DE102014117881A1 - Method for operating a pulse oximetry device and pulse oximetry device - Google Patents
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- A61B5/024—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate
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- A61B5/02427—Details of sensor
Abstract
Ein Verfahren zum Betreiben einer Pulsoxymetrie-Vorrichtung umfasst Schritte zum Bestimmen einer Temperatur einer Leuchtdiode der Pulsoxymetrie-Vorrichtung und zum Ermitteln einer Emissionswellenlänge der Leuchtdiode aus der Temperatur.A method of operating a pulse oximetry device includes steps of determining a temperature of a light emitting diode of the pulse oximetry device and determining an emission wavelength of the light emitting diode from the temperature.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Pulsoxymetrie-Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 sowie eine Pulsoxymetrie-Vorrichtung gemäß Patentanspruch 9.The present invention relates to a method for operating a pulse oximetry device according to claim 1 and to a pulse oximetry device according to claim 9.
Pulsoxymetrie-Vorrichtungen zur Ermittlung einer arteriellen Sauerstoffsättigung sind aus dem Stand der Technik bekannt. Es ist bekannt, ein bei der Pulsoxymetrie genutztes Licht mithilfe von Leuchtdioden zu erzeugen.Pulse oximetry devices for determining arterial oxygen saturation are known in the art. It is known to generate a light used in pulse oximetry using light emitting diodes.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Betreiben einer Pulsoxymetrie-Vorrichtung anzugeben. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Pulsoxymetrie- Vorrichtung bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch eine Pulsoxymetrie-Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind verschiedene Weiterbildungen angegeben.An object of the present invention is to provide a method of operating a pulse oximetry device. This object is achieved by a method having the features of claim 1. Another object of the present invention is to provide a pulse oximetry device. This object is achieved by a pulse oximetry device having the features of claim 9. In the dependent claims various developments are given.
Ein Verfahren zum Betreiben einer Pulsoxymetrie-Vorrichtung umfasst Schritte zum Bestimmen einer Temperatur einer Leuchtdiode der Pulsoxymetrie-Vorrichtung und zum Ermitteln einer Emissionswellenlänge der Leuchtdiode aus der Temperatur.A method of operating a pulse oximetry device includes steps of determining a temperature of a light emitting diode of the pulse oximetry device and determining an emission wavelength of the light emitting diode from the temperature.
Diesem Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Emissionswellenlänge einer Leuchtdiode von einer Temperatur der Leuchtdiode, insbesondere von einer Temperatur eines pn-Übergangs der Leuchtdiode, abhängig ist. Dies ermöglicht es, über eine Bestimmung der Temperatur der Leuchtdiode auf die Emissionswellenlänge der Leuchtdiode zu schließen. Eine Kenntnis der Emissionswellenlänge der Leuchtdiode ermöglicht es vorteilhafterweise, den Wert der Emissionswellenlänge der Leuchtdiode beim weiteren Betrieb der Pulsoxymetrie-Vorrichtung zu berücksichtigen, insbesondere bei der Auswertung eines mit der Pulsoxymetrie-Vorrichtung ermittelten Messsignals. Dies kann es beispielsweise ermöglichen, die Genauigkeit der Ermittlung einer Sauerstoffsättigung zu erhöhen.This method is based on the finding that the emission wavelength of a light-emitting diode is dependent on a temperature of the light-emitting diode, in particular on a temperature of a pn junction of the light-emitting diode. This makes it possible to conclude on a determination of the temperature of the light emitting diode on the emission wavelength of the light emitting diode. A knowledge of the emission wavelength of the light-emitting diode advantageously makes it possible to take into account the value of the emission wavelength of the light-emitting diode during further operation of the pulse oximetry device, in particular in the evaluation of a measurement signal determined with the pulse oximetry device. This may, for example, make it possible to increase the accuracy of determining an oxygen saturation.
In einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Bestimmen der Temperatur der Leuchtdiode zu einem Zeitpunkt zwischen zwei von der Leuchtdiode emittierten Lichtpulsen. Dabei wird ausgenutzt, dass die Leuchtdiode zu einem Zeitpunkt zwischen zwei von der Leuchtdiode emittierten Lichtpulsen selbst keine Abwärme erzeugt, wodurch die Temperatur der Leuchtdiode zu diesem Zeitpunkt im Wesentlichen von der Umgebungstemperatur der Leuchtdiode abhängt. Die Umgebungstemperatur der Leuchtdiode wiederum kann beispielsweise die Temperatur des pn-Übergangs der Leuchtdiode vor der Emission des nächsten Lichtpulses durch die Leuchtdiode bestimmen. Dadurch ermöglicht das Verfahren eine besonders genaue Bestimmung der Temperatur der Leuchtdiode und dadurch eine besonders genaue Ermittlung der Emissionswellenlänge der Leuchtdiode.In one embodiment of the method, the temperature of the light-emitting diode is determined at a point in time between two light pulses emitted by the light-emitting diode. It is exploited that the light-emitting diode itself generates no waste heat at a time between two light pulses emitted by the light-emitting diode, as a result of which the temperature of the light-emitting diode essentially depends on the ambient temperature of the light-emitting diode at this time. The ambient temperature of the light-emitting diode in turn can determine, for example, the temperature of the pn junction of the light-emitting diode before the emission of the next light pulse by the light-emitting diode. As a result, the method allows a particularly accurate determination of the temperature of the light emitting diode and thereby a particularly accurate determination of the emission wavelength of the light emitting diode.
In einer Ausführungsform des Verfahrens werden zum Bestimmen der Temperatur der Leuchtdiode Schritte durchgeführt zum Beaufschlagen der Leuchtdiode mit einem elektrischen Strom und zum Bestimmen einer über die Leuchtdiode abfallenden elektrischen Spannung. Vorteilhafterweise ermöglicht das Verfahren dadurch eine Bestimmung der Temperatur der Leuchtdiode ohne gesonderte Messvorrichtungen. Dadurch ist das Verfahren vorteilhafterweise besonders einfach und kostengünstig durchführbar.In one embodiment of the method, for determining the temperature of the light-emitting diode, steps are carried out for applying an electric current to the light-emitting diode and for determining an electrical voltage dropping across the light-emitting diode. Advantageously, the method thereby allows a determination of the temperature of the light-emitting diode without separate measuring devices. As a result, the method is advantageously particularly simple and inexpensive to carry out.
In einer Ausführungsform des Verfahrens werden zum Bestimmen der Temperatur der Leuchtdiode Schritte durchgeführt zum Beaufschlagen einer Messdiode der Pulsoxymetrie-Vorrichtung mit einem elektrischen Strom und zum Bestimmen einer über die Messdiode abfallenden elektrischen Spannung. Vorteilhafterweise ermöglicht das Verfahren hierdurch die Nutzung einer Messdiode der Pulsoxymetrie-Vorrichtung zur Bestimmung der Temperatur der Leuchtdiode der Pulsoxymetrie-Vorrichtung, wodurch das Verfahren vorteilhafterweise eine besonders genaue Bestimmung der Temperatur der Leuchtdiode und dadurch auch eine besonders genaue Ermittlung der Emissionswellenlänge der Leuchtdiode ermitteln kann.In one embodiment of the method, to determine the temperature of the light-emitting diode, steps are carried out for applying a current to a measuring diode of the pulse oximetry device and determining an electrical voltage drop across the measuring diode. Advantageously, the method thereby allows the use of a measuring diode of the pulse oximetry device for determining the temperature of the light emitting diode of the pulse oximetry device, whereby the method can advantageously determine a particularly accurate determination of the temperature of the light emitting diode and thereby also a particularly accurate determination of the emission wavelength of the light emitting diode.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Temperatur der Leuchtdiode mittels einer Wertetabelle oder unter Verwendung einer Formel aus der elektrischen Spannung ermittelt. Vorteilhafterweise ist das Verfahren dadurch besonders einfach, schnell und kostengünstig durchführbar. Eine zur Ermittlung der Temperatur der Leuchtdiode aus der elektrischen Spannung genutzte Wertetabelle kann beispielsweise auf Grundlage experimentell ermittelter Daten erstellt werden. Eine zur Ermittlung der Temperatur der Leuchtdiode aus der elektrischen Spannung verwendete Formel kann beispielsweise empirisch ermittelt oder analytisch unter Berücksichtigung der zugrunde liegenden physikalischen Zusammenhänge formuliert werden.In one embodiment of the method, the temperature of the light-emitting diode is determined by means of a table of values or by using a formula from the electrical voltage. Advantageously, the method is thereby particularly simple, fast and inexpensive to carry out. A value table used to determine the temperature of the light-emitting diode from the electrical voltage can be created, for example, on the basis of experimentally determined data. A formula used for determining the temperature of the light-emitting diode from the electrical voltage can be determined, for example, empirically or formulated analytically taking into account the underlying physical relationships.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Emissionswellenlänge mittels einer Wertetabelle ermittelt. Die Wertetabelle kann beispielsweise auf Grundlage experimentell ermittelter Daten erstellt werden. Vorteilhafterweise ist das Verfahren dadurch besonders einfach, schnell und kostengünstig durchführbar.In one embodiment of the method, the emission wavelength is determined by means of a value table. For example, the lookup table can be created based on experimentally determined data. Advantageously, the method is thereby particularly simple, fast and inexpensive to carry out.
In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses einen weiteren Schritt zum Ermitteln einer Sauerstoffsättigung in Abhängigkeit von der Emissionswellenlänge. Dem Verfahren liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass die zur Ermittlung der Sauerstoffsättigung bekannten Verfahren und Rechenvorschriften von einer möglichst genauen Kenntnis der Emissionswellenlänge der zur Beleuchtung verwendeten Leuchtdiode abhängig sind. Eine Berücksichtigung der Emissionswellenlänge kann dadurch die Genauigkeit der Ermittlung der Sauerstoffsättigung erhöhen. In one embodiment of the method, this comprises a further step for determining an oxygen saturation as a function of the emission wavelength. The method is based on the knowledge that the methods and calculation rules known for determining the oxygen saturation are dependent on the most accurate knowledge possible of the emission wavelength of the light-emitting diode used for the illumination. Consideration of the emission wavelength can thereby increase the accuracy of the determination of the oxygen saturation.
In einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt die Ermittlung der Sauerstoffsättigung unter Verwendung einer Wertetabelle. Die Wertetabelle kann dabei beispielsweise auf Grundlage experimentell ermittelter Daten erstellt werden. Vorteilhafterweise ist das Verfahren dadurch einfach, schnell und mit geringem Rechenaufwand durchführbar, wodurch sich das Verfahren kostengünstig durchführen lässt.In one embodiment of the method, the determination of the oxygen saturation is carried out using a table of values. The value table can be created, for example, on the basis of experimentally determined data. Advantageously, the method is thereby simple, fast and with little computational complexity feasible, which can be carried out inexpensively the process.
Eine Pulsoxymetrie-Vorrichtung umfasst eine Leuchtdiode und eine Einrichtung zum Bestimmen einer Temperatur der Leuchtdiode. Da eine Emissionswellenlänge einer von der Leuchtdiode dieser Pulsoxymetrie-Vorrichtung emittierten elektromagnetischen Strahlung von der Temperatur der Leuchtdiode abhängig ist, ermöglicht die Einrichtung zum Bestimmen der Temperatur der Leuchtdiode auch eine Ermittlung der Emissionswellenlänge der Leuchtdiode. Die Kenntnis der Emissionswellenlänge der Leuchtdiode ermöglicht es vorteilhafterweise, eine durch die Pulsoxymetrie-Vorrichtung durchgeführte Ermittlung einer Sauerstoffsättigung mit höherer Genauigkeit durchzuführen.A pulse oximetry device comprises a light emitting diode and means for determining a temperature of the light emitting diode. Since an emission wavelength of an electromagnetic radiation emitted by the light-emitting diode of this pulse oximetry device is dependent on the temperature of the light-emitting diode, the device for determining the temperature of the light-emitting diode also makes it possible to determine the emission wavelength of the light-emitting diode. The knowledge of the emission wavelength of the light-emitting diode advantageously makes it possible to carry out a determination of an oxygen saturation carried out by the pulse oximetry device with higher accuracy.
In einer Ausführungsform der Pulsoxymetrie-Vorrichtung ist diese ausgebildet, ein Verfahren der vorstehend beschriebenen Art durchzuführen. Vorteilhafterweise ermöglicht die Pulsoxymetrie-Vorrichtung dadurch eine einfache Ermittlung der Emissionswellenlänge der Leuchtdiode der Pulsoxymetrie-Vorrichtung.In one embodiment of the pulse oximetry device, it is designed to carry out a method of the type described above. Advantageously, the pulse oximetry device thereby enables a simple determination of the emission wavelength of the light-emitting diode of the pulse oximetry device.
In einer Ausführungsform der Pulsoxymetrie-Vorrichtung weist diese einen integrierten Schaltkreis auf, der dazu vorgesehen ist, das genannte Verfahren zu steuern. Der integrierte Schaltkreis kann beispielsweise als ASIC ausgebildet sein. Der integrierte Schaltkreis der Pulsoxymetrie-Vorrichtung kann dazu vorgesehen sein, neben dem genannten Verfahren weitere Abläufe und Aufgaben der Pulsoxymetrie-Vorrichtung durchzuführen und zu steuern.In one embodiment of the pulse oximetry device, it has an integrated circuit designed to control said method. The integrated circuit can be designed, for example, as an ASIC. The integrated circuit of the pulse oximetry device can be provided to perform and control further processes and tasks of the pulse oximetry device in addition to the method mentioned.
In einer Ausführungsform der Pulsoxymetrie-Vorrichtung weist diese eine Messdiode auf. Die Messdiode der Pulsoxymetrie-Vorrichtung kann dazu benutzt werden, die Temperatur der Leuchtdiode der Pulsoxymetrie-Vorrichtung zu bestimmen.In one embodiment of the pulse oximetry device, this has a measuring diode. The measuring diode of the pulse oximetry device can be used to determine the temperature of the light emitting diode of the pulse oximetry device.
In einer Ausführungsform der Pulsoxymetrie-Vorrichtung weist diese eine weitere Leuchtdiode auf. Vorteilhafterweise erlaubt die Pulsoxymetrie-Vorrichtung dadurch Messungen bei zwei unterschiedlichen Wellenlängen.In one embodiment of the pulse oximetry device, this has a further light-emitting diode. Advantageously, the pulse oximetry device thereby allows measurements at two different wavelengths.
In einer Ausführungsform der Pulsoxymetrie-Vorrichtung ist die Messdiode näher an der Leuchtdiode als an der weiteren Leuchtdiode angeordnet. Die Messdiode eignet sich dadurch zur Bestimmung der Temperatur der Leuchtdiode, ohne dass diese Messung durch die Temperatur der weiteren Leuchtdiode gestört wird.In one embodiment of the pulse oximetry device, the measuring diode is arranged closer to the light-emitting diode than to the further light-emitting diode. The measuring diode is thus suitable for determining the temperature of the light-emitting diode, without this measurement being disturbed by the temperature of the further light-emitting diode.
In einer Ausführungsform der Pulsoxymetrie-Vorrichtung ist die Leuchtdiode ausgebildet, elektromagnetische Strahlung aus dem roten Spektralbereich zu emittieren, insbesondere elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen 650 nm und 670 nm. Vorteilhafterweise eignet sich die Leuchtdiode dadurch zur Verwendung bei der Ermittlung einer Sauerstoffsättigung.In one embodiment of the pulse oximetry device, the light-emitting diode is designed to emit electromagnetic radiation from the red spectral range, in particular electromagnetic radiation having a wavelength between 650 nm and 670 nm. Advantageously, the light-emitting diode is thereby suitable for use in determining an oxygen saturation.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen in jeweils schematisierter DarstellungThe above-described characteristics, features, and advantages of this invention, as well as the manner in which they will be achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the embodiments, which will be described in detail in conjunction with the drawings. In each case show in a schematic representation
Die erste Pulsoxymetrie-Vorrichtung weist eine erste Leuchtdiode
Die erste Leuchtdiode
Die erste Pulsoxymetrie-Vorrichtung
Der integrierte Schaltkreis
Während eines ersten Betriebspulszeitraums
Während eines dem ersten Betriebspulszeitraum
Aus der Messung der Absorption der durch die erste Leuchtdiode
Dadurch, dass der zweite Betriebspulszeitraum
Das beschriebene Messverfahren wird durch die erste Pulsoxymetrie-Vorrichtung
Die Erzeugung der Betriebspulse
Zusätzlich führt der integrierte Schaltkreis
Der erste Messpulszeitraum
Die Stromstärke
Die erste Pulsoxymetrie-Vorrichtung
Das Ermitteln der Temperatur der Leuchtdiode aus dem gemessenen Wert der elektrischen Spannung kann beispielsweise mittels einer Wertetabelle oder unter Verwendung einer Formel erfolgen. Die Wertetabelle kann dabei beispielsweise mit empirisch ermittelten Daten gefüllt sein, die den Zusammenhang zwischen der unter dem Einfluss des ersten Messpulses
Nach der beschriebenen Bestimmung der Temperatur der ersten Leuchtdiode
Die somit ermittelte Emissionswellenlänge der ersten Leuchtdiode
Das beschriebene Verfahren zur Bestimmung der Temperatur der ersten Leuchtdiode
Das beschriebene Verfahren ermöglicht es, die Emissionswellenlänge der ersten Leuchtdiode
Die Berücksichtigung der Emissionswellenlänge der ersten Leuchtdiode
Die zweite Pulsoxymetrie-Vorrichtung
Das zweite Betriebssignaldiagramm
Das weitere Verfahren zum Betreiben der zweiten Pulsoxymetrie-Vorrichtung
Das beschriebene Verfahren zur Bestimmung der Temperatur der ersten Leuchtdiode
Die Messdiode
Die Erfindung wurde anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben. Dennoch ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Vielmehr können hieraus andere Variationen vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.The invention has been further illustrated and described with reference to the preferred embodiments. However, the invention is not limited to the disclosed examples. Rather, other variations may be deduced therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100100
- erste Pulsoxymetrie-Vorrichtung first pulse oximetry device
- 101101
- zweite Pulsoxymetrie-Vorrichtung second pulse oximetry device
- 110110
- erste Leuchtdiode first light-emitting diode
- 120120
- zweite Leuchtdiode second light-emitting diode
- 130130
- integrierter Schaltkreis integrated circuit
- 140140
- Messdiode measuring diode
- 200200
- erstes Betriebssignaldiagramm first operating signal diagram
- 201201
- zweites Betriebssignaldiagramm second operating signal diagram
- 210210
- Zeit Time
- 211211
- erster Betriebspulszeitraum first operating pulse period
- 212212
- zweiter Betriebspulszeitraum second operating pulse period
- 213213
- dritter Betriebspulszeitraum third operating pulse period
- 214214
- vierter Betriebspulszeitraum fourth operating pulse period
- 215215
- erster Messpulszeitraum first measuring pulse period
- 216216
- zweiter Messpulszeitraum second measuring pulse period
- 220220
- Stromstärke amperage
- 230230
- erstes Betriebssignal first operating signal
- 231231
- erster Betriebspuls first operating pulse
- 233233
- dritter Betriebspuls third operating pulse
- 235235
- erster Messpuls first measuring pulse
- 236236
- zweiter Messpuls second measuring pulse
- 240240
- zweites Betriebssignal second operating signal
- 242242
- zweiter Betriebspuls second operating pulse
- 244244
- vierter Betriebspuls fourth operating pulse
- 250250
- Messignal measuring signal
- 255255
- erster Messpuls first measuring pulse
- 256256
- zweiter Messpuls second measuring pulse
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US6356774B1 (en) * | 1998-09-29 | 2002-03-12 | Mallinckrodt, Inc. | Oximeter sensor with encoded temperature characteristic |
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