Haben andererseits eine oder mehrere Komponenten nicht die geeigneten Authentifizierungsinformationen, sperrt die Überwachungsvorrichtung die Überwachungsfunktion. Solche Authentifizierungsinformationen können in Kombination mit den zuvor diskutierten Kalibrierinformationen gespeichert sein.
In einigen Ausführungsformen erfordern nur ausgewählte Komponenten im System eine Authentifizierung durch den Monitor. Zum Beispiel ist in einer Ausführungsform der Sensor das einzige Bauelement mit Authentifizierungsinformationen.
Beispiele für eine Technik mit beschränktem Zugriff, die mit hier beschriebenen Ausführungsformen kompatibel ist, liefert die US-A-7843729 mit dem Titel ”Pulse Oximeter Access Apparatus and Method”, deren Offenbarung hierin insgesamt durch Verweis aufgenommen ist.
6 veranschaulicht einen Ablaufplan eines beispielhaften physiologischen Überwachungsablaufs 600, der eine mehrstufige Kalibrierung beinhaltet. In einer Ausführungsform beginnt der Ablauf 600 im Schritt 602, in dem der Ablauf 600 bestimmt, ob ein kompatibler mehrstufiger Sensorweg mit dem Monitor geeignet verbunden ist. Der Ablauf 600 kann in den Schritt 602 eintreten, wenn er z. B. eine Angabe darüber empfängt, dass ein Benutzer eine physiologische Überwachung beginnen möchte. In einer weiteren Ausführungsform kann der Ablauf 600 in den Schritt 602 eintreten, wenn er detektiert, dass eine oder mehrere Komponenten mit dem Monitor verbunden wurden.
Im Schritt 602 kann der Ablauf 600 beispielsweise die Komponenten im Sensorweg (z. B. Sensoren, Kabel usw.) elektrisch anpingen oder anderweitig mit ihnen kommunizieren, um zu bestimmen, ob eine kompatible Sensorwegkonfiguration mit dem Monitorverbunden ist. In einer Ausführungsform lädt der Ablauf 600 Qualitätskontroll- und/oder Authentifizierungsinformationen von jeder der Stufen im Sensorweg im Schritt 602 herunter und überprüft diese, um zu bestimmen, ob die Sensorwegkonfiguration kompatibel ist. Allgemein kann jede der hier beschriebenen Informationsarten bei der Kompatibilitätsbestimmung vorteilhaft genutzt werden (z. B. Qualitätskontrollinformationen, Kabelmanagementinformationen, Patientenkontextinformationen und/oder physiologische Informationen). Sind eine oder mehrere Sensorwegstufen inkompatibel oder ungeeignet verbunden, wartet der Ablauf 600.
Sind die Komponenten des mehrstufigen Sensorwegs geeignet verbunden, erhält der Ablauf 600 einiger Ausführungsformen Kalibrierinformationen von Informationselementen in Zuordnung zu einer oder mehreren Stufen im Schritt 604. Beispielsweise kann der Ablauf Kalibrierinformationen von einem Sensor, Instrumentenkabel, Splitterkabel, Front-End-Schaltungsaufbau und/oder einer anderen Komponente herunterladen. In einer Ausführungsform lädt der Ablauf 600 die Informationen von den angeschlossenen Komponenten seriell herunter, z. B. in der Reihenfolge, in der sie verbunden sind. In anderen Ausführungsformen kann der Ablauf 600 die Informationen von einer oder mehreren Stufen parallel oder auf andere geeignete-Weise empfangen.
Der Ablauf 600 fährt mit dem Schritt 606 fort, in dem der Ablauf 600 einen oder mehrere Signalverarbeitungsparameter des physiologischen Monitors auf der Grundlage der Kalibrierinformationen einstellt. Beispielsweise bestimmt der Ablauf 600 die charakteristische Reaktion in Zuordnung zu einer oder mehreren Stufen oder Abschnitten davon unter Verwendung der Kalibrierinformationen. In einigen Ausführungsformen stellt der Ablauf 600 dann einen oder mehrere Parameter eines Signalverarbeitungsalgorithmus mit Hilfe der festgestellten Reaktionen oder anderer Kalibrierinformationen ein.
Im Schritt 608 verarbeitet der Ablauf 600 das detektierte Signal gemäß den eingestellten Verarbeitungsparametern. Zum Beispiel kann der Ablauf 600 eine mehrstufige Kalibrierung durchführen, indem er die Umkehrung einer oder mehrerer der berechneten Reaktionen der Sensorwegstufen gemäß der Beschreibung hierin anwendet oder indem er eine andere kompatible Operation durchführt. Allgemein kann jede der hier beschriebenen automatischen Kalibriertechniken verwendet werden, beispielsweise die anhand von 2, 3B oder 5 beschriebenen. In anderen Konfigurationen wird ein anderer geeigneter Algorithmus oder eine andere geeignete Technik genutzt.
Zusätzlich zum automatischen Kalibrierbetrieb kann der Ablauf 600 im Schritt 608 eine geeignete Weiterverarbeitung auf die Signale anwenden, um das physiologische Signal oder die Signale zu extrahieren. Im Schritt 610 liefert der Ablauf 600 eine grafische Anzeige eines oder mehrerer physiologischer Parameter auf der Grundlage des verarbeiteten Signals oder der Signale. Bis die Überwachung beendet wird, fährt der Ablauf 600 bestimmter Ausführungsformen allgemein fort, das Signal zu verarbeiten und den physiologischen Parameter anzuzeigen, indem er die Schritte 608 und 610 wiederholt.
Weitere kompatible, Ausführungsformen
Häufig werden mehrere Sensoren auf einen medizinischen Patient angewendet, um physiologische Informationen über den Patient an einen physiologischen Monitor zu übermitteln. Einige Sensoren, darunter bestimmte optische und akustische Sensoren, werden mit dem Monitor mit Hilfe eines Kabels gekoppelt, das Strom-, Signal- und Masseleitungen oder -adern bzw. -drähte hat. Eine oder mehrere dieser Leitungen können eine Stromschlaggefahr darstellen, wenn mehrere Sensoren am Patient angeschlossen sind. Liegt zum Beispiel ein elektrisches Potenzial in der Masseleitung vor, kann sich eine Masseschleife im Patient oder in der Masseleitung bilden, wodurch unerwünschter Strom über die Masseleitung durch den Patient fließen kann. Stromschwankungen oder -stöße, z. B. von einem Defibrillator, können den Patient potenziell verletzen und den Monitor oder die Sensoren beschädigen.
Diese Offenbarung beschreibt einen Entkopplungsschaltungsaufbau, der dazu verwendet werden kann, die Bildung von Masseschleifen und anderen Stromschleifen zu verhindern oder weitgehend zu verhindern. Einen Entkopplungsschaltungsaufbau auf diese Weise zu verwenden kann als Bereitstellung von Sensorisolierung, Patientenisolierung, Patientenschutz, Sensorentkopplung o. ä. bezeichnet werden. Derzeit verfügbare physiologische Monitore, die jeweils mit einem Sensor mit Hilfe eines einzelnen Kabels verbunden sind, besitzen diesen Entkopplungsschaltungsaufbau möglicherweise nicht. Eine Aufrüstung dieser Monitore, um zwei oder mehr Sensoren aufzunehmen, kann die zuvor beschriebene Stromschlaggefahr hervorrufen, sofern bei diesen Monitoren kein Schutzschaltungsaufbau zugefügt ist. Bei vorhandenen Monitoren mit einzelnen Sensoren könnte das Zufügen dieses Schaltungsaufbaus eine teure Aufrüstung der Innenkomponenten der Monitore erfordern. Bei neuen Ein-Sensor-Monitoren könnte der Entkopplungsschaltungsaufbau bei der Herstellung zugefügt werden. Gleichwohl wäre dieses Vorgehen unwirtschaftlich für Käufer, die nur einen Sensor mit der Vorrichtung verwenden möchten.
Folglich ist in bestimmten Ausführungsformen der Entkopplungsschaltungsaufbau in einer medizinischen Kabelanordnung vorgesehen. In einigen Ausführungsformen weist die medizinische Kabelanordnung ein Splitterkabel auf, das mehrere physiologische Sensoren mit einem einzelnen Sensoranschluss an einem physiologischen Monitor koppelt. Vorteilhaft ermöglicht in bestimmten Ausführungsformen die medizinische Kabelanordnung, mehrere Sensoren mit einem Monitor zu verbinden, während sie die Stromschlaggefahr für einen Patient reduziert.
7A und 7B zeigen Ausführungsformen physiologischer Überwachungssysteme 700A, 700B, die mit mehreren Sensoranordnungen 750 gekoppelt sind. Die physiologischen Überwachungssysteme 700A, 700B verfügen jeweils über einen physiologischen Monitor 710, ein Splitterkabel 720, zwei Kabel 730 und zwei Sensoranordnungen 750. Die physiologischen Überwachungssysteme 700A, 700B können alle Merkmale des zuvor beschriebenen physiologischen Überwachungssystems 100 aufweisen.
Im physiologischen Überwachungssystem 700A von 7A ist eine Patientenentkopplungsschaltung 740a in einem der Kabel 730b vorgesehen. Im physiologischen Überwachungssystem 700B von 7B ist die Patientenentkopplungsschaltung 740b im Splitterkabel 720b vorgesehen. Diese Patientenentkopplungsschaltungen 740a, 740b können die Bildung von Masseschleifen im Patient und/oder im physiologischen Überwachungssystem 700 reduzieren oder verhindern. Obwohl nicht gezeigt, könnte eine Entkopplungsschaltung statt dessen in einer oder beiden Sensoranordnungen 750 vorgesehen sein.
Der physiologische Monitor 710 verarbeitet physiologische Informationen, die er von Sensoren empfängt, die zu den Sensoranordnungen 750a, 750b gehören, und gibt sie aus. Der physiologische Monitor 710 bestimmter Ausführungsformen verfügt über eine Stromentkopplungsschaltung 715, eine Verarbeitungsplatine 717 und einen Verbinder 719. Die Stromentkopplungsschaltung 715 kann ein Transformator o. ä. sein, der den von einer Stromquelle (z. B. einer Steckdose) empfangenen Strom (z. B. elektrischen Wechselstrom) und den Schaltungsaufbau des physiologischen Monitors 710 entkoppelt. Die Stromentkopplungsschaltung 715 verhindert oder verhindert im Wesentlichen, dass Stromspitzen die anderen Komponenten des physiologischen Monitors 710 oder den Patient schädigen. In Ausführungsformen, in denen der physiologische Monitor 710 Strom aus einer anderen Quelle bezieht, z. B. Batterien, ist die Stromentkopplungsschaltung 715 möglicherweise nicht vorgesehen.
Der Prozessor 717 bestimmter Ausführungsformen ist ein Mikroprozessor, digitaler Signalprozessor, eine Kombination daraus o. ä. Der Prozessor 717 empfängt Strom von der Stromentkopplungsschaltung 715. In einigen Realisierungen verarbeitet der Prozessor 717 von den Sensoren 750 empfangene physiologische Signale und gibt die verarbeiteten Signale zu einem Display, Speicherbauelement o. ä. aus. Zusätzlich kann der Prozessor 717, mit einem Informationselement (z. B. einem Speicherbauelement) kommunizieren, das zu einem Kabel oder Sensor gehört. Informationselemente sind hierin anhand von 3 bis 6 sowie 11 bis 17 näher diskutiert.
Der Verbinder 719 weist eine körperliche Schnittstelle zum Verbinden einer Kabelanordnung mit dem physiologischen Monitor 710 auf. In der Ausführungsform gemäß 7A und 7B ist ein einzelner Verbinder 719 vorgesehen. In einigen Realisierungen können auch zusätzliche Verbinder 719 dazu gehören. Eine Ausführungsform eines physiologischen Monitors mit zusätzlichen Verbindern 719 wird später anhand von 8 beschrieben.
In einigen Ausführungsformen ist das Splitterkabel 720 vorgesehen, damit der physiologische Monitor 710, der einen Verbinder 719 hat, mit mehreren Sensoren 750 gekoppelt werden kann. Das Splitterkabel 720 ist mit dem Verbinder 719 über einen Monitorverbinder 721 im Splitterkabel 720 gekoppelt. In der dargestellten Ausführungsform, in der das Splitterkabel 720 mit zwei Sensoren 750 gekoppelt ist, gibt es Kabelteilstücke 722 des Splitterkabels 720, das sich in zwei Teilstücke verzweigt, die allgemein eine ”Y”-Form o. ä. bilden. Somit kann das Splitterkabel 720 ein Y-Kabel o. ä. sein. Während das Splitterkabel 720 so gezeigt ist, dass es eine ”Y”-Form bildet, können andere Konfigurationen und Formen des Splitterkabels 720 genutzt werden. Zum Beispiel könnte sich das Splitterkabel 720 in mehr als zwei Kabelteilstücke 722 verzweigen, um sich mit mehr als zwei Sensoren 750 zu koppeln.
Darstellungsgemäß sind die Kabelteilstücke 722 mit dem Monitorverbinder 721 und zwei Kabelverbindern 723 verbunden. In einigen Ausführungsformen können sich die Kabelteilstücke 722 in mehr als zwei Teile verzweigen und mit mehr als zwei Kabelverbindern 723 verbunden sein. Zudem ist in einigen Ausführungsformen das Splitterkabel 720 direkt mit zwei oder mehr Sensoren 750 gekoppelt.
Einige Ausführungsformen des Splitterkabels 720 weisen eine oder mehrere Leitungen, Leiter oder Adern bzw. Drähte pro Kabelverbinder 723 auf. Beispielsweise könnte eine Leitung zur Kopplung mit einem oder mehreren Elektrokardiographie-(EKG)Sensoren vorgesehen sein. Zwei oder drei Leitungen könnten pro Kabelverbinder 723 zum Beispiel zur Kopplung mit einem optischen oder akustischen Sensor vorgesehen sein. Beispielsweise könnten drei Leitungen vorgesehen sein, darunter eine Stromleitung, eine Signalleitung und eine Masseleitung (siehe 4 und 5). Die Stromleitung speist den Sensor 750, die Signalleitung empfängt Signale vom Sensor 750, und die Masseleitung wirkt als elektrischer Rückleitungsweg für die Strom- und/oder Signalleitung. In einigen Ausführungsformen sind eine oder mehrere der von einem Sensor 750a ankommenden Leitungen in einem vorbestimmten Abstand von einer oder mehreren der von einem weiteren Sensor 750b ankommenden Leitungen platziert, um Übersprechstörungen zwischen den Sensoren 750 zu reduzieren. Ein oder mehrere elektromagnetische Abschirm- und/oder Isolierschichten können eben falls vorgesehen sein, um dazu beizutragen, Übersprechen zu reduzieren. Leitungen von unterschiedlichen Sensoren können sich zu einer gemeinsam benutzten Leitung vereinigen, die mit dem Monitor 710 elektrisch verbunden ist, und es könnte eine gewisse Multiplexform zum Einsatz kommen, damit die unterschiedlichen Sensoren über die gemeinsam benutzten Leitungen kommunizieren können.
Die Kabel 730a, 730b sind mit dem Splitterkabel 720 in der gezeigten Ausführungsform über Kabelverbinder 731 gekoppelt. In bestimmten Ausführungsformen weist jedes Kabel 730 auch ein Kabelteilstück 732 und einen Sensorverbinder 733 auf, der mit einem Sensor 750 verbunden ist. In einigen Realisierungen weist das Kabelteilstück 732 eine oder mehrere Leitungen oder Drähte zum Kommunizieren mit dem Sensor 750 auf. Beispielsweise können eine Stromleitung, Sensorleitung und Masseleitung vorgesehen sein, die der Stromleitung, Sensorleitung und Masseleitung im zuvor beschriebenen beispielhaften Splitterkabel 720 entsprechen.
In einer Ausführungsform weist eines der Kabel 730 die Entkopplungsschaltung 740a auf. Beispielsweise ist in 7A die Entkopplungsschaltung 740a im Kabelteilstück 732 des Kabels 730b gezeigt. Die Entkopplungsschaltung 740a kann auch im Kabelverbinder 731 oder Sensorverbinder 733 oder in einer Kombination aus einem oder mehreren Verbindern 731, 733 und/oder dem Kabelteilstück 732 platziert sein. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform zeigt 7B, dass die Entkopplungsschaltung 740b zu einem der Kabelteilstücke 722 des Splitterkabels 720b gehören kann. Die Entkopplungsschaltung 740b kann auch im Monitorverbinder 721 oder Sensorverbinder 723 oder in einer Kombination aus den Kabelteilstücken 722 und/oder einem oder mehreren Verbindern 721, 723 platziert sein.
Ferner können mehrere Entkopplungsschaltungen 740 in einem oder mehreren Kabeln 730 und/oder im Splitterkabel 720 in anderen Ausführungsformen vorgesehen sein. Sind insbesondere in einer Ausführungsform N Kabel 730 vorgesehen (oder ein Splitterkabel 720 mit N Verbindern 723), so sind N – 1 Entkopplungsschaltungen 740 in N – 1 Kabeln 730 oder in den verschiedenen Teilstücken des Splitterkabels 720 vorgesehen.
Die Entkopplungsschaltung 740 bestimmter Ausführungsformen entkoppelt einen Sensor 750 elektrisch vom physiologischen Monitor 710. Zusätzlich kann die Entkopplungsschaltung 740 einen Sensor (z. B. den Sensor 750b) von einem weiteren Sensor (z. B. dem Sensor 750a) in bestimmten Ausführungsformen elektrisch entkoppeln. Die Entkopplungsschaltung 740 kann ein Transformator, ein Optokoppler, ein Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler, ein geschalteter Wandler o. ä. oder eine Kombination daraus sein. Zudem kann die Entkopplungsschaltung 740 eine oder mehrere optische Fasern aufweisen. Beispielsweise kann eine optische Faser anstelle der Signalleitung verwendet werden. Nähere Ausführungsformen der Entkopplungsschaltung 740 werden später anhand von 9 und 10 beschrieben.
Die Sensoren 750 sind mit den Sensorverbindern 733 der Kabel 730 verbunden. In einer Ausführungsform ist einer der Sensoren 750 ein optischer Sensor, z. B. ein Oximetriesensor für mehrere Wellenlängen. In einer Ausführungsform ist der andere Sensor 750 ein akustischer Sensor. Zusätzlich kann der Sensor 750 ein akustischer Sensor sein, der auch EKG-Signale überwacht, z. B. gemäß der Beschreibung in der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 60/893853 mit dem Titel ”Multi-parameter Physiological Monitor”, eingereicht am 8. März 2007, deren Offenbarung hierin durch Verweis insgesamt aufgenommen ist, und der US-Anmeldung Nr. 12/044883 mit dem Titel ”SYSTEMS AND METHODS FOR DETERMINING A PHYSIOLOGICAL CONDITION USING AN ACOUSTIC MONITOR”, eingereicht am 7. März 2008. Zudem können viele andere Arten von Sensoren 250 verwendet werden, um einen oder mehrere physiologische Parameter zu überwachen.
8 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform eines physiologischen Überwachungssystems 800 mit mehreren Kabeln 730. Das physiologische Überwachungssystem 800 kann bestimmte Merkmale der zuvor beschriebenen physiologischen Überwachungssysteme 100, 700 haben. Beispielsweise weist wie das zuvor beschriebene physiologische Überwachungssystem 700 das physiologische Überwachungssystem 800 einen physiologischen Monitor 810, zwei Kabel 730 und zwei Sensoren 750 auf. Im physiologischen Überwachungssystem 800 ist eine Entkopplungsschaltung 740 in einem der Kabel 730b vorgesehen.
Wie der physiologische Monitor 710 weist der physiologische Monitor 810 eine Stromentkopplungsschaltung 715 und einen Prozessor 717 auf. Anders als der physiologische Monitor 710 weist aber der physiologische Monitor 810 zwei Verbinder 819 zum direkten Koppeln mit zwei Kabeln ohne Verwendung eines Splitterkabels auf. Zur Kosteneinsparung für Benutzer, die nur einen Sensor 750 mit dem physiologischen Monitor 810 verwenden, ist keine Entkopplungsschaltung 740 im physiologischen Monitor 810 vorgesehen. Statt dessen kann die Entkopplungsschaltung 740 in einem separaten Kabel 730b vorgesehen sein, das mit dem physiologischen Monitor 810 genutzt werden kann
Beispielsweise könnte ein Benutzer ein Kabel 730a und einen Sensor 750a gleichzeitig mit dem physiologischen Monitor 810 verwenden. Da nur ein Sensor 750a verwendet wird, ist es unwahrscheinlicher, dass sich Masse- oder andere Strömschleifen im Patient bilden. Möchte der Benutzer später zusätzliche Sensoren 750 verwenden, kann sich der Benutzer ein Kabel 730b mit der Entkopplungsschaltung 740 verschaffen. Durch Gebrauch des Kabels 730b kann der Benutzer vorteilhaft weiterhin den physiologischen Monitor 810 einsetzen, ohne die Innenkomponenten des physiologischen Monitors 810 aufzurüsten.
9 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform eines physiologischen Überwachungssystems 900 mit mehreren Kabeln 930. Das physiologische Überwachungssystem 900 kann bestimmte Merkmale der oben beschriebenen physiologischen Überwachungssysteme 100, 700, 300 haben. Wie die zuvor beschriebenen physiologischen Überwachungssysteme weist beispielsweise das physiologische Überwachungssystem 900 einen physiologischen Monitor 910, zwei Kabel 930 und zwei Sensoren 950 auf. Die im Hinblick auf 9 beschriebenen Merkmale können auch auf ein Überwachungssystem mit einem Splitterkabel statt mehrerer Kabel angewendet werden.
In der gezeigten Ausführungsform sind die Kabel 930 darstellungsgemäß mit dem physiologischen Monitor 910 und mit den Sensoren 950 verbunden. Verbinder 919 im physiologischen Monitor 910 sind mit Verbindern 931 der Kabel 930 gekoppelt, und Verbinder 933 der Kabel sind mit Verbindern 951 der Sensoren 950 gekoppelt. Ein Kabelteilstück 932 erstreckt sich zwischen den Verbindern 931, 933 jedes Kabels.
Das Kabel 930a weist eine Stromleitung 962a, eine Masseleitung 964a und eine Signalleitung 966a auf, die sich vom Verbinder 931 zum Verbinder 933 erstrecken. Diese Leitungen bilden elektrische Verbindungen mit entsprechenden Strom Masse- und Signalleitungen im Verbinder 919a des physiologischen Monitors 910 und im Verbinder 951a des Sensors 950a. Ebenso weist das Kabel 930b eine Stromleitung 962b, eine Masseleitung 964b und eine Signalleitung 966b auf. Diese Leitungen bilden elektrische Verbindungen mit entsprechenden Strom-, Masse- und Signalleitungen im Verbinder 919b des physiologischen Monitors 910. Zusätzlich erstrecken sich diese Leitungen vom Verbinder 931 zu einer Entkopplungsschaltung 940. Eine Stromleitung 972, Masseleitung 974 und Signalleitung 976 erstrecken sich von der Entkopplungsschaltung 940 zum Verbinder 931, um elektrische Verbindungen mit entsprechenden Strom-, Signal- und Masseleitungen im Verbinder 951b des Sensors 950b zu bilden. Das Kabelteilstück 932 kann auch eine oder mehrere elektrische Isolier- und Abschirmschichten, solche Materialien oder Füllstoffe aufweisen. Obwohl nicht gezeigt, können ein oder mehrere Kabel 930a, 930b auch eine oder mehrere Kommunikationsleitungen zum Kommunizieren mit Informationselementen aufweisen.
In der dargestellten Ausführungsform ist die Masseleitung 964a mit der Masseleitung 964b im physiologischen Monitor 910 über eine Leitung 964c verbunden. Sind beide Sensoren 950 an einem Patient platziert, können die Masseleitungen 964a und 979b auch in elektrischer Kommunikation über den Patient stehen, was durch die gestrichelte Linie 984 dargestellt ist. Wäre die Entkopplungsschaltung 940 nicht in einem der Kabel 930 vorhanden, könnte sich eine Masseschleife entlang den Leitungen 964a, 964b, 964c, 974 und 984 (dargestellt mit fetten Linien) zum Beispiel infolge einer elektrischen Potenzialdifferenz in den Leitungen 964a, 964b, 964c und 974 bilden. Wenngleich nicht fett dargestellt, könnten sich Stromschleifen auch in einigen Fällen entlang den Stromleitungen 962a, 962b, 972 oder den Signalleitungen 966a, 966b, 976 bilden.
Vorteilhaft reduziert in bestimmten Ausführungsformen die Entkopplungsschaltung 940 die Gefahr der Bildung einer Masse- oder anderen Schleife durch Entkoppeln einer oder mehrerer Stromleitungen 962b, 972, Signalleitungen 964b, 974 oder Masseleitungen 964b, 974. Nähere Ausführungsformen, die darstellen, wie die Entkopplungsschaltung 940 eine oder mehrere Leitungen entkoppeln könnte, werden später anhand von 10A bis 10C sowie in 3C beschrieben.
Während nur eine Entkopplungsschaltung gezeigt ist, können in anderen Ausführungsformen mehrere Entkopplungsschaltungen in einem Kabel 930 vorgesehen sein. Beispielsweise könnte eine erste Entkopplungsschaltung mit der Stromleitung 962b und der Masseleitung 966b verbunden sein, und eine zweite Entkopplungsschaltung könnte mit der Signalleitung 964b und mit der Masseleitung 966b verbunden sein. Zusätzlich kann in bestimmten Ausführungsformen eine Entkopplungsschaltung in jedem Kabel 930a, 930b vorhanden sein.
10A veranschaulicht näher eine detaillierte Ausführungsform einer Entkopplungsschaltung 1040a, die zur Verwendung mit jeder der hier diskutierten Ausführungsformen geeignet ist. Die Entkopplungsschaltung 1040a kann alle Merkmale der zuvor beschriebenen Entkopplungsschaltungen 740, 840 und 940 aufweisen. Beispielsweise kann die Entkopplungsschaltung 1040a zu einer medizinischen Kabelanordnung, z. B. einem Splitterkabel, medizinischen Kabel o. ä., oder zu einer Sensoranordnung gehören. Die Entkopplungsschaltung 1040a kann elektrische Signale entkoppeln und die Bildung von Masse- oder anderen leitenden Schleifen verhindern oder reduzieren und kann vor Stromspitzen in einem physiologischen Überwachungssystem mit mehreren Sensoren schützen.
Die Entkopplungsschaltung 1040a ist mit gestrichelten Linien dargestellt. Die Entkopplungsschaltung 1040a verschiedener Ausführungsformen nimmt eine Signalleitung 1062a, eine Stromleitung 1066a und eine Masseleitung 1064a auf. Diese Leitungen können mit einem physiologischen Monitor (nicht gezeigt) verbunden sein. Zusätzlich nimmt die Entkopplungsschaltung 1040a eine Signalleitung 1072a, eine Stromleitung 1076a und eine Masseleitung 1074a auf, die mit einem Sensor (nicht gezeigt) verbunden sein können.
In einer Ausführungsform führt die Stromleitung 1066a Strom von einem physiologischen Monitor zur Entkopplungsschaltung 1040a, die den Strom über die Stromleitung 1076a zum Sensor führt. Die Signalleitung 1072a führt ein physiologisches Signal vom Sensor zur Entkopplungsschaltung 1040a, die das physiologische Signal über die Signalleitung 1062a zum Monitor führt. Die Masseleitungen 1064a und 1074a wirken als Rückleitungswege für ihre jeweiligen Signal- und Stromleitungen 1062a, 1066a, 1072a, 1076a.
In einigen Umsetzungen weist die Entkopplungsschaltung 1040a einen Optokoppler 1042a und einen Transformator 1044a auf. Der Optokoppler 1042a empfängt physiologische Signale von der Sensorleitung 1072a und führt die Signale optisch zur Sensorleitung 1062a, wobei er zum Beispiel eine Fotodiode 1046a und einen Fototransistor 1048a verwendet. Da die Signale optisch übertragen werden, besteht in bestimmten Ausführungsformen kein elektrischer Kontakt zwischen den Signalleitungen 1062a, 1072a. Ähnlich führt der Transformator 1044a Strom von der Stromleitung 1066a zur Stromleitung 1076a ohne elektrischen Kontakt zwischen den Leitungen 1066a, 1076a. Durch Gegeninduktivität wird elektromagnetische Energie von einer Wicklung 1050a des Transformators 1044a zu einer weiteren Wicklung 1052a übertragen. Da die Signale mit Hilfe von Gegeninduktivität übertragen werden, besteht kein elektrischer Kontakt zwischen den Stromleitungen 1066a, 1076a.
Da die Stromleitungen 1066a, 1076a und Signalleitungen 1062a, 1072a elektrisch entkoppelt sind, können in bestimmten Ausführungsformen auch die Masseleitungen 1064a, 1074a elektrisch entkoppelt sein. Darstellungsgemäß ist eine Masseleitung 1043a des Optokopplers 1042a auf der Monitorseite mit der Masseleitung 1064a verbunden, und eine Masseleitung 1053a des Optokopplers 1042a auf der Sensorseite ist mit der Masseleitung 1074a verbunden. Als Ergebnis kann die Gefahr der Bildung von Masseschleifen im Patient reduziert oder ausgeschlossen werden.
Viele andere Konfigurationen der Entkopplungsschaltung 1040a können zum Einsatz kommen. Zum Beispiel kann ein zweiter Optokoppler 1042a anstelle des Transformators 1044a verwendet werden, oder ein zweiter Transformator 1044a kann anstelle des Optokopplers 1042a verwendet werden. Zusätzlich können einige Formen von Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlern oder geschalteten Wandlern anstelle des Optokopplers 1042a oder des Transformators 1044a zum Einsatz kommen. Alternativ lassen sich eine oder mehrere optische Fasern nutzen.
Außerdem können eine oder mehrere optische Fasern statt des Optokopplers 1042a oder des Transformators 1044a verwendet werden. Da die optischen Fasern optische statt elektrischer Signale übertragen, mindert der Gebrauch optischer Fasern in bestimmten Ausführungsformen vorteilhaft die Wahrscheinlichkeit, dass sich Masseschleifen im Patient bilden. In einer beispielhaften Ausführungsform ist der Optokoppler 1042a in 10A durch eine optische Faser ersetzt, aber der Transformator 1044a gehört immer noch zur Entkopplungsschaltung 1040a. Die optische Faser ermöglicht, Signale über die Signalleitung zu übertragen, während sie Strom daran hindert, die Signalleitung zu durchlaufen. Außerdem können bei Verwendung optischer Fasern für die Signalleitungen mehrerer Sensoren die optischen Fasern auch Übersprechstörungen zwischen den Signalleitungen reduzieren.
10B veranschaulicht eine Ausführungsform einer Schaltung 1000B, die eine Entkopplungsschaltung 1040b aufweist. Die Entkopplungsschaltung 1040b kann alle Merkmale der zuvor. beschriebenen Entkopplungsschaltungen 240, 340 und 440 aufweisen. Beispielsweise kann die Entkopplungsschaltung 1040b zu einer medizinischen Kabelanordnung, z. B. einem Splitterkabel, medizinischen Kabel o. ä., oder zu einer Sensoranordnung gehören.
Darstellungsgemäß entkoppelt die Entkopplungsschaltung 1040b eine mit einem Monitor verbundene Signalleitung 1062b von einer mit einem Sensor verbundenen Signalleitung 1072b. In der dargestellten Ausführungsform ist die Entkopplungsschaltung 1040b ein analoger Optokoppler. Die Entkopplungsschaltung 1040b verfügt über eine Sendefotodiode 1041 und zwei Empfangsfotodioden 1045a, 1045b zur Rückkopplungssteuerung bzw. -regelung.
Die Sendefotodiode 1041 empfängt physiologische Signale von der Signalleitung 1072b über eine Rückkopplungsschaltung 1057 (später beschrieben). Die Sendefotodiode 1041 sendet die physiologischen Signale zu beiden Empfangsfotodioden 1045a, 1045b. Die Empfangsfotodiode 1045b sendet die Signale, die sie von der Sendefotodiode 1041 empfängt, über die Signalleitung 1062b zum Monitor. Die Empfangsfotodiode 1045a sendet die Signale, die sie empfängt, zur Rückkopplungsschaltung 1057.
Viele Dioden sind infolge von Nichtlinearität und Drifteigenschaften der Dioden inhärent instabil. Als Ergebnis einer solchen Instabilität kann das durch die Sendefotodiode 1041 erzeugte Signal nicht dem Signal entsprechen, das durch die Signalleitung 1072b vom Sensor zugeführt wird. Daher kann die Empfangsfotodiode 1045a als Rückkopplungsdiode verwendet werden, um ein Empfangssignal zur Rückkopplungsschaltung 1057 zu führen.
Die Rückkopplungsschaltung 1057 kann einen Verstärker o. ä. aufweisen, der seine zur Sendefotodiode 1041 geführte Ausgabe mindestens, teilweise auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem Signal der Sendefotodiode 1041 und der Empfangsfotodiode 1045a einstellt. Dadurch kann die Rückkopplungsschaltung 1057 Fehler im Sendesignal über Rückkopplung von der Rückkopplungs- oder Empfangsfotodiode 1045a korrigieren.
10C zeigt eine weitere Ausführungsform einer Schaltung 1000C, die eine Entkopplungsschaltung 1040c aufweist. Die Entkopplungsschaltung 1040c kann alle Merkmale der zuvor beschriebenen Entkopplungsschaltungen 740, 840 und 940 aufweisen. Beispielsweise kann die Entkopplungsschaltung 1040c zu einer medizinischen Kabelanordnung, z. B. einem Splitterkabel, medizinischen Kabel o. ä., oder zu einer Sensoranordnung gehören.
Darstellungsgemäß entkoppelt die Entkopplungsschaltung 1040c eine mit einem Monitor verbundene Stromleitung 1066c von einer mit einem Sensor verbundenen Stromleitung 1076c. In einigen Ausführungsformen kann die Entkopplungsschaltung 1040c gemeinsam mit der Entkopplungsschaltung 1040b von 10B verwendet werden. Beispielsweise können die Entkopplungsschaltungen 1040b, 1040c auf derselben Schaltungsplatine vorgesehen sein. Wie die Entkopplungsschaltung 1040b verwendet die Entkopplungsschaltung 1040c eine Rückkopplung, um die Ausgabe der Entkopplungsschaltung 1040c dynamisch zu korrigieren oder zu steuern bzw. regeln.
In der dargestellten Ausführungsform ist die Entkopplungsschaltung 1040c ein Rücklauftransformator mit zwei Primärwicklungen 1050c, 1051c und einer Sekundärwicklung 1052c. Die Primärwicklung 1050c empfängt Strom (VIN) von der Stromleitung 1066c. Außerdem empfängt eine geschaltete Stromversorgung (Schaltnetzteil) 1060 Strom (VIN) von der Stromleitung 1066c. In einer Ausführungsform ist die geschaltete Stromversorgung 1060 ein Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler o. ä. Ein Schaltanschluss 1062 der Stromversorgung 1060 kann aktiviert oder anderweitig betätigt werden, damit Strom (VIN) durch die Primärwicklung 1050c zyklisch geführt werden kann. Der Schaltanschluss 1062 kann bewirken, dass der Stromgemäß einem vorbestimmten Einschaltzyklus geschaltet wird. Zudem kann eine Rückkopplung gemäß der späteren Beschreibung zum Einsatz kommen, um einen stabilen oder relativ stabilen Einschaltzyklus beizubehalten.
Wird. die Primärwicklung 1050c mit Energie gespeist, kann die Primärwicklung 1050c Energie in sich selbst und in einem Kern 1063 des Transformators speichern. Über induktive Kopplung kann diese Energie in die Sekundärwicklung 1052c und in die Primärwicklung 1051c abgegeben werden. Die Polarität der Wicklungen 1052c, 1051c (angezeigt durch die Punkte an den Wicklungen) kann gleich sein, um die Energieübertragung zu erleichtern. Ebenso kann sich die Polarität der Wicklungen 1052c, 1051c von der Polarität der Wicklung 1050c unterscheiden.
Wie die zuvor beschriebene Rückkopplung empfangende Fotodiode 1045a wirkt die Primärwicklung 1051c als Rücklaufwicklung in bestimmten Ausführungsformen, um den empfangenen Strom als Rückkopplungssignal zu senden. Ein Gleichrichter (Rectifier) 1065 richtet (rektifiziert). den von der Primärwicklung 1051c empfangenen Strom gleich und führt einen Rückkopplungsstrom VFB zu einem Rückkopplungsanschluss 1066 der Stromversorgung 1060. Danach kann die Stromversorgung 1060 die Differenz zwischen dem empfangenen Rückkopplungsstrom VFB und dem gesendeten Strom VIN verwenden, um VIN so einzustellen, dass jeder Fehler im gesendeten Strom kompensiert wird. Beispielsweise kann die Stromversorgung 1060 den zuvor beschriebenen Einschaltzyklus mindestens teilweise auf der Grundlage des Fehlers einstellen, z. B. durch Erhöhen des Einschaltzyklus, wenn der VFB zu niedrig ist, und umgekehrt. Dieser Rücklaufbetrieb kann vorteilhaft einen stabilen oder im Wesentlichen stabilen Stromeinschaltzyklus trotz variierender Lastbedingungen an der Entkopplungsschaltung 1040c beibehalten.
Die Sekundärwicklung 1050c kann eine Ausgabe zu einer linearen Stromversorgung 1070 führen, die unter anderen Funktionen den empfangenen Strom gleichrichten (rektifizieren) kann. Die lineare Stromversorgung 1070 kann den Strom zur Stromleitung 1076c zur Übertragung zum Sensor führen.
11A und 11B veranschaulichen ein beispielhaftes Splitterkabel 1120. 11A zeigt eine Seitenansicht des Splitterkabels 1120, während 11B eine Untersicht auf das Splitterkabel 1120 zeigt. Das Splitterkabel 1120 verfügt über ein Gehäuse 1107, das eine Schaltungsplatine 1140 mit einer Entkopplungsschaltung aufweist, die in Durchsicht gezeigt ist. Ferner weist das Gehäuse 1107 ebenfalls in Durchsicht gezeigte Drähte 1142 in Kommunikation mit der Schaltungsplatine 1140 und mit ersten Kabelteilstücken 1130a, 1130b sowie einem zweiten Kabelteilstück 1122 des Splitterkabels 1120 auf. Darstellungsgemäß ist das Gehäuse 1107 auch mit dem zweiten Kabelteilstück 1122 verbunden, das seinerseits mit einem Verbinder 1121 verbunden ist. In einer Ausführungsform kommt der Verbinder 1121 zum Einsatz, um das Splitterkabel 1120 mit einem physiologischen Monitor zu verbinden.
Ferner ist das Gehäuse 1107 des Splitterkabels 1120 mit einem der ersten Kabelteilstücke 1130a über einen Verbinder 1131 verbunden. Ein weiteres der ersten Kabelteilstücke 1130b ist in der dargestellten Ausführungsform mit dem Gehäuse 1107 des Splitterkabels 1120 integral gekoppelt. In einer Realisierung werden das Splitterkabel 1120 und das Kabel 1130b verwendet, um physiologische Informationen von einem einzelnen Sensor zu erhalten, und das Kabel 1130a kann zum Splitterkabel 1120 zugefügt werden, um physiologische Informationen von einem zusätzlichen Sensor zu erhalten. Zu beachten ist, dass in einer alternativen Ausführungsform das erste Kabelteilstück 1130b nicht integral am Gehäuse 1107 angeschlossen ist, sondern stattdessen am Gehäuse mit Hilfe eines zweiten Verbinders angeschlossen ist. Alternativ könnten beide erste Kabelteilstücke 1130 in das Gehäuse 1107 integriert sein.
Die Schaltungsplatine 1140 ist mit beiden ersten Kabel teilstücken 1130a, 1130b und mit dem zweiten Kabelteilstück 1122 gekoppelt. Zur Schaltungsplatine 1140 können z. B. eine oder mehrere integrierte Schaltungen oder einzelne Schaltungskomponenten gehören, die gemeinsam als Entkopplungsschaltung realisiert sind. Zusätzlich kann die Schaltungsplatine 1140 ein oder mehrere Informationselemente zum Speichern verschiedener Formen von Daten aufweisen.
Anhand von 12 werden zusätzliche Ausführungsformen von Kabelanordnungen 1230 beschrieben. Wie zuvor anhand von 1 erläutert, können Kabelanordnungen mit zwei getrennten Kabeln in einigen Ausführungsformen vorgesehen sein. Zu diesen getrennten Kabeln können ein Sensorkabel 1212 und ein Instrumentenkabel 1214 gehören. In einer Ausführungsform ist das Sensorkabel 1212 ein kurzes, leichtes Kabel, das geeignet ist, den komfortablen Anschluss von Sensoren an einem medizinischen Patient zu erleichtern. In bestimmten Ausführungsformen ist das Instrumentenkabel 1214 ein schwereres, robusteres Kabel, das als dauerhafte Schnittstelle zwischen dem Sensorkabel 1212 und einem Monitor wirkt. Sensorkabel 1212 und Instrumentenkabel 1214 können periodisch ausgetauscht werden. In bestimmten Ausführungsformen ist ein periodischer Austausch aus vielfältigen Gründen vorteilhaft. Beispielsweise kann das Kabel verunreinigt oder beschädigt werden, was Kabelausfall, ungenaue Ergebnisse oder Kreukontamination zwischen Patienten bewirkt.
Zusätzlich können eine oder mehrere Entkopplungsschaltungen oder Informationselemente (siehe 3 und 15) in bestimmten Ausführungsformen in die Kabelanordnung 1230 eingebaut sein. Die Informationselemente können Kabelmanagementinformationen zum Gebrauch der Kabelanordnung und von Vorrichtungen speichern, die mit der Kabelanordnung verbunden sind. Ferner können die Informationselemente Patientenkontextinformationen zur Patientenidentifizierung und Patientenbewegung (Durchlauf) zwischen Krankenhausabteilungen speichern, wodurch der Durchlauf des Patienten im gesamten Krankenhaus verfolgt wird. Beispiele für Patientenkontextinformationen sind in der US-Patentanmeldung Nr. 11/633656 mit dem Titel ”Physiological Alarm Notification System”, eingereicht am 4. Dezember 2006, umfassender beschrieben, die hiermit durch Verweis insgesamt aufgenommen ist. Weiterhin können in einigen Realisierungen die Informationselemente physiologische Informationen speichern. Ferner können die Informationselemente Kalibrierinformationen zu den speziellen Komponenten speichern, die derzeit am System angeschlossen sind. Beispielsweise kann jedes Informationselement Informationen zu Verhaltenskennwerten der Stufe speichern, an der es angeschlossen ist (z. B. an einem Sensor, Kabel usw.). Die Überwachungsvorrichtung kann solche Informationen nutzen, um zum Beispiel einen mehrstufigen Sensorweg automatisch zu kalibrieren. Beispielhafte Kalibrierinformationen werden hierin. z. B. anhand von 2 bis 6 beschrieben.
Mit erneutem Bezug auf 12 ist ein Sensorkabel 1212 dargestellt, das mit einer. Sensoranordnung 1250 verbunden ist. Das Sensorkabel 1212 kann ein flexibles Kabelteilstück 1232 mit langgestreckter Form, einen Verbinder 1251 zur Kopplung mit einer Sensoranordnung 1250 und einen Verbinder 1237 zur Kopplung mit einem Instrumentenkabel 1214 aufweisen. In einer Ausführungsform ist für die flexible Beschaffenheit des Kabelteilstücks 1232 gesorgt, um dem Patient größeren Komfort zu bieten, da sich der Patient mit einem angeschlossenen flexiblen Sensorkabel 1212 leichter bewegen kann.
Das dargestellte beispielhafte Instrumentenkabel 1214 weist ein steifes oder relativ starres, haltbares Kabelteilstück 1234 mit langgestreckter Form, einen Verbinder 1235 zur Kopplung mit dem Sensorkabel 1212 und einen Verbinder 1231 zur Kopplung mit einem physiologischen Monitor auf. Da das Instrumentenkabel 1214 verschiedener Ausführungsformen nicht direkt mit dem Patient verbunden ist, kann das Instrumentenkabelteilstück 1234 weniger flexibel (und haltbarer) als das Sensorkabelteilstück 1232 sein, was die Lebensdauer des Instrumentenkabels 1214 verlängert.
Entkopplungsschaltungsaufbauten und/oder Informationselemente können zum Sensorkabel 1212 und/oder zum Instrumentenkabel 1214 gehören. Die Entkopplungsschaltungen und/oder Informationselemente können in jedem der Verbinder 1237, 1251, 1235 oder 1231 oder in jedem Kabelteilstück 1232, 1234 platziert sein. In anderen Ausführungsformen können ein oder mehrere Informationselemente zu jedem der zuvor beschriebenen Splitterkabel gehören. In alternativen Ausführungsformen kann das Sensorkabel 1212 ein Splitterkabel sein.
13 veranschaulicht eine Ausführungsform eines physiologischen Überwachungssystems 1300, das in einem Krankenhaus, Pflegeheim oder an einem anderen Standort zum Einsatz kommen kann, an dem medizinische Leistungen angeboten werden (gemeinsam ”Krankenhaus” genannt). Bestimmte Aspekte des physiologischen Überwachungssystems 1300 sind in der US-Patentanmeldung Nr. 11/633656 mit dem Titel ”Physiological Alarm Notification System”, eingereicht am 4. Dezember 2006, umfassender beschrieben, die hiermit durch Verweis insgesamt aufgenommen ist.
Das physiologische Überwachungssystem 1300 bestimmter Ausführungsformen weist Patientenüberwachungsvorrichtungen 1302 auf. Die Patientenüberwachungsvorrichtungen 1302 verschiedener Ausführungsformen verfügen über Sensoren 1350, einen oder mehrere physiologische Monitore 1310, Kabel 1330, die die Sensoren 1350 an den Monitoren 1310 anschließen, und ein Netzwerkschnittstellenmodul 1306, das mit einem oder mehreren physiologischen Monitoren 1310 verbunden ist. In einigen Ausführungsformen ist jede Patientenüberwachungsvorrichtung 1302 Teil eines Netzwerks 1320 von Patientenüberwachungsvorrichtungen 1302. Als solche können die Patientenüberwachungsvorrichtungen 1302 in diesen Ausführungsformen physiologische Informationen und Alarme über ein drahtloses Krankenhausnetzwerk (WLAN) 1326 oder das Internet 1350 an Kliniker übermitteln, die Endnutzergeräte 1328, 1352 mit sich führen.
Das Netzwerkschnittstellenmodul 1302 bestimmter Ausführungsformen sendet physiologische Informationen auf Anforderung oder bei einem Alarm zu den Endnutzergeräten 1328, 1352 und/oder sendet den Alarm zu einer zentralen Schwesternstation. Alternativ sendet das Netzwerkschnittstellenmodul 1302 Informationen und Alarme zu einem Server 1336. Der Server 1336 ist eine Rechenvorrichtung, z. B. ein Geräteserver, der in einem Datenschrank untergebracht ist, oder eine Workstation, die in einer zentralen Schwesternstation liegt. Der Server 1336 leitet die Informationen oder Alarme zu den Endnutzergeräten 1328, 1352 oder zur zentralen Schwesternstation weiter. Die Alarme können ausgelöst werden, wenn bestimmte physiologische Parameter sichere Schwellwerte überschreiten, wodurch Kliniker auf mögliche lebensbedrohliche Situationen schnell reagieren können. Zu Situationen die zu einem Alarm führen, könnten beispielsweise verringerte Herzfrequenz, Atemfrequenz, niedrige SpO₂-Werte oder jeder andere physiologische Parameter in einem anomalen Bereich gehören.
In einer Ausführungsform führt das Netzwerkschnittstellenmodul 1302 auch ein Kabelmanagement durch Erzeugen eines Alarms durch, wenn sich eines der Kabel 1330 seinem Lebensdauerende nähert. Das Netzwerkschnittstellenmodul 1302 bestimmt, ob die Lebensdauer des Kabels 1330 kurz vor dem Ablauf steht, indem es beispielsweise einige oder alle zuvor anhand von 4 beschriebenen Daten analysiert. Bestimmt in einer Ausführungsform das Netzwerkschnittstellenmodul 1302, dass die Kabellebensdauer kurz vor dem Ablauf steht, erzeugt das Netzwerkschnittstellenmodul 1302 eine Ablaufmeldung als Alarm.
In einer Ausführungsform empfängt der Server 1336 diese Ablaufmeldung. Danach prüft der Server 1336 einen in einer Datenbank 1338 gespeicherten Bestand, um festzustellen, ob ein Ersatzkabel verfügbar ist. Ist kein Ersatzkabel im Bestand vorhanden, kann der Server die Meldung an einen Zulie ferer 1370 über das Internet 1350 (oder über ein WAN, eine Mietleitung o. ä.) weiterleiten. In einer Ausführungsform sendet der Server 1336 eine E-Mail-Nachricht zu einem Zulieferer 1370, die den Kabelstandort, Kabelzustand und/oder andere Kabelverwendungsdaten angibt. In einer Ausführungsform ist der Zulieferer 1370 ein Kabelhändler. Nach Empfang der Nachricht kann der Zulieferer 1370 ein neues Kabel automatisch zum Krankenhaus versenden. Somit können Bestände von Kabeln 1330 in dieser Realisierung mit minimalen oder überhaupt keinen Benutzereingriffen geführt werden, und Kabel 1330 können vor Kabelausfall vorbeugend ausgetauscht werden.
In zusätzlichen Ausführungsformen kann das Netzwerkschnittstellenmodul 1306 die Sensornutzung überwachen, z. B. die Anzahl von Sensoren, die während des Aufenthalts des Patienten verwendet werden, die Arten von Sensoren und die Verwendungszeitdauer vor Austausch. Solche Daten können vom Krankenhaus genutzt werden, um das Auffüllen vorbeugend zu planen und normale Bestandswerte der Abteilungen festzulegen. Zudem kann ein Zulieferer diese Daten zum Nachbeliefern des Krankenhauses oder zum Umsetzen eines Just-In-Time-Bestandskontrollprogramms nutzen. Weiterhin können solche Informationen vom Lieferanten verwendet werden, die gesamte Kabelzuverlässigkeit zu verbessern und für das Krankenhaus Verbrauchsmaterialien besser zu planen und zu verwalten.
Das Netzwerkschnittstellenmodul 1306 verschiedener Umsetzungen führt auch ein Kontextmanagement durch. In einer Ausführungsform gehört zum Kontextmanagement das Zuordnen von Kontextinformationen zu physiologischen Informationen, um ein Kontextdatenpaket zu bilden. Wie zuvor beschrieben, können, Kontextinformationen Patientenidentifizierungsdaten und Patientendurchlaufdaten aufweisen. Zusätzlich können Kontextinformationen auch Kontextinformationen zum Gebrauch des Netzwerkschnittstellenmoduls 1306 und Kontextinformationen zum Netzwerk aufweisen. Beispielsweise können zu diesen zusätzlichen Kontextinformationen eine Identifizierungsnummer des Netzwerkschnittstellenmoduls 1306, Zeitstempel für Ereignisse, die im physiologischen Überwachungssystem 1300 auftreten, Umgebungsbedingungen, z. B. Änderungen des Zustands des Netzwerks und Gebrauchsstatistiken des Netzwerkschnittstellenmoduls 1306, und Identifizierungsinformationen in Entsprechung zum Netzwerk (z. B. ob das Netzwerk über WiFi oder Ethernet verbunden ist) gehören.
Das Netzwerkschnittstellenmodul 1306 empfängt Kontextinformationen in einer Ausführungsform, indem eine Pflegekraft die Informationen in das Netzwerkschnittstellenmodul 1306 eingibt, oder vom Server 1336. Das Netzwerkschnittstellenmodul 1306 sendet oder übermittelt das Kontextdatenpaket an Kliniker während eines Alarms, auf Anforderung des Klinikers oder auf Grundlage eines Zeitplans. Zusätzlich kann das Netzwerkschnittstellenmodul 1306 einen kontinuierlichen Strom von Kontextinformationen zu Klinikern senden.
Der Server 1336 empfängt Kontextdatenpakete von mehreren Netzwerkschnittstellenmodulen 1306 und speichert das Kontextdatenpaket in einem Speicherbauelement 1338. In bestimmten Ausführungsformen archiviert dieses Speicherbauelement 1338 also Langzeit-Patientendaten. Diese Patientendaten können auch nach Entlassung des Patienten weiter geführt werden. Dadurch, können Kontextinformationen zur späteren Analyse gespeichert werden, um beispielsweise Patientenversorgungsmetriken zu erstellen und Krankenhausbetriebsabläufe zu verbessern. Die Patientendaten könnten nach Erstellen der Versorgungsmetriken gelöscht werden, um den Datenschutz für die Patienten zu wahren.
Obwohl die Funktionen von Kabelmanagement und Kontextmanagement beschreibungsgemäß durch das Netzwerkschnittstellenmodul 1306 durchgeführt werden, werden in bestimmten Ausführungsformen einige oder alle dieser Funktionen statt dessen durch den physiologischen Monitor 1310 durchgeführt. Zudem können der physiologische Monitor 1310 und das Netzwerkschnittstellenmodul 1306 beide Kabelmanagement- und/oder Kontextmanagementfunktionen durchführen.
14 zeigt eine Ausführungsform eines Verwendungsverfolgungsverfahrens 1400 zum Verfolgen der Lebensdauer eines medizinischen Kabels. In einer Realisierung wird das Verwendungsverfolgungsverfahren 1400 durch das Netzwerkschnittstellenmodul und/oder einen der physiologischen Monitore durchgeführt, die zuvor beschrieben wurden. Allgemeiner kann das Verwendungsverfolgungsverfahren 1400 durch eine Maschine mit einem oder mehreren Prozessoren umgesetzt werden. Vorteilhaft erleichtert in bestimmten Ausführungsformen das Verwendungsverfolgungsverfahren 1400 den Austausch eines Kabels vor Ausfall dieses Kabels.
Das Verwendungsverfolgungsverfahren 1400 beginnt damit, dass Sensorparameter im Block 1402 von einem Sensor erhalten werden. Im Block 1404 werden in einem Informationselement gespeicherte Kabelverwendungsinformationen verfolgt. Verfolgen lassen sich die Kabelverwendungsinformationen zur gleichen Zeit oder im Wesentlichen zur gleichen Zeit wie die Sensorparameter vom Sensor erhalten werden. Alternativ können die Kabelverwendungsinformationen verfolgt werden, indem die Kabelverwendung am Anfang oder Ende der Überwachung (z. B. Erhalten von Sensorparametern) oder über die gesamte Überwachung periodisch bestimmt wird. Zusätzlich können die Kabelverwendungsinformationen auch dann verfolgt werden, wenn der Block 1402 nicht durchgeführt würde, z. B. wenn der Monitor derzeit keine Parameter vom Sensor erhält.
Im Entscheidungsblock 1406 wird bestimmt, ob die Kabellebensdauer kurz vor dem Ablauf steht (oder ob das Kabel schon abgelaufen ist). Diese Bestimmung kann mit Hilfe der zuvor anhand von 4 beschriebenen Daten erfolgen. Zudem kann diese Bestimmung mit Hilfe von Sensorlebensdauerfunktionen vorgenommen werden, die analog zur Lebensdauer des Kabels angewendet werden.
Wird bestimmt, dass die Kabellebensdauer kurz vor dem Ablauf steht (oder abgelaufen ist), wird im Block 1408 eine Ablaufmeldung bereitgestellt. In einer Ausführungsform wird diese Meldung als Alarm auf dem Monitor oder in einer zentralen Schwesternstation bereitgestellt. Die Meldung kann auch an ein Endnutzergerät eines Klinikers übermittelt werden, das sich im Krankenhaus oder an einem entfernten Standort befinden kann. Außerdem kann die Meldung an einen Server übermittelt werden, der die Meldung an einen Zulieferer weiterleitet, der ein neues Kabel versendet. In einer Ausführungsform ist die Meldung eine E-Mail, die den Kabelstandort, Kabelzustand und/oder andere Kabelverwendungsdaten angibt. Wird dagegen bestimmt, dass die Kabellebensdauer nicht kurz vor dem Ablauf steht (oder nicht abgelaufen ist), kehrt das Verwendungsverfolgungsverfahren 1400 in einer Schleife zum Block 1402 zurück, um weiter zu überwachen. Somit kann das Verwendungsverfolgungsverfahren 1400 die Überwachung und Verfolgung von Kabelverwendungsinformationen solange fortsetzen, bis das Kabel kurz vor dem Ablauf steht oder abgelaufen ist.
15 zeigt eine Ausführungsform eines Kabelbestandsverfahrens 1500 zum Kontrollieren eines Kabelbestands. Das Kabelbestandsverfahren 1500 kann durch einen Server durchgeführt werden, z. B. den zuvor beschriebenen Server 1038. Allgemeiner kann das Kabelbestandsverfahren 1500 durch eine Maschine mit einem oder mehreren Prozessoren umgesetzt werden. In einer Ausführungsform wird das Verfahren 1500 als Reaktion auf das Verfahren 1400 durchgeführt, das im Schritt 1408 eine Ablaufmeldung bereitstellt.
Im Block 1502 wird eine Ablaufmeldung von einem Monitor empfangen, aus der hervorgeht, dass ein Kabel kurz vor dem Ablauf steht oder abgelaufen ist. Im Block 1504 wird ein Bestand auf ein Ersatzkabel geprüft. Dieser Bestand kann ein Krankenhausbestand sein, von dem ein Datensatz in einer Krankenhausdatenbank o. ä. geführt werden kann.
Wird im Entscheidungsblock 1506 bestimmt, dass im Bestand kein Ersatzkabel vorhanden ist, so wird im Block 1508 ein neues Kabel automatisch bestellt. In einer Ausführungsform wird dieser Block 1508 durch elektronische Kontaktaufnahme mit einem Zulieferer durchgeführt, um das Kabel zu ordern, beispielsweise durch Senden einer Anforderung über ein Netzwerk, z. B. das Internet. Folglich ermöglicht in bestimmten Ausführungsformen das Kabelbestandsverfahren 1500, das Kabel vor Kabelausfall vorbeugend auszutauschen. Ist dagegen ein Ersatzkabel im Bestand vorhanden, endet das Kabelbestandsverfahren 1500. Allerdings bestellt in alternativen Ausführungsformen das Kabelbestandsverfahren 1500 ein Ersatzkabel unabhängig vom Bestand, so dass eine vorbestimmte Bestandsmenge an Kabeln gewahrt bleibt.
In zusätzlichen Ausführungsformen kann das Kabelbestandsverfahren 1500 die Sensornutzung überwachen, z. B. die Anzahl von Sensoren, die während des Aufenthalts des Patienten verwendet wurden, die Arten von Sensoren und die Verwendungszeitdauer vor Austausch. Solche Daten können vom Krankenhaus genutzt werden, um das Auffüllen vorbeugend zu planen und normale Bestandswerte der Abteilungen festzulegen. Darüber hinaus kann ein Zulieferer diese Daten verwenden, um die Bestände des Krankenhauses aufzufüllen oder ein Just-in-Time Programm umzusetzen. Zudem können solche Informationen von einem Zulieferer genutzt werden, die gesamte Kabelzuverlässigkeit zu verbessern, und für das Krankenhaus, Verbrauchsmaterialien besser zu planen und zu verwalten.
16 veranschaulicht ein beispielhaftes Kontextmanagementverfahren 1600 zum Managen des Patientenkontexts. In einer Ausführungsform wird das Kontextmanagementverfahren 1600 durch einen physiologischen Monitor durchgeführt, z. B. einen der zuvor beschriebenen Monitore. Allgemeiner können bestimmte Blöcke des Kontextmanagementverfahrens 1600 durch eine Maschine mit einem oder mehreren Prozessoren realisiert werden. In bestimmten Ausführungsformen ermöglicht das Kontextmanagementverfahren 1600 vorteilhaft, einem Patient ein Kabel mit einer eindeutigen Kennung (ID) bei der Erstverbindung des Kabels mit dem Patient oder mit einem Monitor zuzuweisen.
Im Block 1600 wird ein Kabel mit einem Monitor verbunden, beispielsweise durch einen Kliniker, z. B. eine Pflegekraft. Danach wird im Block 1604 dem Kabel eine temporäre Patienten-ID zugewiesen. Die temporäre ID kann automatisch zugewiesen werden, wenn Strom zum Informationselement im Kabel geführt wird, oder eine Aufforderung kann an einen Kliniker übermittelt werden, der dann die ID zuweist. Zusätzlich kann die temporäre ID auch vorab am Kabel gespeichert sein. Durch die temporäre Patienten-ID kann das Kabel als eindeutig auf den Patient bezogen identifiziert werden, bevor die Identifizierungsinformationen des Patienten an das Kabel übermittelt werden. Die temporäre Patienten-ID kann im Informationselement des Kabels gespeichert werden.
Im Block 1606 werden Patientendurchlaufdaten im Informationselement gespeichert. Zu den Patientendurchlaufdaten können Durchlaufdaten gehören, die zuvor anhand von 4 beschrieben wurden. Beispielsweise können die Patientendurchlaufdaten Informationen zu verbundenen Vorrichtungen, eine Abteilungs-ID in Zuordnung zum Kabel und die Zeit gehören, die das Kabel in einer Abteilung verbrachte. Durch Speichern von Patientendurchlaufdaten kann das Kontextmanagementverfahren 1600 ermöglichen, dass der Durchlauf des Patienten nach Verbindung des Kabels mit einem Monitor überwacht werden kann. Auch wenn also die Pflegekraft versäumt, das Kabel am Patient zu identifizieren, kann das Kabel Daten haben, die angeben, wann es am selben oder an einem anderen Patient verwendet wird.
Im Entscheidungsblock 1608 wird bestimmt, ob eine reale Patienten-ID bereitgestellt wurde. Wenn ja, dann wird die temporäre ID durch die reale Patienten-ID im Block 1610 ersetzt. Die reale Patienten-ID kann jede der Patientenidentifizierungsinformationen aufweisen, die zuvor anhand von 4 beschrieben wurden. Wird dagegen bestimmt, dass keine reale Patienten-ID bereitgestellt wurde, kehrt das Kontextmanagementverfahren 1600 in einer Schleife zum Block 1606 zurück, um weiter Patientenablaufdaten im Informationselement zu speichern.
17 zeigt ein weiteres beispielhaftes Kontextmanagementverfahren 1700 zum Managen des Patientenkontexts. In einer Ausführungsform wird das Kontextmanagementverfahren 1700 durch einen oder mehrere Monitore durchgeführt, z. B. jeden der zuvor beschriebenen Monitore. Allgemeiner können bestimmte Blöcke des Kontextmanagementverfahrens 1700 durch eine Maschine mit einem oder mehreren Prozessoren realisiert werden.
Im Block 1702 wird ein Kabel mit einem Monitor verbunden. In einer Ausführungsform wird dieser Block durch beispielsweise durch einen Kliniker durchgeführt, z. B. eine Pflegekraft. Danach werden im Block 1704 Patientendurchlaufdaten in einem Informationselement gespeichert. Zu den Patientendurchlaufdaten können die Durchlaufdaten gehören, die zuvor anhand von 4 beschrieben wurden.
Im Entscheidungsblock 1706 wird bestimmt, ob das Kabel mit einem neuen Monitor verbunden wurde. Wenn ja, werden Patientendurchlaufdaten im Block 1708 vom Kabel zum neuen Monitor übertragen. In einer Ausführungsform bestimmt der neue Monitor, ob das Kabel mit dem neuen Monitor verbunden wurde. Alternativ nimmt das Kabel diese Bestimmung vor. In bestimmten Ausführungsformen hat die Übertragung der Patientendurchlaufdaten zum neuen Monitor den Vorteil, dass der Monitor darüber informiert werden kann, wo und wie lange sich der Patient im Krankenhaus aufhielt. Wurde kein neuer Monitor verbunden, endet das Kontextmanagementverfahren 1700.
18 zeigt eine Vorderansicht einer Ausführungsform eines koextrudierten Kabels 1800. Das koextrudierte Kabel 1800 kann als Kabel oder Kabelteilstück anstelle jedes der hier erwähnten Kabel verwendet werden. Vorteilhaft kann das koextrudierte Kabel 1800 Rauschen infolge eines triboelektrischen Effekts reduzieren.
Rauschen kann akustische Signale beeinträchtigen, die von jedem der hier beschriebenen akustischen Sensoren detektiert wird, indem es eine durch einen akustischen oder anderen Sensor detektierte Wellenform verfälscht. Eine Rauschquelle ist triboelektrisches Rauschen, das vorliegen kann, wenn ein Kabel gequetscht wird, was Leiter im Kabel näher aneinander führt. Je näher sich die Leiter sind, um so größer ist eine Kapazität, die sich zwischen den Leitern und/oder zwischen den Leitern und einer Abschirmung bilden kann. Diese Kapazität kann eine Quelle von triboelektrischem Rauschen sein.
Das gezeigte beispielhafte koextrudierte Kabel 1800 weist Merkmale auf, die die Menge von triboelektrischem Rauschen reduzieren können, das durch Quetschen, Reiben oder anderes Berühren des Kabels 1800 erzeugt wird. Das Kabel 1800 weist einen Außenmantel 1810 auf, der eine Außenabschirmschicht 1812 umschließt. Die Außenabschirmschicht 1812 kann verringern, dass Umgebungsrauschen Leiter 1820 erreicht, die sich durch das Kabel 1800 erstrecken. Eine Isolierung 1822 umgibt jeden Leiter 1820.
Zur besseren Veranschaulichung ist das koextrudierte Kabel 1800 mit zwei Leitern 1820 dargestellt. Gleichwohl lassen sich die Merkmale des koextrudierten Kabels 1800 in bestimmten Ausführungsformen auf mehr als zwei Leiter erweitern. Beispielsweise können mehr als zwei Leiter von der Isolierung 1822 umgeben sein, oder jeder von zwei oder mehr Leitern kann von Isolierung einzeln umgeben sein. Ferner kann eine Gruppe von auf akustische Sensoren bezogenen Leitern von Isolierung umgeben sein, und eine Gruppe von auf optische Sensoren bezogenen Leitern kann von einer separaten Isolierung umgeben sein.
Wenngleich nicht dargestellt, kann die Isolierung 1822 auch abgeschirmt sein. So können in einer Ausführungsform einige oder alle auf akustische Sensoren bezogenen Leiter durch eine gesonderte Innenabschirmschicht von der Außenabschirmschicht 1812 abgeschirmt sein. Ähnlich können einige oder alle auf optische Sensoren bezogenen Leiter durch eine gesonderte Innenabschirmschicht von der Außenabschirmschicht 1812 abgeschirmt sein. Die auf akustische und/oder optische Sensoren bezogenen Leitersätze können ihre eigene Innenabschirmschicht aufweisen, um Übersprechen zwischen den auf akustische und optische Sensoren bezogenen Leiter zu reduzieren. Übersprechen zu reduzieren kann von besonderem Nutzen zur Verringerung von Rauschen auf einer Kommunikationsleitung oder -leitungen im Kabel 1800 sein (z. B. der seriellen Übertragungsleitung 340 von 3A, 3B).
Der Raum zwischen der Isolierung 1822 und der Abschirmschicht 1812 ist durch ein koextrudiertes Material 1830 gefüllt oder im Wesentlichen gefüllt. Das koextrudierte Material 1830 kann leitendes PVC o. ä. sein, das den Raum zwischen den Leitern 1820 reduziert, so dass das Kabel 1800 die Leiter 1822 nicht so leicht zusammendrückt. Dennoch kann das Kabel 1800 noch flexibel oder relativ flexibel sein. Da sich das Kabel 1800 weniger als andere Kabel zusammendrücken lassen kann, kann weniger triboelektrisches Rauschen erzeugt werden. Zudem kann die leitende Eigenschaft des leitenden Materials 1830 Ladung ableiten, die sich aufgrund der triboelektrischen Kapazität aufbaut, die zwischen den Leitern 1820 und/oder zwischen den Leitern 1820 und der Abschirmung 1812 auftritt. Dieses Ableitvermögen des Materials 1830 kann Rauschen weiter reduzieren.
Außerdem kann in bestimmten Ausführungsformen der Außenmantel 1810 des Kabels 1800 beschichtet sein oder kann sich aus einem Glanzmaterial zusammensetzen, das einen reduzierten Reibungskoeffizient hat. Somit können Materialien, die am Außenmantel 1810 reiben, scheuern oder ihn anderweitig berühren, problemlos abgleiten, was triboelektrisches Rauschen weiter reduziert.
Möglich sind viele andere Konfigurationen des Kabels 1800. Beispielsweise kann in einer Ausführungsform das Kabel 1600 eine flexible oder ”Flex”-Schaltung mit Leiterbahnen aufweisen, die auf einem Substrat angeordnet sind. Auf akustische und/oder optische Sensoren bezogene Leiter können in der flexiblen Schaltung (oder in gesonderten flexiblen Schaltungen) angeordnet sein. Ferner kann auch der zuvor beschriebene Entkopplungsschaltungsaufbau zu der oder den flexiblen Schaltung oder Schaltungen gehören. Die flexible Schaltung kann als Sensorkabel (siehe oben), Instrumentenkabel (siehe oben), Konzentratorkabel (siehe unten), Abschnitte davon oder jede Kombination daraus verwendet werden. Einige Beispiele für flexible Schaltungen, die mit jedem (jeder) der hier beschriebenen Sensoren, Schaltungen und Kabel zum Einsatz kommen können, sind in der US-A-6986764 , eingereicht am 2. Mai 2002 mit dem Titel ”Flex Circuit Shielded Optical Sensor”, und in der US-A-7377794 , eingereicht am 1. März 2006 mit dem Titel ”Multiple Wavelength Sensor Interconnect”, beschrieben, deren Offenbarungen hiermit durch Verweis insgesamt aufgenommen sind.
19 veranschaulicht beispielhafte Innenkomponenten eines beispielhaften Konzentrators 1920 oder Splitterkabels. Der gezeigte Konzentrator 1920 ist eine beispielhafte Umsetzung des Konzentrators 220 von 2 und kann anstelle jedes der hier beschriebenen Splitterkabel verwendet werden. Vorteilhaft weist der Konzentrator 1920 in bestimmten Ausführungsformen eine lokalisierte Abschirmung 1942 auf, um die Effekte von elektromagnetischem Rauschen auf ein oder mehrere physiologische Signale zu reduzieren.
Der Konzentrator 1920 weist Verbinder 1910, 1912 auf, die mit Sensor- oder Patientenkabeln verbunden sind (siehe z. B. 2). Zur Veranschaulichung kann der Verbinder 1910 über ein Kabel mit einem optischen Sensor verbunden sein, und der Verbinder 1912 kann über ein Kabel mit einem akustischen Sensor verbunden sein. Andere physiologische Sensoren können über Kabel mit den Verbindern 1910, 1912 verbunden sein.
Die Verbinder 1910, 1912 können mit einer Leiterplatte (PCB) 1930 verlötet sein, die im Konzentrator 1920 untergebracht ist. Die PCB 1930 weist Front-End-Signalaufbereitungsschaltungsaufbauten 1940, 1950 auf, die optische Signale bzw. akustische Signale filtern und aufbereiten können. Der optische Signalaufbereitungsschaltungsaufbau 1940 ist auf einer ersten Fläche 1931 der PCB 1930 angeordnet, und der akustische Signalaufbereitungsschaltungsaufbau 1950 ist auf einer zweiten Fläche 1932 der PCB 1930 angeordnet. Ein elektrischer Entkopplungsbereich 1933, der ein nichtleitender Abschnitt der PCB 1930 sein kann, trennt die beiden Flächen 1931, 1932 der PCB 1930 elektrisch. In anderen Ausführungsformen sind die beiden Flächen 1931, 1932 separate PCBs. Beispielsweise kann eine der Flächen 1931, 1932 eine Töchterplatine sein, die an der anderen Fläche anschließbar ist.
Ein Entkopplungsschaltungsaufbau 1956 entkoppelt die beiden Flächen 1931, 1932 elektrisch. Der Entkopplungsschaltungsaufbau 1956 kann jedes der zuvor beschriebenen Entkopplungsmerkmale aufweisen. Beispielsweise kann der Entkopplungsschaltungsaufbau 1956 einen Transformator 1954 zum Entkoppeln von Stromsignalen und einen Optokoppler 1952 zum Entkoppeln physiologischer Signale aufweisen. Darstellungsgemäß ist der Entkopplungsschaltungsaufbau 1956 in der gezeigten Ausführungsform mit dem akustischen Signalaufbereitungsschaltungsaufbau 1950 gekoppelt. In anderen Ausführungsformen ist der Entkopplungsschaltungsaufbau 1956 mit dem optischen Signalaufbereitungsschaltungsaufbau 1940 gekoppelt. Entkopplungsschaltungsaufbauten können auch sowohl auf den optischen als auch den akustischen Signalaufbereitungsschaltungsaufbau 1940, 1950 getrennt angewendet sein.
Infolge von Vorschriften zur Wicklungsisolierung, um den Leistungsgrad des Transformators 1954 zu erhöhen, und möglicherweise anderen Faktoren kann der Transformator 1954 relativ zur Größe anderer Komponenten im Konzentrator 1920 körperlich groß sein. Dadurch kann der Konzentrator 1920 relativ groß sein. In bestimmten Ausführungsformen kann die Größe des Konzentrators 1920 reduziert sein, indem der Entkopplungsschaltungsaufbau in einem Patientenmonitor, (nicht gezeigt) eingebaut ist, der am Konzentrator 1920 angeschlossen ist. Wird aber der Konzentrator 1920 mit vorhandenen Monitoren verwendet, die keinen Entkopplungsschaltungsaufbau haben, steht möglicherweise wenig oder überhaupt kein Raum innerhalb des Monitors zur Verfügung, um einen leistungsstarken Transformator 1954 einzupassen. Dass der Transformator 1954 zum Konzentrator 1920 gehört, kann daher vorteilhaft sein, um teure Modifizierungen an einem vorhandenen Patientenmonitor zu vermeiden.
Ferner ist eine schematische Ansicht eines Kabels 1922 gezeigt. Das Kabel 1922 ist am Konzentrator 1920 angeschlossen. Das Kabel 1922 kann am Konzentrator 1920 dauerhaft angeschlossen sein oder kann vom Konzentrator 1920 selektiv trennbar sein. In der dargestellten Ausführungsform weist das Kabel 1922 verschiedene beispielhafte Leiter 1961, 1965, 1967 und 1969 auf. Neben anderen potenziellen Verwendungszwecken können bestimmte der Leiter 1961, 1965, 1967 und 1969 zur Stromübertragung, Signalerfassung und Erdung dienen.
Einer der Leiter 1969 ist als erste Masse (G1) gezeigt und mit dem optischen Signalaufbereitungsschaltungsaufbau 1940 elektrisch gekoppelt. Ein weiterer der Leiter 1961 ist als zweite Masse (G2) gezeigt und mit der Entkopplungsschaltung 1952 (und optional auch mit der Entkopplungsschaltung 1954) elektrisch gekoppelt. Daher sind in der dargestellten Ausführungsform die erste und zweite Masse 1969, 1961 für optische bzw. akustische Signale getrennt. Für getrennte Masseleitungen für die optischen und akustischen Signale zu sorgen kann. Übersprechen zwischen diesen Signalen vorteilhaft reduzieren. Die Masseleitungen 1969, 1961 können am Ende des Kabels 1922 (z. B. in einem Monitorverbinder) oder in einem Patientenmonitor (z. B. auf einer Verarbeitungsplatine) miteinander verbunden sein.
Zur Rauschreduzierung können verschiedene Komponenten des Konzentrators 1920 (darunter z. B. die PCB 1930) in einer elektromagnetischen Abschirmung eingeschlossen sein. Die elektromagnetische Abschirmung kann mit Masseleitern im Konzentrator 1920, darunter den Leitern 1961, 1969, und Masseleitern im akustischen Signalaufbereitungsschaltungsaufbau 1950 verbunden sein. Dadurch können aber die Masseleitungen 1961, 1969 mit beiden elektrisch entkoppelten Flächen 1931, 1932 der PCB 1930 in elektrische Kommunikation treten. Als Ergebnis wäre die Patientenisolierung oder -entkopplung unterbrochen, was potenziell unsichere Bedingungen heraufbeschwört.
Vorteilhaft kann in bestimmten Ausführungsformen eine Abschirmung lokal im Konzentrator 1920 statt über allen oder im Wesentlichen allen Komponenten im Konzentrator 1920 vorgesehen sein. Beispielsweise kann eine lokale Abschirmung den akustischen Schaltungsaufbau 1950 und/oder Verbinder 1912 umschließen oder mindestens teilweise umschließen. Alternativ kann eine lokale Abschirmung den optischen Schaltungsaufbau 1940 und/oder Verbinder 1910 umschließen oder mindestens teilweise umschließen. Vorteilhaft lässt sich in bestimmten Ausführungsformen ein wesentlicher rauschreduzierender Nutzen erzielen, indem der optische oder akustische Schaltungsaufbau 1940, 1950 mit einer lokalen Abschirmung 1942 lokal abgeschirmt wird. Die lokale Abschirmung 1942 kann auch nutzbringend Lötverbindungen des Verbinders 1910 und/oder der Komponenten 1940 abschirmen. Die Abschirmung kann einen Metallkasten, ein Gitter, einen perforierten Kasten, leitendes Glas, Kombinationen daraus o. ä. aufweisen.
In anderen Ausführungsformen ist eine erste lokale Abschirmung um den optischen Schaltungsaufbau 1940 angeordnet, und eine zweite lokale Abschirmung ist um den akustischen Schaltungsaufbau 1950 angeordnet. Jede dieser Abschirmungen kann mit unterschiedlichen Massen oder gemeinsame Potenziale aufgrund des Entkopplungsschaltungsaufbaus 1952, 1954 verbunden sein.
Obwohl der Konzentrator 1920 im Hinblick auf optische und akustische Signale dargestellt ist, kann allgemeiner der Konzentrator 1920 mit jeder Art von physiologischen Signalen gekoppelt sein. Ferner können einige oder alle Merkmale des Konzentrators 1920 in bestimmten Anwendungen außerhalb des medizinischen Gebiets verwendet werden, in denen Kabel in einem einzelnen Konzentrator miteinander verbunden sind. Weiterhin lassen sich die Merkmale des Konzentrators 1920 auf mehr als zwei Sensorkabel erweitern. Optional kann ein solcher Konzentrator einen Entkopplungsschaltungsaufbau für einige oder alle Sensorkabel aufweisen, die mit dem Konzentrator gekoppelt sind.
In einigen Ausführungsformen werden ein oder mehrere Schritte im Wesentlichen parallel, überlappend oder in einer anderen Reihenfolge durchgeführt. Beispielsweise können sich einige Kalibrierinformationen im Betriebsverlauf ändern (z. B. infolge von Änderungen der Betriebstemperaturen u. ä.). In solchen Situationen kann der Ablauf 1900 die Schritte 1904 und 1906 periodisch oder fortlaufend durchführen, um die aktuellsten Kalibrierinformationen zu erhalten und sich darauf automatisch einzustellen, was für verbesserte Kalibrier- und Messgenauigkeit sorgt. Ferner kann der Ablauf 1900 den Schritt 1902 fortlaufend oder periodisch durchführen (z. B. während der Verarbeitung), wodurch er Sensorwegtrennung oder -änderungen im Gebrauch detektiert.
Dem Fachmann wird verständlich sein, dass Informationen und Signale mit Hilfe vielfältiger unterschiedlicher Technologien und Techniken dargestellt werden können. Beispielsweise können Daten, Befehle, Kommandos, Informationen, Signale, Bits, Symbole und Chips, die in der vorstehenden Beschreibung durchweg erwähnt sein können, durch Spannungen, Ströme, elektromagnetische Wellen, magnetische Felder oder Teilchen, optische Felder oder Teilchen oder jede Kombination daraus dargestellt sein.
Hier verwendete Bedingungsformen, unter anderem z. B. ”können ”könnten”, ”möglicherweise”, ”z. B.” u. ä. sollen, soweit nicht spezifisch anders angegeben oder im Verwendungszusammenhang anders verstanden, allgemein vermitteln, dass bestimmte Ausführungsformen bestimmte Merkmale, Elemente und/oder Zustände aufweisen, während dies für andere Ausführungsformen nicht gilt. Somit sollen solche Bedingungsformen nicht allgemein implizieren, dass Merkmale, Elemente und/oder Zustände für eine oder mehrere Ausführungsformen auf irgendeine Weise erforderlich sind oder dass eine oder mehrere Ausführungsformen notwendigerweise Logik für Entscheidungen mit oder ohne Autoreneingaben oder -aufforderungen darüber aufweisen, ob diese Merkmale, Elemente und/oder Zustände zu einer speziellen Ausführungsform gehören oder darin durchzuführen sind.
In Abhängigkeit von der Ausführungsform können bestimmte Handlungen, Ereignisse oder Funktionen jedes der hier beschriebenen Verfahren in einer unterschiedlichen Reihenfolge durchgeführt werden, können zugefügt, vereinigt oder völlig weggelassen werden (z. B. sind nicht alle beschriebenen Handlungen oder Ereignisse zur praktischen Umsetzung des Verfahrens notwendig). Außerdem können in bestimmten Ausführungsformen Handlungen oder Ereignisse gleichzeitig durchgeführt werden, z. B. über vielfädige Verarbeitung, Interruptverarbeitung oder mehrere Prozessoren oder Prozessorkerne, statt nacheinander.
Ferner wird dem Fachmann klar sein, dass die verschiedenen veranschaulichenden Logikblöcke, Module, Schaltungen und Algorithmusschritte, die in Verbindung mit den hier offenbarten Ausführungsformen beschrieben wurden, als elektronische Hardware, Computersoftware oder Kombinationen aus beiden realisiert sein können. Um diese gegenseitige Austauschbarkeit von Hardware und Software deutlich zu illustrieren, wurden zuvor verschiedene veranschaulichende Komponenten, Blöcke, Module, Schaltungen und Schritte allgemein bezogen auf ihre Funktionalität beschrieben. Ob eine solche Funktionalität als Hardware oder Software realisiert ist, hängt von der speziellen Anwendung und konstruktiven Einschränkungen ab, denen das Gesamtsystem unterliegt. Der Fachmann kann die beschriebene Funktionalität auf variierende Weise für jede spezielle Anwendung umsetzen, aber solche Umsetzungsentscheidungen sollten nicht so ausgelegt werden, als bewirkten sie eine Abweichung vom Schutzumfang dieser Offenbarung.
Realisieren oder durchführen lassen sich die verschiedenen veranschaulichenden Logikblöcke, Module und Schaltungen, die in Verbindung mit den hier offenbarten Ausführungsformen beschrieben wurden, mit einer Maschine, z. B. einem Allzweckprozessor, einem digitalen Signalprozessor (DSP), einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC), einem feldprogrammierbaren Gate-Array (FGPA) oder anderen programmierbaren Logikbauelement, diskreter Gate- oder Transistorlogik, diskreten Hardwarekomponenten oder jeder Kombination daraus, die so gestaltet sind, dass sie die hier beschriebenen Funktionen durchführen. Ein Allzweckprozessor kann ein Mikroprozessor, Prozessor, Controller, Mikrocontroller, eine Zustandsmaschine usw. sein. Ein Prozessor kann auch als Kombination von Rechenbauelementen realisiert sein, z. B. eine Kombination aus einem DSP und einem Mikroprozessor, mehrere Mikroprozessoren, ein oder mehrere Mikroprozessoren in Verbindung mit einem DSP-Kern oder jede andere derartige Konfiguration. Zudem ist der Begriff ”Verarbeitung” ein weitgefasster Begriff, der mehrere Bedeutungen umfassen soll, darunter beispielsweise Realisieren von Programmcode, Ausführen von Befehlen, Manipulieren von Signalen, Filtern, Durchführen arithmetischer Operationen u. ä.
Die Schritte eines in Verbindung mit den hier offenbarten Ausführungsformen beschriebenen Verfahrens oder Algorithmus können direkt in Hardware ausgeführt werden, in einem durch einen Prozessor abgearbeiteten Softwaremodul oder in einer Kombination aus beiden. Ein Softwaremodul kann sich in RAM-Speicher, Flashspeicher, ROM-Speicher, EPROM-Speicher, EEPROM-Speicher, Registern, auf Festplatten, einer entfernbaren Platte, einer CD-ROM, einer DVD oder jeder anderen technisch bekannten Form von Speichermedium befinden. Ein computerlesbares Speichermedium ist so mit dem Prozessor gekoppelt, dass der Prozessor Informationen aus dem Speichermedium auslesen und darin einschreiben kann. Alternativ kann das Speichermedium in den Prozessor integriert sein. Der Prozessor und das Speichermedium können sich in einer ASIC befinden. Die ASIC kann in einem Benutzerendgerät angeordnet sein. Alternativ können sich der Prozessor und das Speichermedium als diskrete Komponenten in einem Benutzerendgerät befinden.
Die Module können jedes der nachfolgenden Objekte aufweisen, sind aber nicht darauf beschränkt: Software- oder Hardwarekomponenten, z. B. softwareobjektorientierte Softwarekomponenten, Klassenkomponenten und Taskkomponenten, Prozesse, Verfahren, Funktionen, Attribute, Prozeduren, Subroutinen, Segmente von Programmcode, Treiber, Firmware, Mikrocode, Schaltungsaufbauten, Daten, Datenbanken, Datenstrukturen, Tabellen, Arrays und/oder Variablen.
Obwohl bestimmte Erfindungen im Zusammenhang mit bestimmten Ausführungsformen offenbart wurden, wird dem Fachmann zusätzlich klar sein, dass sich die hier offenbarten Erfindungen über die spezifisch offenbarten Ausführungsformen hinaus auf andere alternative Ausführungsformen und/oder Verwendungsweisen der Erfindungen sowie deren naheliegende Abwandlungen und Äquivalente erstrecken. Während das System und die Verfahren im Zusammenhang mit bestimmten Ausführungsformen beschrieben wurden, wird der Fachmann angesichts der Offenbarung insbesondere erkennen, dass bestimmte Vorteile, Merkmale und Aspekte des akustischen Signalverarbeitungssystems, der Vorrichtung und des Verfahrens in vielfältigen anderen Anwendungen und Softwaresystemen realisiert werden können. Zusätzlich ist erwogen, dass verschiedene Aspekte und Merkmale der hier offenbarten Erfindungen getrennt praktisch umgesetzt, miteinander kombiniert oder gegeneinander ausgetauscht werden können und dass vielfältige Kombinationen und Teilkombinationen der Merkmale und Aspekte vorgenommen werden können und immer noch in den Schutzumfang der hier offenbarten Erfindungen fallen. Weiterhin brauchen die zuvor beschriebenen Systeme nicht alle in bestimmten Ausführungsformen beschriebenen Module und Funktionen aufzuweisen. Somit soll der Schutzumfang der hier offenbarten Erfindungen nicht durch die zuvor beschriebenen speziellen offenbarten Ausführungsformen beschränkt sein, sondern sollte nur durch die nachfolgenden Ansprüche bestimmt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2006/0211924 [0048]
US 6661161 A [0057]
US 7843729 A [0140]
US 6986764 A [0230]
US 7377794 A [0230]

Claims

Physiologische Überwachungseinrichtung zum Bestimmen eines physiologischen Parameters eines medizinischen Patienten mit, einer mehrstufigen Sensoranordnung, wobei die physiologische Überwachungseinrichtung aufweist: einen Signalprozessor, der so konfiguriert ist, dass er ein Signal als Angabe eines physiologischen Parameters eines medizinischen Patienten von einer mehrstufigen Sensoranordnung empfängt, die so konfiguriert ist, dass sie an der physiologischen Überwachungseinrichtung und am medizinischen Patient angeschlossen ist; und ein Informationselement-Abfragemodul, das so konfiguriert ist, dass es Kalibrierinformationen von einem Informationselement erhält, das in mehreren Stufen der mehrstufigen Sensoranordnung vorgesehen ist, wobei der Signalprozessor so konfiguriert ist, dass er den physiologischen Parameter des medizinischen Patienten auf der Grundlage des Signals und der Kalibrierinformationen bestimmt.
Physiologische Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei der Signalprozessor ferner so konfiguriert ist, dass er eine Umkehrung einer Übertragungsfunktion in Zuordnung zu jeder Stufe der mehrstufigen Sensoranordnung berechnet.
Physiologische Überwachungseinrichtung nach Anspruch 2, wobei der Signalprozessor ferner so konfiguriert ist, dass er den physiologischen Parameter des medizinischen Patienten auf der Grundlage des Signals, der Kalibrierinformationen und der Umkehrung jeder der Übertragungsfunktionen bestimmt.
Physiologische Überwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die mehreren Stufen alle Stufen der mehrstufigen Sensoranordnung aufweisen.
Physiologische Überwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Signalprozessor Variationen in Sensoranordnungskomponentendurch Analysieren der Kalibrierinformationen kompensiert.
Physiologische Überwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Kalibrierinformationen einer Grenzfrequenz in Zuordnung zu mindestens einer der mehreren Stufen entsprechen.
Physiologische Überwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Kalibrierinformationen einer Grenzfrequenz in Zuordnung zu jeder der mehreren Stufen entsprechen.
Physiologische Überwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Signalprozessor so konfiguriert ist, dass er die physiologische Überwachungseinrichtung automatisch kalibriert, wenn eine Stufe der mehrstufigen Sensoranordnung ausgetauscht wird.
Physiologische Überwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Kalibrierinformationen einem Prozessgrößenkennwert mindestens einer Stufe der mehreren Stufen entsprechen.
Physiologische Überwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Kalibrierinformationen einem Konstruktionsgrößenkennwert mindestens einer Stufe der mehreren Stufen entsprechen.
Physiologische Überwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die mehreren Stufen eine Sensorstufe aufweisen.
Physiologische Überwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die mehreren Stufen eine Instrumentenkabelstufe aufweisen.
Physiologische Überwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die mehreren Stufen eine Splitterkabelstufe aufweisen.
Physiologische Überwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, ferner mit einem Front-End-Prozessor, der so konfiguriert ist, dass er das Signal zur Verarbeitung durch den Signalprozessor aufbereitet, wobei der Signalprozessor ferner so konfiguriert ist, dass er den physiologischen Parameter des medizinischen Patienten auf der Grundlage von Kalibrierinformationen in Zuordnung zum Front-End-Prozessor bestimmt.
Physiologische Überwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Kalibrierinformationen aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus einer Empfindlichkeit, einer mechanischen Einschaltfrequenz, einer mechanischen Grenzfrequenz, einer Kapazität, einer Verstärkung, einer Eingangsimpedanz, einer Ausgangsimpedanz, einem minimalen Sättigungsgrad, einem Widerstand, einer linearen Kurve, einer nichtlinearen Kurve, einer Reaktion und/oder einer Übertragungsfunktion besteht.
Physiologische Überwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei der Signalprozessor für erhöhte Genauigkeit durch Bestimmen des physiologischen Parameters auf der Grundlage der Kalibrierinformationen sorgt.
Physiologische Überwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei das Informationselement-Abfragemodul ferner so konfiguriert ist, dass es Authentifizierungsinformationen vom Informationselement erhält.
Verfahren zum Bestimmen eines physiologischen Parameters eines medizinischen Patienten mit einer physiologischen Überwachungseinrichtung, das aufweist: Empfangen eines Signals als Angabe eines physiologischen Parameters eines medizinischen Patienten von einer mehrstufigen-Sensoranordnung; Erhalten von Kalibrierung von einem Informationselement, das in mehreren Stufen der mehrstufigen Sensoranordnung vorgesehen ist; und Bestimmen des physiologischen Parameters des medizinischen Patienten auf der Grundlage des Signals und der Kalibrierinformationen.
Verfahren nach Anspruch 18, ferner mit Empfangen von Authentifizierungsinformationen in Zuordnung zu den mehreren Stufen.
Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, ferner mit Kompensieren von Variationen in Sensoranordnungskomponenten mit den Kalibrierinformationen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, ferner mit automatischem Kalibrieren des physiologischen Monitors, wenn eine Stufe der mehrstufigen Sensoranordnung ausgetauscht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21, wobei das Bestimmen des physiologischen Parameters des medizinischen Patienten auch auf Kalibrierinformationen in Zuordnung zu einem Front-End-Prozessor der physiologischen Überwachungseinrichtung beruht.