[发明专利]单次使用的生物医学传感器

说明书

技术领域

本发明通常涉及用于从记录表面例如受检者的皮肤，获取生物信号的电极。

背景技术

当监测入院患者的生命指征或其它生理参数时，传感器被附接在患者的皮肤上或者导管被插入身体的自然开口或导管刺入皮肤。通常的实践是用电导或光导线缆将这些传感器连接至测量仪器。仪器可放在床边(例如，手术室(OR)或重症监护室(ICU)内的多参数患者监测器)或者其可为由患者携带的一个较小的盒子(例如，ECG遥测器)。

近来技术的发展使开发电池供电的传感器成为可能，其包括用于执行实际测量、将测得信号转换为数字形式、和无线传输测量数据和/或计算的参数至主设备的装置。这些装置被称作无线传感器。

无线传感器为护理者和患者都提供了明显的益处。所谓的“线缆杂乱”已被认为是高危患者护理过程中最大的问题之一。在医院存在很多线缆也产生了传染和可用性的问题。通过使用无线传感器，可以减少医院使用的线缆的数量并改进不同参数和整个护理过程的可用性。虽不必要去除所有的线缆，但是通过去除仅仅适中数量的引线或导线，就会达到很大的改进。这是因为由于线缆的数量的增加倾向于引起扭结不成比例地增加。低危患者是从无线传感器中受益最多的患者组。由于不用被导线物理绑接到患者监测器上，他们可以到处自由走动，例如无需帮助地去洗手间。同样，在由患者携带的小的患者监测器的情况下，无线传感器提供了更好的可靠性并且对于患者而言更加舒适。

在医院环境中支持一次性的传感器使用的另一方面是传染控制，这已成为一个大问题。这里使用的术语“一次性的”指的是使用一次然后丢弃的单次使用的传感器。总体上一次性的传感器可以使传染控制更加容易。其还通过消除清洁传感器的需要而使护理过程简单化。如果能够使用一次性的单一患者使用的传感器，这防止了医院内部传染蔓延和交叉污染。这还通过节省时间和金钱而改进了护理过程。

市场上存在几种可用的一次性的传感器，诸如麻醉深度传感器、ECG电极，等等。市场上还有一些可用的无线参数。大部分无线参数通过可更换的或可再充电电池是可再用的或一次性的。所有的这些变形都需要对电池充电或特殊处理。由于电池需要被单独地加入到传感器中，当开始使用参数时它们还需要特殊的安装。与电池相关联的难以维护和高成本已经成为阻碍无线传感器被广泛接受的关键因素。此外，通常使用的电池需要重复利用。为了使无线传感器获得广泛地接受，电池更换周期应当与医院的日常工作相匹配，并且丢弃的电池和传感器应当不需要特殊处理。

包含电极(诸如ECG、EEG等等)的一次性的传感器由于几个原因而具有有限的保存期限。用于从记录表面例如患者的皮肤测量生物信号的电极通常可依据附接至皮肤的表面上的电解质的存在分为干电极或湿电极。干电极主要利用弹性带施加至皮肤。干电极的一个例子是用于运动医学中的心率测量带。另一方面，湿电极可利用导电液体或固体凝胶附接至皮肤以在记录表面与电极感测元件之间提供连续导电路径。为了实现电流流动，导电凝胶可以含盐(例如，KCl或NaCl)。优选的凝胶具有高盐含量，由于这样的凝胶产生比在使用具有低盐含量的凝胶时获得的导体更好的导体。此外，高盐含量的使用通常需要使用时较少的皮肤损伤，以减小在接下来的电极施加之后皮肤-电极界面的阻抗。因此，例如，由于电极中的凝胶变干，以及还由于传感器材料中可能发生的变化，具有高盐含量的生物信号测量传感器电极通常可能具有有限的保存期限(使用之前的最长存储时间)。湿凝胶电极比干电极提供了更好的接触：接触阻抗更低并且信号带宽扩展至更低频率。这就是干电极通常用于有限的应用诸如心率测量的原因，而湿凝胶电极用于诊断ECG，其中分析信号的多种特征。

对于长期存储，例如长达约12个月，湿传感器或传感器电极可存储在外壳或包装内，其提供了防止凝胶变干的合适的气氛。例如，由防潮和防UV材料(例如，铝)层压而成的小袋，可用于防止凝胶变干。其结果是在小袋内部存在一个湿度可为约99％的气氛。由于电解质凝胶通常含KCl或NaCl以使电极与组织之间信号良好，所以可以有盐(氯化物)存在于小袋内。因此，小袋内的潮湿和盐的存在产生了实际上对很多材料有害的气氛。该气氛腐蚀很多材料并使其氯化或氧化，并且需要特别关注传感器的材料选择。

发明内容

本发明的一方面提供了包含导电电解质材料的自供电的单次使用的生物医学传感器。

本发明的另一方面提供了包含导电电解质材料并提供长保存期限的自供电的无线生物医学传感器。

本发明的又一方面提供了包含导电电解质材料并承受高湿度和盐性存储环境的自供电的生物医学传感器。

本发明的一方面是生物医学传感器，包括：