ES2206740T3 - Oximetro para la formacion directa de señales digitales. - Google Patents

Abstract

LA PRESENTE INVENCION SE REFIERE A UN OXIMETRO DESTINADO A REALIZAR UNA MEDIDA NO INVASIVA DE LA SATURACION EN OXIGENO DE LA SANGRE, CON UNA VELOCIDAD Y PRECISION MAS ELEVADAS. ESTE DISPOSITIVO INCLUYE UN SENSOR (20) QUE SE PUEDE FIJAR A UN PACIENTE Y UN OXIMETRO (10) QUE DETERMINA LA SATURACION EN OXIGENO DE LA SANGRE BASADA EN SEÑALES RECIBIDAS DEL SENSOR (20). EN LA PRESENTE INVENCION, SE CONVIERTE LA SEÑAL DETECTADA EN VALOR DIGITAL (30).

Description

Oxímetro para la formación directa de señales digitales.

La presente invención se refiere, en general, a un oxímetro mejorado para la medición no invasiva de la saturación arterial de oxígeno. Más concretamente, esta invención se refiere a un método mejorado para la formación directa de señales digitales a partir de señales de entrada producidas por un dispositivo sensor que está conectado al oxímetro.

En todos los oxímetros, las señales de entrada se reciben a partir de un dispositivo sensor que está conectado directamente con un tejido portador de sangre de un paciente, tal como un dedo o un lóbulo de la oreja. El dispositivo sensor normalmente consiste en un diodo luminoso rojo, un diodo luminoso de rayos infrarrojos y uno o dos fotodetectores. La luz procedente de cada uno de los diodos luminosos se transmite a través del tejido, y los fotodetectores detectan la cantidad de luz que pasa a través del tejido. La luz detectada está compuesta por dos componentes para cada ancho de banda. Un componente de corriente alterna representa la cantidad de sangre pulsante (arterial) detectada, mientras que el componente de corriente continua representa la cantidad de sangre no pulsante (venosa). Por tanto, se examinan cuatro componentes independientes de la luz detectada para determinar la saturación arterial de oxígeno: componente de corriente continua de la luz roja, componente de corriente alterna de la luz roja, componente de corriente continua de los rayos infrarrojos y componente de corriente alterna de los rayos infrarrojos. La cantidad de luz detectada se utiliza entonces para determinar la saturación de oxígeno en la sangre del paciente basándose en la siguiente ecuación:

((CA)IR/(CC)IR) / ((CA)rojo)/(CC)rojo))

En un oxímetro tradicional, la señal emitida por el sensor se convierte a una tensión analógica y luego se separa en los componentes de luz roja y de rayos infrarrojos. Algunos oxímetros además separan los componentes de corriente alterna y de corriente continua. Después se emplean circuitos analógicos independientes para muestrear, demultiplexar y filtrar estas señales. En estos sistemas, por tanto, es necesario hacer corresponder cuidadosamente los componentes analógicos para minimizar los errores que pueden resultar de diferencias en la ganancia o en la respuesta de frecuencia en los dos circuitos.

La presente invención mejora este método recibiendo señales de corriente de entrada procedentes de al menos dos, y preferiblemente tres, diodos luminosos de diferentes longitudes de onda y convirtiendo estas señales de entrada directamente a valores de tensión digital, sin primero convertir las señales a tensiones analógicas o separarlas. Esto se realiza utilizando un convertidor analógico - digital que digitaliza las cargas, con suficiente campo para representar señales de corriente continua grandes y suficiente resolución para representar señales de corriente alterna pequeñas. Este convertidor que digitaliza la carga emplea un integrador de corriente como primera etapa frontal, que se ocupa de hallar el promedio y filtrar el ruido entrante. Esto constituye una mejora respecto a la conversión de corriente analógica a tensión utilizada en los oxímetros tradicionales, que tienden a amplificar el ruido.

Una vez que se ha convertido la corriente entrante en un valor de tensión digital, se procesan todas las señales entrantes a través de la misma ruta digital de hardware, en lugar de hacerlo a través de las rutas analógicas independientes de hardware requeridas por el método tradicional. Este sistema elimina la necesidad de hacer corresponder componentes analógicos de hardware y, por tanto, reduce adicionalmente los errores potenciales. Además, una vez que se han digitalizado las señales, un microprocesador puede llevar a cabo todas las etapas de procesamiento, demultiplexión y filtrado de las señales, requeridas por los oxímetros tradicionales. Esta reducción de la etapa de procesamiento de las señales analógicas aumenta tanto la velocidad como la precisión del oxímetro, reduce los gastos al eliminar costosos componentes analógicos y disminuye el tamaño del oxímetro al eliminar componentes analógicos físicamente grandes.

Por tanto, un objeto de esta invención es proporcionar un método mejorado para la medición no invasiva de parámetros de fluidos.

Otro objeto de esta invención es proporcionar un método mejorado para medir la saturación de la sangre arterial.

Otro objeto de la invención es proporcionar una velocidad y una precisión mejoradas en las mediciones proporcionadas por los oxímetros.

Otro objeto de la invención es proporcionar una conversión analógica a digital directa de la señal de corriente entrante con suficiente campo para medir señales de corriente continua grandes y con suficiente resolución para representar señales de corriente alterna pequeñas, de manera que puedan realizarse mediciones precisas con un procesamiento reducido de las señales analógicas.

Otro objeto de la invención es proporcionar una reducción de los errores potenciales al convertir directamente la señal de corriente entrante a una señal de tensión digital, suprimiendo con ello la etapa de conversión de corriente a tensión, que puede amplificar el ruido.

Otro objeto de la invención es proporcionar una reducción de los errores potenciales al procesar todas las señales a través de una ruta digital de hardware, eliminando con ello la necesidad componentes analógicos que tienen que hacerse corresponder.

En una realización de la presente invención, un oxímetro para la medición no invasiva de la saturación arterial de oxígeno comprende:

medios para producir al menos dos longitudes de onda de la luz;

medios para dirigir dicha luz a una muestra de tejido que contiene un suministro de sangre pulsante;

medios para detectar dicha luz tras haber pasado a través de dicha muestra de tejido, y para producir una señal de corriente eléctrica que representa la absorción de cada longitud de onda de dicha luz;

medios para convertir directamente dicha señal de corriente eléctrica a una señal de tensión digital;

y medios para determinar la saturación arterial de oxígeno.

Preferiblemente, dichos medios para producir luz comprenden diodos luminosos que producen luz en tres intervalos de frecuencia.

De forma ventajosa, dichos medios para detectar dicha luz comprenden al menos un fotodetector que detecta la luz en las dos longitudes de onda y produce una señal de corriente eléctrica basada en la cantidad de cada luz detectada.

De forma deseable, dicho medio para convertir directamente dicha señal de corriente eléctrica a una señal de tensión digital comprende un convertidor analógico - digital que digitaliza las cargas.

Dichos medios para convertir directamente dicha señal de corriente eléctrica a una señal de tensión digital comprenden un convertidor analógico - digital que digitaliza las cargas con suficiente campo para medir señales de corriente continua grandes y con suficiente resolución para representar señales de corriente alterna pequeñas moduladas sobre las de corriente continua.

Dichos medios para convertir directamente dicha señal de corriente eléctrica a una señal de tensión digital comprenden un convertidor analógico - digital que digitaliza las cargas, el cual incluye preferiblemente un interrogador de corriente en la primera etapa.

Otro objeto de la invención es proporcionar un oxímetro mejorado que tenga un número reducido de componentes del circuito electrónico.

Otro objeto de la invención es proporcionar una reducción del tamaño de los oxímetros eliminando los componentes analógicos físicamente grandes.

Un objeto adicional de la invención es proporcionar un método y un sistema mejorados para convertir directamente a una forma de señal digital al menos dos señales procedentes de diodos luminosos con diferentes longitudes de onda.

Estos y otros objetos y ventajas de la invención, junto con la organización y el modo de funcionamiento de la misma, resultarán evidentes de la siguiente descripción detallada al tomarla en combinación con los dibujos adjuntos que se describen a continuación.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 ilustra un diagrama de bloques del oxímetro con formación directa de señales digitales mientas está conectado a un dispositivo sensor; y

La figura 2 ilustra el dispositivo sensor y el oxímetro con formación directa de señales digitales conectado a un paciente.

Descripción detallada de la realización preferida

En la figura 1 se muestra un diagrama de bloques de un oxímetro 10 con formación directa de señales digitales construido según la invención, junto con un dispositivo 20 sensor externo. El oxímetro 10 con formación directa de señales digitales comprende un convertidor 30 analógico - digital que digitaliza las cargas, un microprocesador 40, un elemento 50 de accionamiento de los diodos luminosos / convertidor digital - analógico, y una memoria 60 EPROM flash. Para conseguir una precisión suficiente, el convertidor 30 analógico - digital que digitaliza las cargas preferiblemente convierte la señal analógica entrante en una señal digital de al menos 20 bits.

En una realización preferida (véase la figura 2) el sensor 20 está unido a una muestra de tejido portador de sangre, tal como el dedo o el lóbulo de la oreja de un paciente. En este caso, se muestra que el sensor 20 está compuesto de un diodo 70 luminoso de luz roja, un diodo 80 luminoso de rayos infrarrojos y de un único fotodetector 90, pero el sensor puede incluir tres o más diodos luminosos de diferentes longitudes de ondas y una pluralidad de fotodetectores asociados. Los diodos 70 y 80 luminosos son accionados por medio de señales digitales procedentes del microprocesador 40. Estas señales digitales se convierten a tensiones analógicas por medio de la unidad 50 de accionamiento de los diodos luminosos / convertidor digital - analógico. La luz procedente de los diodos 70 y 80 luminosos se transmite a través de la muestra de tejido, y es detectada por el fotodetector 90, que produce una señal de corriente analógica con una amplitud proporcional a la cantidad de luz detectada en cada ancho de banda. Posteriormente, la señal de corriente procedente del fotodetector 90 es digitalizada con 20 bits de resolución por medio del convertidor 30 analógico - digital que digitaliza las cargas, y se envía al microprocesador 40. La demultiplexión, la identificación y eliminación de las interferencias ambientales y el filtrado de la señale se llevan a cabo en el microprocesador 40 por medio de rutinas de software de procesamiento de señales digitales. Una vez que se hayan procesado las señales, el microprocesador 40 calcula el valor de la proporción

((CA)IR/(CC)IR) / ((CA)rojo)/(CC)rojo))

donde el componente de corriente continua representa el flujo de sangre no pulsante, y el componente de corriente alterna indica el flujo de sangre pulsante. El microprocesador 40 determina entonces la saturación arterial absoluta de oxígeno comparando el resultado con el valor almacenado en una tabla de consulta de la memoria 60 EPROM.

Habiendo mostrado y descrito las realizaciones preferidas de la invención, resultará evidente para los expertos en la técnica que pueden realizarse diversos cambios y modificaciones sin salirse de la invención y de sus aspectos más amplios, como se expone en las reivindicaciones dadas a continuación.

Claims (13)

1. Oxímetro (10) para la medición no invasiva de la saturación arterial de oxígeno, que comprende:

un sensor (20) que incluye al menos un primer y un segundo dispositivo (70, 80) emisor de luz para producir luz en al menos dos longitudes de onda;

al menos un fotodetector (90) para detectar dicha luz tras haber pasado a través de una muestra de tejido que contiene un suministro de sangre pulsante (arterial), y para producir una señal de corriente eléctrica analógica que representa la absorción de cada longitud de onda de dicha luz;

caracterizado por un convertidor (30) analógico-digital que digitaliza las cargas, que tiene una entrada conectada a una salida de dicho sensor (20) para recibir directamente dicha señal de corriente eléctrica analógica producida por dicho fotodetector (90) y para convertir directamente dicha señal de corriente eléctrica analógica a una señal de tensión digital; y por una unidad (40) de procesamiento para procesar dicha señal de tensión digital para calcular una saturación arterial de oxígeno.

2. Oxímetro de la reivindicación 1, en el que dicho sensor (20) comprende diodos luminosos que producen luz en tres longitudes de onda.

3. Oxímetro de la reivindicación 1 ó 2, en el que dicho convertidor (30) analógico - digital tiene suficiente campo para medir señales de corriente continua grandes y suficiente resolución para representar señales de corriente alterna pequeñas moduladas sobre las señales de corriente continua.

4. Oxímetro de cualquier reivindicación precedente, en el que dicho convertidor (30) analógico - digital que digitaliza las cargas incluye un interrogador de corriente en la primera etapa.

5. Oxímetro de cualquier reivindicación precedente en el que dicha unidad (40) de procesamiento comprende un ordenador que ejecuta rutinas de software.

6. Oxímetro de cualquier reivindicación precedente que comprende además una tabla de consulta almacenada para calcular la saturación de oxígeno.

7. Oxímetro de cualquier reivindicación precedente que además comprende una tabla de consulta almacenada en la memoria (60) EPROM para calcular la saturación de oxígeno.

8. Método para medir de forma no invasiva la saturación arterial de oxígeno, que comprende las etapas de:

producir una luz de al menos una primera y una segunda longitud de ondas;

dirigir dicha luz a una muestra de tejido que contiene un suministro de sangre pulsante;

detectar dicha luz tras haber pasado a través de dicha muestra de tejido, y producir una señal de corriente eléctrica analógica que representa la tasa de absorción de cada longitud de onda de dicha luz;

caracterizado por suministrar dicha señal de corriente eléctrica analógica directamente a un convertidor (30) analógico - digital que digitaliza las cargas para convertir directamente dicha señal de corriente eléctrica analógica a una señal de tensión digital empleando dicho convertidor (30) analógico - digital que digitaliza las cargas; y

luego procesar la señal de tensión digital para calcular una saturación arterial de oxígeno.

9. Método según se define en la reivindicación 8, que además incluye la etapa de utilizar una tabla de consulta almacenada para calcular la saturación de oxígeno.

10. Método según se define en alguna de las reivindicaciones 8 ó 9, que además incluye las etapas de almacenar una tabla de consulta en una memoria (60) EPROM flash y utilizar esta tabla de consulta para calcular la saturación de oxígeno.

11. Método según se define en cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, que además incluye las etapas de identificar y filtrar el ruido ambiental procedente de la señal de tensión digital.

12. Método según se define en cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, que además incluye la etapa de demultiplexar la señal de tensión digital para proporcionar un primer valor representativo de la luz detectada de la primera longitud de onda y un segundo valor representativo de la luz detectada de la segunda longitud de onda.

13. Método según se define en la reivindicación 12, que además incluye la etapa de filtrar digitalmente el primer y el segundo valor de la señal de tensión digital.