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DE69117517T2 - FINGERLING SENSOR - Google Patents

FINGERLING SENSOR

Info

Publication number
DE69117517T2
DE69117517T2 DE69117517T DE69117517T DE69117517T2 DE 69117517 T2 DE69117517 T2 DE 69117517T2 DE 69117517 T DE69117517 T DE 69117517T DE 69117517 T DE69117517 T DE 69117517T DE 69117517 T2 DE69117517 T2 DE 69117517T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
finger
channel
light
receptor according
receptor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE69117517T
Other languages
German (de)
Other versions
DE69117517D1 (en
Inventor
Theodore E Cadell
Donald B Machattie
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority claimed from PCT/CA1991/000305 external-priority patent/WO1992003965A1/en
Publication of DE69117517D1 publication Critical patent/DE69117517D1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE69117517T2 publication Critical patent/DE69117517T2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft einen Finger-Rezeptor zur Verwendung mit einer nicht-invasiven Überwachungsvorrichtung zum Bestimmen der Konzentrationen von verschiedenen Blut komponenten.The invention relates to a finger receptor for use with a non-invasive monitoring device for determining the concentrations of various blood components.

Es ist bekannt, einen Finger-Rezeptor mit einer länglichen Einformung zur Aufnahme eines Fingers zu versehen. Frühere Rezeptoren sind jedoch nicht ausreichend leistungsfähig, um genaue und reproduzierbare Ergebnisse bei verschiedenen Typen von Benutzern der Vorrichtung zu erzielen.It is known to provide a finger receptor with an elongated recess to accommodate a finger. However, previous receptors are not sufficiently powerful to achieve accurate and reproducible results in different types of users of the device.

Ferner erzeugen frühere Vorrichtungen bedingt durch Fremducht, Pulsrate, Bewegungdes Fingers während des Testens, Verändern der Weglängen, verschiedene Fingergrößen, ungenügende Blutkonzentration innerhalb des Fingers und/oder verschiedene Fingerfarben schwankende Ergebnisse. Ein Finger-Sensor ist im deutschen Patent Nr. 1 466 900 beschrieben. Dieser Sensor hat eine feste Form mit einem kreisförmigen Querschnitt und wird zur des Puls- und Blutdruckermittlung verwendet. Leider ist dieser Sensor nicht für Finger unterschiedlicher Größe geeignet. Wie aus Figur 3 zu entnehmen ist, kann Licht von der Lichtquelle um den Finger herum zu dem Lichtdetektor wandern. Auch wird kein hoher Genauigkeitsgrad verlangt, um den Puls und den Blutdruck zu ermitteln, so daß der Sensor des deutschen Patents nicht ausreichend genau wäre, um zur nicht-invasiven Bestimmung von Blutbestandteilen verwendet zu werden. Die europäische Patentanmeldung Nr. 0204459 beschreibt einen Finger-Sensor zur Verwendung mit einem Oximeter. Der Sensor hat zwei Gehäuseabschnitte, die zusammen in der Weise verschwenkt werden, daß sie sich voneinander entfernen, wenn ein Finger hineingeführt wird.Furthermore, previous devices produce variable results due to extraneous light, pulse rate, movement of the finger during testing, changing path lengths, different finger sizes, insufficient blood concentration within the finger and/or different finger colors. A finger sensor is described in German Patent No. 1 466 900. This sensor has a solid shape with a circular cross section and is used to determine pulse and blood pressure. Unfortunately, this sensor is not suitable for fingers of different sizes. As can be seen from Figure 3, light from the light source can travel around the finger to the light detector. Also, a high degree of accuracy is not required to determine pulse and blood pressure, so the sensor of the German patent would not be sufficiently accurate to be used for non-invasive determination of blood constituents. European Patent Application No. 0204459 describes a finger sensor for use with an oximeter. The Sensor has two housing sections that pivot together in such a way that they move away from each other when a finger is inserted.

Erfindungsgemäß wird ein Finger-Rezeptor zur Verwendung mit einer nicht-invasiven Überwachungsvorrichtung bereitgestellt, der in Anspruch 1 definiert ist.According to the invention there is provided a finger receptor for use with a non-invasive monitoring device as defined in claim 1.

Der Finger-Rezeptor zur Verwendung mit einer nicht- invasiven Überwachungsvorrichtung, der zur Aufnahme des Fingers eines Benutzers dient, wird mit einer Lichtquelle verwendet. Der Rezeptor weist eine Basis auf, die einen länglichen Kanal enthält, der so dimensioniert ist, daß er einen Finger aufnimmt. Dieser Kanal hat eine Öffnung zur Aufnahme des Fingers und zwei Seiten mit einer Lichtbahn-Eintrittsstelle auf einer Seite und einer Lichtbahn-Austrittsstelle auf der anderen Seite. Die Eintrittsstelle und die Austrittsstelle sind derart dimensioniert und angeordnet, daß zumindest ein Teil des die Eintrittsstelle passierenden Lichtes an der Austrittsstelle empfangen wird. Der Kanal ist so geformt, daß ein Finger, der richtig in den Kanal gesteckt wird, eine zwischen der Eintrittsstelle und der Austrittsstelle angeordnete Zone vollständig ausfüllt. Das Licht der Lichtquelle bildet eine optische Bahn von der Eintrittsstelle zu der Austrittsstelle mit Erfassungsmitteln zur Ermittlung, wann der Finger in dem Kanal richtig positioniert ist.The finger receptor for use with a non-invasive monitoring device for receiving a user's finger is used with a light source. The receptor has a base containing an elongated channel sized to receive a finger. This channel has an opening to receive the finger and two sides with a light path entry point on one side and a light path exit point on the other side. The entry point and the exit point are sized and arranged such that at least a portion of the light passing through the entry point is received at the exit point. The channel is shaped such that a finger properly inserted into the channel completely fills a zone located between the entry point and the exit point. The light from the light source forms an optical path from the entrance point to the exit point with detection means for determining when the finger is correctly positioned in the channel.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:An embodiment of the invention will now be described with reference to the accompanying drawings, in which:

Figur 1 eine schematische Ansicht eines optischen Systems darstellt, in dem ein Rezeptor mit einer nicht- invasiven Meßvorrichtung verwendet wird;Figure 1 is a schematic view of an optical system using a receptor with a non-invasive measuring device;

Figur 2 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels des Rezeptors darstellt;Figure 2 is a perspective view of an embodiment of the receptor;

Figur 3 eine Vorderansicht des Rezeptors gemäß Figur 2 darstellt;Figure 3 is a front view of the receptor according to Figure 2;

Figur 4 eine Draufsicht eines Rezeptors mit einem in einer Ruhestellung befindlichen Plungerkolben darstellt;Figure 4 is a plan view of a receptor with a plunger in a rest position;

Figur 5 eine Draufsicht des Rezeptors mit einem in einen Kanal hineingeführten Finger und dem zurückgedrückten Plungerkolben darstellt;Figure 5 is a top view of the receptor with a finger inserted into a channel and the plunger pushed back;

Figur 6 eine Schnittansicht entlang des Kanals der Vorrichtung darstellt;Figure 6 is a sectional view along the channel of the device;

Figur 7 eine Vorderansicht des Rezeptors mit leerem Kanal und einem Neutralfilter über einer Lichtbahn- Austrittsstelle darstellt;Figure 7 is a front view of the receptor with an empty channel and a neutral density filter over a light path exit point;

Figur 8 eine Seitenansicht des Rezeptors darstellt, welche die Fokussierlinse und ihre Armatur in einer Ruhestellung zeigt;Figure 8 is a side view of the receptor, showing the focusing lens and its armature in a rest position;

Figur 9 eine Vorderansicht der Vorrichtung darstellt, mit einem Finger in dem Kanal und der positionierten Linse an der Lichtbahn-Eintrittsstelle, um das Licht auf den Finger zu fokussieren; undFigure 9 is a front view of the device, with a finger in the channel and the lens positioned at the light path entrance point to focus the light on the finger; and

Figur 10 eine Schnittansicht darstellt, die den Neutralfilter in einer Ruhestellung zeigt.Figure 10 is a sectional view showing the neutral density filter in a rest position.

Beschreibung eines bevorzugten AusführungsbeispielsDescription of a preferred embodiment

In Figur 1 ist ein Finger 2 in einem Rezeptor 4 angeordnet. Das Licht 6 einer Lichtquelle 8, vorzugsweise einer polychromen Lichtquelle, tritt durch eine Kollimationslinse 10 und danach durch eine abtastende Fokussierlinse 12 in eine Lichtbahn-Eintrittsbahn 14 in dem Rezeptor 4. Das Licht 6 passiert den Finger 2 und verläßt den Rezeptor durch die Lichtbahn-Austrittsstelle 16. Die abtastende Fokussierlinse 12 fokussiert das Licht 6 auf die Eintrittsstelle 14. Das Licht 18 aus der Austrittsstelle 16 wird gestreut und verbreitert, und ein Teil des Lichtes 18 fällt auf eine Fokussierlinse 20. Dieses Licht 22, das auf die Fokussierlinse 20 fällt, wird auf einen Spalt 24 in einer Trennwand 26 fokussiert.In Figure 1, a finger 2 is arranged in a receptor 4. The light 6 from a light source 8, preferably a polychrome light source, passes through a collimating lens 10 and then through a scanning focusing lens 12 into a light path entrance path 14 in the receptor 4. The light 6 passes through the finger 2 and leaves the receptor through the light path exit point 16. The scanning focusing lens 12 focuses the light 6 onto the entrance point 14. The light 18 from the exit point 16 is scattered and broadened, and a portion of the light 18 falls on a focusing lens 20. This light 22, which falls on the focusing lens 20, is focused onto a slit 24 in a partition 26.

Von dem Spalt 24 fällt das Licht 22 durch eine Kollimationslinse 28 und auf ein Beugungsgitter 30. Von dem Beugungsgitter 30 tritt das Licht 22 durch eine fokussierende Sensorlinse 32, die das Licht auf eine lineare Photodiodenmatrix 34 fokussiert. Die Matrix 34 ist an einer gedruckten Schaltung 36 zur Verarbeitung der Daten angeschlossen, die aus den Lichtintensitäts- Unterschieden erhalten werden, wenn das Licht durch den Finger hindurchtritt.From the slit 24, the light 22 passes through a collimating lens 28 and onto a diffraction grating 30. From the diffraction grating 30, the light 22 passes through a focusing sensor lens 32 which focuses the light onto a linear photodiode array 34. The array 34 is connected to a printed circuit 36 for processing the data obtained from the light intensity differences as the light passes through the finger.

Die nicht-invasive Überwachungsvorrichtung wird nicht näher diskutiert, da die beanspruchte Erfindung der Rezeptor ist. Der Rezeptor kann mit verschiedenen nicht- invasive Überwachungsvorrichtungen verwendet werden, von denen eine detailliert in der am 7. Juni 1989 eingereichten US-amerikanischen Anmeldung Nr. 07/362,342 (US-A-5,361,758) beschrieben ist.The non-invasive monitoring device is not discussed in detail since the claimed invention is the receptor. The receptor can be used with various non-invasive monitoring devices, one of which is described in detail in U.S. Application No. 07/362,342 (US-A-5,361,758), filed June 7, 1989.

Die abtastende Fokussierlinse 12 ist auf einer Welle 38 mittels einer Armatur 40 montiert. Die Welle 38 ist um ihre Längsachse in beide Richtungen durch Betätigung eines (in Figur 1 nicht gezeigten) Motors drehbar, so daß die Linse 40 für Finger- und Referenzmessungen in die bzw. aus der Lichtbahn bewegt werden kann. Während sich ein Finger in dem Rezeptor 4 befindet, wird die Linse 12 in die optische Bahn bewegt, und ein (in Figur 1 nicht gezeigter) Abtastmotor bewegt die Linse 12 relativ zu der Eintrittsstelle 14 vor und zurück. Ein neutralgrauer Filter 42 ist auf einem Träger 44 an dem gleichen Arm 38 montiert. Wenn mit der Überwachungsvorrichtung eine Referenzmessung durchgeführt werden soll, befindet sich kein Finger im Rezeptor, und der Motor (in Figur 1 nicht gezeigt) dreht die Welle 38, um den Filter 42 so zu verfahren, daß er mit der Austrittsstelle 16 fluchtet, und die Linse 12 von der Eintrittsstelle 14 wegzubewegen.The scanning focusing lens 12 is mounted on a shaft 38 by means of an armature 40. The shaft 38 is rotatable about its longitudinal axis in both directions by operation of a motor (not shown in Figure 1) so that the lens 40 can be moved into and out of the light path for finger and reference measurements. While a finger is in the receptor 4, the lens 12 is moved into the optical path and a scanning motor (not shown in Figure 1) moves the lens 12 back and forth relative to the entrance point 14. A neutral gray filter 42 is mounted on a carrier 44 on the same arm 38. When a reference measurement is to be made with the monitor, no finger is in the receptor and the motor (not shown in Figure 1) rotates the shaft 38 to move the filter 42 so that it aligns with the exit point 16 and to move the lens 12 away from the entry point 14.

In den Figuren 2 und 3 ist eine perspektivische Ansicht und eine Teilansicht eines Teils des Rezeptors 4 gezeigt. Der Rezeptor 4 weist eine Basis 46 auf, die einen Längskanal 48 enthält, der zur Aufnahme des Fingers 2 ausgebildet ist. Der Kanal hat eine Mündung 50 und zwei Seiten mit einer Lichtbahn-Eintrittsstelle 52 auf einer Seite und einer Lichtbahn-Austrittsstelle 54 auf der anderen Seite. Die Eintrittsstelle 52 und die Austrittsstelle 54 sind derart dimensioniert und angeordnet, daß zumindest ein Teil des die Eintrittsstelle passierenden Lichtes an der Austrittsstelle aufgefangen wird. Die Eintrittsstelle 52 ist kreisförmig und die Austrittsstelle 54 hat eine längliche Form, wobei eine Längsseite parallel in Richtung zum Fingers verläuft, so daß die Austrittsstelle eine erhöhte Menge des Lichtes auffangen kann, welches durch die Eintrittsstelle hindurchtritt. Ein Eintrittskanal 55 weist einen kreisförmigen Querschnitt auf, der in Richtung auf den Kanal 48 konvergiert. Ein Austrittskanal 56 erstreckt sich von der Austrittsstelle 54 und weist parallele Seiten auf.Figures 2 and 3 show a perspective view and a partial view of a portion of the receptor 4. The receptor 4 has a base 46 which a longitudinal channel 48 adapted to receive the finger 2. The channel has a mouth 50 and two sides with a light path entrance point 52 on one side and a light path exit point 54 on the other side. The entrance point 52 and the exit point 54 are dimensioned and arranged such that at least a portion of the light passing through the entrance point is captured at the exit point. The entrance point 52 is circular and the exit point 54 has an elongated shape with one long side running parallel towards the finger so that the exit point can capture an increased amount of the light passing through the entrance point. An entrance channel 55 has a circular cross-section which converges towards the channel 48. An exit channel 56 extends from the exit point 54 and has parallel sides.

Eine Torsionsfeder 57 besitzt ein Ende, das durch einen Stab 58 gehalten ist, und dessen anderes Ende über der Armatur 59 eingehakt ist. Die Torsionsfeder ist um eine kleine Achse gewickelt, die durch einen kleinen Block 53 gehalten wird. Die Armatur 59 trägt eine Rolle 60, die daran drehbar montiert ist. Die Feder 57 liefert einen konstanten Druck auf den Finger des Benutzers innerhalb einer bestimmten Größenordnung. Die Rolle 60 ist so ausgerichtet und angeordnet, daß sie entlang des Fingers rollt, wenn der Finger in Längsrichtung in den Kanal 48 eingeführt wird. Die Rolle übt einen leichten Druck auf den Finger aus, um den Finger gegen den Boden des Kanals zu drücken. Ferner ist der durch die Rolle ausgeübte Druck von ausreichender Stärke, um den Blutfluß innerhalb des Fingers zu verlangsamen, jedoch nicht zu stoppen, und um Blut im Finger nahe der Eintrittsstelle und Austrittsstelle zu konzentrieren und dadurch die Blutmenge in dem zu überwachenden Teil des Fingers zu erhöhen.A torsion spring 57 has one end supported by a rod 58 and the other end hooked over the fitting 59. The torsion spring is wound around a small axle supported by a small block 53. The fitting 59 carries a roller 60 rotatably mounted thereon. The spring 57 provides a constant pressure on the user's finger within a certain magnitude. The roller 60 is oriented and arranged to roll along the finger as the finger is inserted lengthwise into the channel 48. The roller applies a slight pressure to the finger to press the finger against the bottom of the channel. Furthermore, the pressure exerted by the roller is of sufficient magnitude to slow but not stop the flow of blood within the finger and to concentrate blood in the finger near the entry and exit points and thereby To increase the amount of blood in the part of the finger to be monitored.

In Figur 3 ist zu sehen, daß der Kanal 48 eine erste Seite 62 aufweist, die relativ steil ist, und eine zweite Seite hat, die eine mäßige Neigung aufweist. Die steile Seite 62 gestattet durch die Eintrittsstelle 52 eintretendem Licht, den Finger in einem Winkel zu kreuzen, der nahe bei 90º liegt. Aus Figur 3 ist ersichtlich, daß der Kanal allgemein einen parabelförmigen Querschnitt aufweist. Die Zone, welche die Lichteintritts- und Austrittsstelle sowie die zwischen der Eintrittsstelle und Austrittsstelle verlaufende Innenfläche des Kanals enthält, weist ebenfalls einen parabelförmigen Querschnitt auf. Es ist wünschenswert, die Eintrittsstelle 52 so nahe wie möglich an 90º zur Lichtbahn zu haben, da dies die Absorption des Lichtes maximiert und die Lichtreflexion durch die Oberfläche des Körperteils minimiert. Die mäßig geneigte Seite 64 gestattet dem Kanal, Finger unterschiedlicher Größe besser aufzunehmen. Es ist zu erkennen, daß der Eintrittskanal 55 eine sich verjüngende Form aufweist, wobei der Eintrittskanal während er sich der Seitenwand 62 nähert zusammenläuft. Der Austrittskanal 56 erstreckt sich von der Seite 64, er läuft jedoch weder auseinander noch zusammen.In Figure 3, it can be seen that the channel 48 has a first side 62 that is relatively steep and a second side that has a moderate slope. The steep side 62 allows light entering through the entrance point 52 to cross the finger at an angle that is close to 90º. From Figure 3, it can be seen that the channel has a generally parabolic cross-section. The zone containing the light entrance and exit points and the inner surface of the channel extending between the entrance and exit points also has a parabolic cross-section. It is desirable to have the entrance point 52 as close to 90º to the light path as possible, as this maximizes the absorption of the light and minimizes the reflection of the light by the surface of the body part. The moderately sloped side 64 allows the channel to better accommodate fingers of different sizes. It can be seen that the inlet channel 55 has a tapered shape, with the inlet channel converging as it approaches the side wall 62. The exit channel 56 extends from the side 64, but neither diverges nor converges.

In den Figuren 4 und 5 wurden die Rolle und die Torsionsfeder entfernt, um einen Plungerkolben 66 freizulegen, der verschiebbar in dem Kanal 48 montiert ist. Eine Feder 68 ist zwischen dem Plungerkolben 66 und einer Platte 70 angeordnet, die über einem inneren Ende des Kanals 48 angebracht ist. Wenn sich der Plungerkolben in Ruhestellung befindet, drückt die Feder 68 den Plungerkolben nach außen zu der Mündung 50, wie in Figur 4 gezeigt ist.In Figures 4 and 5, the roller and torsion spring have been removed to expose a plunger 66 slidably mounted in the channel 48. A spring 68 is disposed between the plunger 66 and a plate 70 mounted over an inner end of the channel 48. When the plunger is at rest, the spring 68 urges the plunger outward toward the orifice 50 as shown in Figure 4.

Wenn ein Finger 2 durch die Mündung 50 in den Kanal 48 gesteckt wurde, ist in Figur 5 der Plungerkolben nach innen gedrückt, so daß die Feder 68 zusammengepreßt ist und ein Vorsprung 72 an dem Plungerkolben 66 einen Mikroschalter 74 anstößt, der auf einer Oberseite der Basis 46 montiert ist. Der Schalter 74 ist verbunden, um die nicht-invasive Überwachungsvorrichtung zu aktivieren, Variationen in der Lichtintensität durch Aktivierung der Lichtquelle zu messen und das Licht durch den Finger 2 treten zu lassen. Eine Software-Überwachung des Mikroschalters während der Aufnahme der Messungen stellt sicher, daß der Schalter geschlossen ist und der Finger nicht bewegt wird. Die Feder 68 ist in einer Öffnung 76 innerhalb einer Stützplatte 78 über einem inneren Ende des Kanals 48 angeordnet.When a finger 2 has been inserted through the opening 50 into the channel 48, the plunger is in Figure 5 inwardly so that the spring 68 is compressed and a projection 72 on the plunger 66 abuts a microswitch 74 mounted on a top of the base 46. The switch 74 is connected to activate the non-invasive monitoring device, measure variations in light intensity by activating the light source and allowing the light to pass through the finger 2. Software monitoring of the microswitch while the measurements are being taken ensures that the switch is closed and the finger is not moved. The spring 68 is located in an opening 76 within a support plate 78 above an inner end of the channel 48.

Die Mündung 50 des Kanals 48 umgibt ein Schaumstoffkragen 106, der eine Öffnung 107 enthält. Die Öffnung 107 fluchtet mit dem Kanal 48, so daß, wenn ein Finger durch die Öffnung gesteckt wird, der Kragen eine Dichtung um den Finger bildet, um Außenlicht am Eintreten in den Kanal zu hindern. Eine Störlichtblende 104 hindert Außenlicht daran, in den Bereich der Lichtquelle zu treten. Ferner besteht eine Plattform 102 in einer rechteckigen Platte, die zum Abstützen einer Hand des Benutzers angeordnet ist, wenn der Finger in den Kanal eingeführt wird. Die Plattform 102 ist in einem Winkel von 90º zu dem Kanal angeordnet, kann jedoch so montiert werden, daß sie in einem geringeren Winkel, zum Beispiel von 30º angeordnet ist.Surrounding the mouth 50 of the channel 48 is a foam collar 106 which includes an opening 107. The opening 107 is flush with the channel 48 so that when a finger is inserted through the opening, the collar forms a seal around the finger to prevent external light from entering the channel. A lens hood 104 prevents external light from entering the area of the light source. Further, a platform 102 is a rectangular plate arranged to support a user's hand when the finger is inserted into the channel. The platform 102 is arranged at an angle of 90º to the channel, but can be mounted to be arranged at a lesser angle, for example 30º.

Der (in gestrichelten Linien dargestellte) Eintrittskanal 55 ist abgestuft, um an der Seite 62 zusammenzulaufen. Ein Austrittskanal 56 weist parallele Seiten auf, die in horizontaler Richtung viel weiter beabstandet sind als die Seiten der Eintrittsstelle 52 an der Wand 62. Der eigentliche Schnittpunkt der Eintrittsstelle 52 und Austrittsstelle 54 ist in der Figur 5 nicht dargestellt, da diese Schnittpunkte durch den Finger 2 verdeckt sind. Der Plungerkolben 66 weist eine Öffnung 84 auf (durch gestrichelte Linien dargestellt), um die Eintrittsstelle 52 mit der Austrittsstelle 54 zu verbinden, wenn sich der Plungerkolben, wie in Figur 4 gezeigt, in einer Ruhestellung befindet. Auf diese Weise kann Licht durch den Eintrittskanal 55, durch den Plungerkolben 66 und aus der Austrittsstelle 54 und dem Austrittskanal 56 in den Neutralgraufilter (in den Figuren 4 und 5 nicht gezeigt) geleitet werden, wenn die Überwachungsvorrichtung unter Verwendung des in Figur 1 dargestellten Neutralgraufilters kalibriert wird. Der Plungerkolben 66 weist eine Ausnehmung auf, um den Fingernagel des Benutzers aufzunehmen.The inlet channel 55 (shown in dashed lines) is stepped to converge at the side 62. An outlet channel 56 has parallel sides that are spaced much further apart in the horizontal direction than the sides of the inlet point 52 on the wall 62. The actual intersection of the inlet point 52 and the outlet point 54 is not shown in Figure 5, since these intersections are covered by the finger 2. The plunger 66 has an opening 84 (shown in dashed lines) to connect the entry point 52 to the exit point 54 when the plunger is in a rest position as shown in Figure 4. In this way, light can be directed through the entry channel 55, through the plunger 66 and out the exit point 54 and the exit channel 56 into the neutral density filter (not shown in Figures 4 and 5) when the monitor is calibrated using the neutral density filter shown in Figure 1. The plunger 66 has a recess to accommodate the user's fingernail.

In Figur 6 ist zu erkennen, wie der Finger 2 durch die Basis des Kanals 48 an die Form des Kanals angepaßt wird, so daß eine Zone zwischen der Eintrittsstelle 52 und der Austrittsstelle 54 ausgefüllt und durch eine Innenfläche 86 des Kanals verbunden ist, die zwischen der Eintrittsstelle 52 und der Austrittsstelle verläuft. Es ist zu erkennen, daß die Zone deutlich kleiner als der Finger ist. Auf diese Weise ist die Bahnlänge von der Eintrittsstelle zu der Austrittsstelle für Benutzer konstant, die Finger unterschiedlicher Größe und Form besitzen. Ferner ist ein Umriß eines typischen Fingerknochens 88 dargestellt, wobei zu erkennen ist, daß der Knochen über der durch den Finger von der Eintrittsstelle zur Austrittsstelle verlaufenden Lichtbahn angeordnet ist. Das Licht kann von der Eintrittsstelle 52 zu der Austrittsstelle 54 durch einen Fleischabschnitt des Fingers wandern.In Figure 6 it can be seen how the finger 2 is conformed to the shape of the channel by the base of the channel 48 so that a zone between the entry point 52 and the exit point 54 is filled and connected by an inner surface 86 of the channel which runs between the entry point 52 and the exit point. It can be seen that the zone is significantly smaller than the finger. In this way the path length from the entry point to the exit point is constant for users who have fingers of different sizes and shapes. An outline of a typical finger bone 88 is also shown, where it can be seen that the bone is positioned above the light path running through the finger from the entry point to the exit point. The light can travel from the entry point 52 to the exit point 54 through a fleshy portion of the finger.

In den Figuren 7, 8, 9 und 10 ist die Betriebsweise der Linse 12 gezeigt, wobei der Neutralfilter 42 in größerem Detail dargestellt ist als in Figur 1 beschrieben war. Die Linse 12 ist an der Armatur 40 befestigt, die wiederum an einer Welle 38 befestigt ist. Die Welle 38 erstreckt sich durch die Basis 46 parallel zu dem Kanal 48. An einem Ende der Welle 38, nahe dem Austrittskanal 56, ist der Träger 44 an der Welle 38 befestigt. Auf dem Träger 44 ist der neutralgraue Filter 42 montiert. Ein Elektromotor 108 weist eine Welle 109 auf, an der eine positionierungsscheibe 110 befestigt ist. Die positionierungsscheibe 110 enthält einen Stift 112, der sich vom Außenumfang der Scheibe 110 in einen Schlitz 114 des Trägers 44 erstreckt. Der Träger 44 ist entlang einer Linie 116 geschlitzt und entlang einer Falzlinie 116 gebogen, so daß der Neutralfilter 42 in einem Winkel relativ zum Austrittskanal 56 angebracht ist. Auf diese Weise wird durch den Filter 42 kein aus dem Austrittskanal 56 austretendes Licht zurück in den Kanal reflektiert. Wenn der Motor 108 die Welle 109 dreht, dreht sich auch die Scheibe 110 und der Stift 112 bewegt sich innerhalb des Schlitzes 114, um den Träger 44 um den auf der Welle 38 gelegenen Drehpunkt zu schwenken und den Neutralfilter entweder von der in Figur 10 dargestellten Stellung in eine Stellung, wo der Filter mit dem Austrittskanal 56 fluchtet, oder umgekehrt zu bewegen. Wenn sich der Träger 44 dreht, dreht sich auch die Welle 38, die wiederum die Armatur 40 bewirkt, sich um den Drehpunkt auf der Welle 38 zu drehen. Wenn sich die Armatur 40 dreht, bewegt sich die Linse 12 von der in Figur 8 dargestellten Stellung in eine Stellung, in der die Linse mit dem Eintrittskanal 55 fluchtet. Wenn dies eintritt, ruht eine Unterkante 120 auf einem exzentrisch angebrachten Nocken 122. Der Nocken 122 ist auf einer Welle 124 eines Abtastmotors 126 montiert. Wenn die Linse mit dem Eintrittskanal 55 allgemein fluchtet, wird der Abtastmotor 126 in Gang gesetzt, um den exzentrischen Nocken 122 zu drehen. Diese Drehung bewirkt die Linse 12, sich konstant in einem kleinen Zyklus in bezug auf den Eintrittskanal 55 zu bewegen. Wenn somit der Finger in den Kanal 48 gesteckt und der Abtastmotor 126 in Gang gesetzt wird, wird sich die Linse kontinuierlich bewegen und ihrerseits das in den Eintrittskanal eintretende Licht kontinuierlich in bezug auf den Finger bewegen.In Figures 7, 8, 9 and 10 the operation of the lens 12 is shown, with the neutral density filter 42 shown in greater detail than was described in Figure 1. The lens 12 is attached to the armature 40, which in turn is attached to a shaft 38. The shaft 38 extends through the base 46 parallel to the channel 48. At one end of the shaft 38, near the exit channel 56, the carrier 44 is attached to the shaft 38. The neutral gray filter 42 is mounted on the carrier 44. An electric motor 108 has a shaft 109 to which a positioning disk 110 is attached. The positioning disk 110 includes a pin 112 which extends from the outer circumference of the disk 110 into a slot 114 of the carrier 44. The carrier 44 is slotted along a line 116 and bent along a fold line 116 so that the neutral filter 42 is mounted at an angle relative to the exit channel 56. In this way, the filter 42 does not reflect light exiting the exit channel 56 back into the channel. As the motor 108 rotates the shaft 109, the disk 110 also rotates and the pin 112 moves within the slot 114 to pivot the carrier 44 about the pivot located on the shaft 38 and move the neutral density filter either from the position shown in Figure 10 to a position where the filter is aligned with the exit channel 56, or vice versa. As the carrier 44 rotates, the shaft 38 also rotates, which in turn causes the armature 40 to rotate about the pivot on the shaft 38. As the armature 40 rotates, the lens 12 moves from the position shown in Figure 8 to a position where the lens is aligned with the entrance channel 55. As this occurs, a lower edge 120 rests on an eccentrically mounted cam 122. The cam 122 is mounted on a shaft 124 of a scanning motor 126. When the lens is generally aligned with the entrance channel 55, the scanning motor 126 is energized to rotate the eccentric cam 122. This rotation causes the lens 12 to constantly move in a small cycle with respect to the entrance channel 55. Thus, when the finger is inserted into the channel 48 and the scanning motor 126 is energized, the lens will move continuously. and in turn continuously move the light entering the entrance channel with respect to the finger.

Die nicht-invasive Überwachungsvorrichtung basiert auf dem Prinzip der Messung des Absorptionsvermögens mittlerer Infrarotstrahlung, die durch einen Teil des Körpers tritt. Nach dem Lambert-Beerschen Gesetz ist die Konzentration der Bestandteile proportional zu einer Proportionalitätskonstante (dem Schwächungskoeffizienten), der Weglänge und dem Absorptionsvermögen (log [1/T], wobei T die Übertragung ist, d.h. das Lichtverhältnis einer gegebenen Wellenlänge, das durch die Matrix übertragen wird). Durch Messen des Absorptionsvermögens bei einer Reihe von vorgegebenen Wellenlängen, von denen ein Teil die Weglänge einschränken wird, ist es möglich, die Konzentration eines gegebenen Bestandteils zu berechnen.The non-invasive monitoring device is based on the principle of measuring the absorbance of mid-infrared radiation passing through a part of the body. According to the Lambert-Beer law, the concentration of the constituents is proportional to a proportionality constant (the attenuation coefficient), the path length and the absorbance (log [1/T], where T is the transmission, i.e. the ratio of light of a given wavelength transmitted through the matrix). By measuring the absorbance at a range of given wavelengths, some of which will limit the path length, it is possible to calculate the concentration of a given constituent.

Es gibt mehrere Wege, auf denen diese Absorptionsvermögens-Messung durchgeführt werden kann, wobei, ohne die vorliegende Erfindung zu begrenzen, zwei Verfahren folgende sind:There are several ways in which this absorbance measurement can be carried out, without limiting the present invention, two methods are as follows:

(1) Verwende das Licht eines Abtast-Monochromators, leite es durch ein ausgewähltes Körperteil und sammle das dadurch übertragene Licht auf einem Siliziumdetektor. Eine zweite Messung beinhaltet eine Messung des Lichtes, das bei Abwesenheit des Körperteils übertragen wird. Aus diesen beiden Messungen kann die Übertragung und somit das Absorptionsvermögen berechnet werden; (2) Verwende eine polychrome Lichtquelle, leite sie durch das zu messende Körperteil, sammle das Licht, richte es parallel auf ein Beugungsgitter und fokussiere die verschiedenen Wellenlängen des Lichtes auf einen linearen Matrixdetektor. Jedes Element der Matrix wird dann die Intensität des Lichtes für ein schmales Wellenlängenband messen. Eine entsprechende Messung in Abwesenheit des Körperteils (Vergleichsabtastung) wird dann die Berechnung des Lichtdurchlaßgrades für jedes Element ermöglichen. Da die verschiedenen Elemente der Matrix unterschiedliche Dunkelverlustströme aufweisen, ist es erforderlich, einen Dunkelstrom aufzunehmen und ihn sowohl von der Probenabtastung als auch von der Vergleichsabtastung vor der Berechnung des Lichtdurchlaßgrades und des Absorptionsvermögens zu subtrahieren.(1) Use the light from a scanning monochromator, pass it through a selected body part and collect the light transmitted through it on a silicon detector. A second measurement involves a measurement of the light transmitted in the absence of the body part. From these two measurements the transmission and hence the absorptivity can be calculated; (2) Use a polychromic light source, pass it through the body part to be measured, collect the light, direct it parallel to a diffraction grating and focus the different wavelengths of light on a linear matrix detector. Each element of the matrix will then measure the intensity of the light for a narrow band of wavelengths. A corresponding measurement in the absence of the body part (comparative scanning) will then calculate the transmittance for each element Since the different elements of the matrix have different dark loss currents, it is necessary to record a dark current and subtract it from both the sample scan and the comparison scan before calculating the transmittance and absorptivity.

In Hinblick auf die Messung des Absorptionsvermögens können eine Reihe von Beobachtungen gemacht werden.With regard to the measurement of absorbance, a number of observations can be made.

Erstens ist, wie bereits angemerkt, die Absorption des Lichtes fur einen spezifizierten Bestandteil bei einer bestimmten Wellenlänge eine Funktion des Schwächungskoeffizienten für den Bestandteil bei dieser Wellenlänge und der effektiven Weglänge.First, as already noted, the absorption of light for a specified component at a particular wavelength is a function of the attenuation coefficient for the component at that wavelength and the effective path length.

Zweitens wird die effektive Weglänge durch eine Kombination der tatsächlichen Weglänge und der Streuung bestimmt.Second, the effective path length is determined by a combination of the actual path length and the scatter.

Drittens neigt der Schwächungskoeffizient dazu, manchmal in Höhe einer Größenordnung zu steigen, wenn die wellenlänge steigt. Die Folge zunehmender Schwächungskoeffizienten ist, daß die effektive Weglänge zur Kompensation verringert werden muß, um die Messungen des Absorptionsvermögens für Standardmeßgeräte innerhalb eines brauchbaren Bereichs zu halten (zum Beispiel, 0,2 - 2,3 OD (OD = Außenabmessung)).Third, the attenuation coefficient tends to increase, sometimes by an order of magnitude, as the wavelength increases. The consequence of increasing attenuation coefficients is that the effective path length must be reduced to compensate in order to keep the absorbance measurements within a useful range for standard measuring instruments (for example, 0.2 - 2.3 OD).

Viertens, bei Wellenlängen über etwa 1600 nm verringert der Schwächungskoeffizient für Wasser die optimale Weglänge auf etwa 1 mm in nicht-streuenden Medien. Da die meisten brauchbaren Stellen für eine Invivo-Messung eine Gewebedicke über 1 oder 2 mm aufweisen, ist die Absorptionsmessung in diesen Fällen und für diese Wellenlängen auf eine Reflexiongradmessung begrenzt. Es sollte bedacht werden, daß bei einer Reflexiongradmessung die Gewebeeindringtiefe etwa das eineinhalbfache der Weglänge beträgt. Dies bereitet Probleme beim Verwenden längerer Wellenlängen, wie unten ausgeführt wird.Fourth, at wavelengths above about 1600 nm, the attenuation coefficient for water reduces the optimal path length to about 1 mm in non-scattering media. Since most useful sites for an in vivo measurement have a tissue thickness of more than 1 or 2 mm, the absorbance measurement in these cases and for these wavelengths is limited to a reflectance measurement. It should be remembered that for a reflectance measurement, the tissue penetration depth is about one and a half times the path length. This presents problems when using longer wavelengths, as discussed below.

Das oben beschriebene Verfahren der Verwendung polychromen Lichtes ist das bevorzugte Verfahren, da eine einzige Schnellabtastung der Matrix dem Benutzer ermöglicht, Daten für alle Wellenlängen zur gleichen Zeit zu erfassen. Der Monochromator gestattet dem Benutzer Daten nur aufeinanderfolgend mit einer durch die Abtastgeschwindigkeit, die Integrationszeit des Detektors und die Anzahl der abgetasteten Wellenlängenschritte bestimmten Geschwindigkeit zu erfassen. Zum Beispiel benötigt ein typischer Monochromator 500 msec, um 680 bis 1150 nm abzutasten. Bei einer Diodenmatrix kann die Abtastung aller Elemente (680 bis 1150) 5 msec dauern. Falls ein Pulsschlag ( 100 msec) vom Herzen die effektive Weglänge und somit das Absorptionsvermögen während der Zeit der Datenerfassung erhöht, werden alle Wellenlängen gleich beeinflußt. Bei einem Monochromator würde der Puls die Weglänge und somit das Absorptionsvermögen selektiv für die Wellenlängen erhöhen, die während des Auftretens des Pulses gemessen werden.The method of using polychromic light described above is the preferred method because a single rapid scan of the array allows the user to acquire data for all wavelengths at the same time. The monochromator allows the user to acquire data only sequentially at a rate determined by the scan speed, the detector integration time, and the number of wavelength steps scanned. For example, a typical monochromator requires 500 msec to scan 680 to 1150 nm. For a diode array, scanning all elements (680 to 1150) may take 5 msec. If a pulse (100 msec) from the heart increases the effective path length and thus the absorbance during the time of data acquisition, all wavelengths will be affected equally. In a monochromator, the pulse would increase the path length and thus the absorbance selectively for the wavelengths measured during the occurrence of the pulse.

Es gibt mehrere Teile des Körpers, an denen die hier diskutierten Messungen durchgeführt werden können. Darin sind für die Übertragung eingeschlossen: Finger, Lippe, Ohrläppchen, eine Hautfalte in der Taille und die Haut zwischen Daumen und Zeigefinger. Für den Reflexionsgrad kann praktisch jede Hautoberfläche verwendet werden. Die Frage der geeigneten Weglänge ist sowohl für den Reflexionsgrad als auch für den Lichtdurchlaßgrad wichtig. Im Falle des Reflexionsgrades wird ein Teil des Streulichtes eventuell zum Detektor zurückreflektiert. In einigen Fällen kann es eine oder mehrere Strukturen geben, die eine hoch reflektierende Oberfläche aufweisen (z.B. die Knochenhaut des Schädels), welche das Licht, nachdem es eine kurze Weglänge abdeckt, zum Detektor zurückreflektiert. Um deutliche Anderungen in der Absorption zu messen, muß eine ausreichende Weglänge durch die Gewebe gegeben sein, bevor das Licht am Detektor gemessen wird.There are several parts of the body where the measurements discussed here can be made. These include, for transmission, the finger, lip, earlobe, a fold of skin at the waist, and the skin between the thumb and forefinger. Virtually any skin surface can be used for reflectance. The question of appropriate path length is important for both reflectance and transmittance. In the case of reflectance, some of the scattered light may be reflected back to the detector. In some cases, there may be one or more structures that have a highly reflective surface (e.g., the periosteum of the skull) that reflects the light back to the detector after it has covered a short path length. To measure significant changes in absorption, a sufficient path length must be used. through the tissue before the light is measured at the detector.

In gleicher Weise muß das Körperteil eine ausreichende Weglänge für den Lichtdurchlaßgrad aufweisen, um brauchbare Absorptionsvermögenswerte zu erzeugen.Similarly, the body part must have a sufficient light transmittance path length to produce useful absorptivity values.

Ungeachtet des zum Messen des Absorptionsvermögens verwendeten Verfahrens besitzt der Detektor inhärente Beschränkungen. In dem Wellenlängenbereich von 700 nm bis 1200 nm werden Siliziumdetektoren üblicherweise verwendet.Regardless of the method used to measure absorbance, the detector has inherent limitations. In the wavelength range from 700 nm to 1200 nm, silicon detectors are commonly used.

Die Funktion dieser Detektoren wurde gewöhnlich für etwa 750 nm optimiert. Dies bedeutet, daß die Spitzenleistung für eine hypothetische Lichtquelle mit einheitlicher Intensität bei allen Wellenlängen bei 750 nm läge. Bei längeren Wellenlängen im Bereich von 1100 nm würde die Reaktion auf etwa drei Prozent der Reaktion bei 750 nm abfallen. Bei kürzeren Wellenlängen würde eine ähnliche Reaktionsverminderung auf etwa drei Prozent bei 300 nm auftreten. Die Reaktionsverminderung bei oberen und unteren Grenzen des Detektors bedeutet, daß die Messung des Absorptionsvermögens in diesen Bereichen gestörter sein wird, d.h. einen zunehmenden Meßfehler besitzt. Da in dieser Patentanmeldung das Absorptionsvermögen bei den längeren Wellenlängen zu messen ist, ist es notwendig, die Ergebnisse mehrerer Abtastungen zu mitteln, um eine bessere Abschätzung des Absorptionsvermögens zu erhalten.The performance of these detectors has usually been optimized for around 750 nm. This means that the peak performance for a hypothetical light source with uniform intensity at all wavelengths would be at 750 nm. At longer wavelengths in the 1100 nm range, the response would drop to about three percent of the response at 750 nm. At shorter wavelengths, a similar reduction in response would occur, to about three percent at 300 nm. The reduction in response at the upper and lower limits of the detector means that the measurement of absorbance in these ranges will be more noisy, i.e. have an increasing measurement error. Since in this patent application the absorbance is to be measured at the longer wavelengths, it is necessary to average the results of several scans to obtain a better estimate of the absorbance.

Licht, das in den Körper einfällt, wird gestreut, und das Licht, welches heraustritt, breitet sich praktisch in jede Richtung aus. Diese Lichtstreuung bedeutet, daß ein begrenzter Teil des Lichtes durch ein Linsensystem aufgefangen werden kann, das an einem Punkt plaziert ist, wo das Licht aus dem Körperteil austritt. Ferner muß das Licht, das zur Beugung auf einer Diodenmatrix aufgefangen wird, parallel gerichtet werden, wodurch das für das Meßinstrument verfügbare brauchbare Licht weiter reduziert wird. Die Folge ist, daß es zum Messen des auf ein Diodengitter fallenden Lichts notwendig ist, das Licht über eine Zeitdauer von etwa 200 Millisekunden zu integrieren. Diese Zeitdauer schafft eine brauchbare Lichtmenge zum Messen des übertragenen Lichtes. Um eine Sättigung des Gitters/Detektors während der Referenzabtastung zu verhindern, ist es erforderlich, in der Referenzstrahlbahn einen Neutralfilter zu plazieren. Das Absorptionsvermögen kann in der üblichen Weise ausgedrückt werden, wobei es durch Addition der Konstanten OD des Neutralfilters bei gegebener Wellenlänge zu dem berechneten Absorptionsvermögen möglich ist, die sowohl aus dem Absorptionsvermögen als auch der Streuung herrührende effektive Gesamtschwärzung anzuzeigen.Light entering the body is scattered, and the light leaving it spreads out in virtually any direction. This light scattering means that a limited part of the light can be captured by a lens system placed at a point where the light exits the body part. Furthermore, the light captured for diffraction on a diode matrix must be directed parallel, which means that the the useful light available to the measuring instrument is further reduced. The consequence is that to measure the light incident on a diode grid it is necessary to integrate the light over a period of about 200 milliseconds. This period of time provides a useful amount of light for measuring the transmitted light. To prevent saturation of the grid/detector during the reference scan it is necessary to place a neutral density filter in the reference beam path. The absorptivity can be expressed in the usual way, and by adding the constant OD of the neutral density filter at a given wavelength to the calculated absorptivity it is possible to indicate the total effective density resulting from both absorptivity and scattering.

Es gibt mehrere Ziele bei der Gestaltung einer Gewebe-Schnittstelle:There are several goals in designing a tissue interface:

(1) Minimierung der Veränderlichkeit und Maximierung der(1) Minimizing variability and maximizing

Wiederholbarkeit der Ablesungen;Repeatability of readings;

(2) Durchleiten des Lichtes durch das gewünschte Körpergewebe;(2) Passing the light through the desired body tissue;

(3) Optimierung der Weglänge und Minimierung ihrer Veränderung zwischen den Objekten; und(3) Optimizing the path length and minimizing its change between objects; and

(4) Maximierung des Lichtdurchsatzes bei der Messung.(4) Maximizing light throughput during measurement.

Die Absorption beginnt an dem Punkt, an dem das Licht in das Gewebe eintritt. Im Falle der Übertragung, wenn das Licht durch das Gewebe tritt, wird mit zunehmender Weglänge mehr und mehr Licht absorbiert. Wenn die Weglänge zu groß ist, verbleibt natürlich sehr wenig Licht für die Messung, und die Berechnung des Absorptionvermögens wird aufgrund von Störungen einem beachtlichen Fehler unterworfen sein.Absorption begins at the point where the light enters the tissue. In the case of transmission, as the light passes through the tissue, more and more light is absorbed as the path length increases. Of course, if the path length is too long, very little light remains for measurement and the calculation of the absorbance will be subject to considerable error due to interference.

Die Konstitution des Gewebes, durch welches das Licht gerichtet wird, bestimmt die Absorption des Lichtes bei den gemessenen Wellenlängen. Falls die zu messenden Bestandteile sich im Blut befinden, ist es vorzuziehen, das Licht durch das unter der Haut liegende Kapillarbett zu schicken. Aus dem gleichen Grund sollten Schichten aus Fett- oder Bindegewebe vermieden werden, um die Absorption in diesen Geweben zu minimieren. Die Fingerspitze wird aus folgenden Gründen für das Körperteil der Wahl gehalten.The constitution of the tissue through which the light is directed determines the absorption of the light at the wavelengths measured. If the components to be measured are in the blood, it is preferable to send the light through the capillary bed beneath the skin. For the same reason, layers of fat or connective tissue should be avoided in order to minimize absorption in these tissues. The fingertip is considered the body part of choice for the following reasons.

Die Form der Eintrittstselle 52 ist kreisförmig und eine vorgeschlagene Größe beträgt 4 mm im Durchmesser. An der Austrittsstelle wird das Licht nahezu gleichmäßig in jede Richtung bis zu 60º von der optischen Bahn gestreut. Da das Licht parallel gerichtet werden soll, wird nur das Licht benutzt, welches in Übereinstimmung mit dem optischen System emittiert wird, so daß die Ebene der Austrittsöffnung weit weniger kritisch ist und in einem Winkel zwischen 45º und 90º zu der optischen Mittelachse angeordnet werden kann. Eine vorgeschlagene Größe für die Austrittsstelle 54 beträgt 4 mm mal 10 mm, wobei die lange Seite parallel zum Finger liegt, um den Bereich zu vergrößern, aus dem das Licht aufgefangen werden kann.The shape of the entrance port 52 is circular and a suggested size is 4 mm in diameter. At the exit port the light is scattered almost equally in any direction up to 60º from the optical path. Since the light is to be collimated, only the light emitted in accordance with the optical system is used, so the plane of the exit port is far less critical and can be located at an angle between 45º and 90º to the central optical axis. A suggested size for the exit port 54 is 4 mm by 10 mm with the long side parallel to the finger to increase the area from which the light can be collected.

Bei idealer Positionierung des Fingers wird die Weglänge für verschiedene Benutzer konstant sein. In der Praxis wird es jedoch aufgrund der Fingerpositionierung noch einige Abweichungen bei der Weglänge für unterschiedliche Benutzer geben. Um sicherzustellen, daß die Messungen des Absorptionsvermögens so reproduzierbar wie möglich sind, ist der Rezeptor so gestaltet, daß für unterschiedliche Einzelpersonen der Finger so übereinstimmend wie möglich in der gleichen Stellung bei wiederholten Gelegenheiten plazierbar ist. Diese Reproduzierbarkeit der Plazierung in dem Rezeptor gilt nicht nur für die Stellung entlang der Fingerlänge, sondern auch für die Lage der Eintrittsstelle und Austrittsstellen in dem Kanal auf den seitlichen Ansichten des Fingers. Diese Reproduzierbarkeit der Fingerplazierung wird am besten durch Schaffung einer Fläche erbracht, auf welcher eine Handfläche abgelegt werden kann, während zur gleichen Zeit die Hand positioniert wird, so daß der Mittelfinger vertikal in den Rezeptor eingeführt werden kann. Wenn der Finger vollständig in den Kanal eingeführt ist, wird die Rolle über den ersten Fingerknöchel einen Druck ausüben.With ideal positioning of the finger, the path length will be constant for different users. In practice, however, there will still be some deviations in the path length for different users due to finger positioning. To ensure that the measurements of the absorbance are as reproducible as possible, the receptor is designed so that for different individuals the finger can be placed as consistently as possible in the same position on repeated occasions. This reproducibility of placement in the receptor applies not only to the position along the length of the finger, but also to the location of the entry point and Exit points in the canal on the lateral views of the finger. This reproducibility of finger placement is best achieved by creating a surface on which a palm can be rested while at the same time positioning the hand so that the middle finger can be inserted vertically into the receptor. When the finger is fully inserted into the canal, the roller will apply pressure over the first knuckle.

Selbst unter idealen Bedingungen wird die Weglänge bei jedem mit dem Herzschlag des Benutzers verbundenen Druckimpuls zunehmen.Even under ideal conditions, the path length will increase with each pressure pulse associated with the user's heartbeat.

Vorzugsweise wird die Hand auf ein Brett gelegt, das sich in einem Winkel von ungefähr 30º zu dem Winkel des Rezeptors befindet. Wenn der Finger eingeführt wird, deckt eine Haube, die vorzugsweise aus einem lichtundurchlässigen Stoff gefertigt ist, die Hand und die Finger während der Durchführung der Messungen ab.Preferably, the hand is placed on a board that is at an angle of approximately 30º to the angle of the receptor. When the finger is inserted, a hood, preferably made of an opaque fabric, covers the hand and fingers while the measurements are being taken.

Vorzugsweise wird eine konstante Torsionsfeder verwendet, um bei Fingern unterschiedlicher Größe einen konstanten Druck auf dem Finger zu halten. Eine Blattfeder könnte auch verwendet werden, jedoch wird sich der auf den Finger ausgeübte Druck mit der Größe des Fingers ändern.Preferably, a constant torsion spring is used to maintain a constant pressure on the finger for fingers of different sizes. A leaf spring could also be used, but the pressure applied to the finger will change with the size of the finger.

Die Kombination der auf den ersten Knöchel des Fingers drückenden Rolle und der Form des Kanals führt dazu, daß der Finger in die Form des Kanals geformt wird.The combination of the roller pressing on the first knuckle of the finger and the shape of the channel results in the finger being molded into the shape of the channel.

Eine Mittelwertbildung einer Anzahl von Messungen bei einer bestimmten Wellenlänge wird die Störung minimieren und eine bessere Abschätzung des wahren "Wertes" des Absorbtionsvermögens bei der bestimmten für die Mittelwertbildung gewählten Wellenlänge ergeben. Die gleiche Mittelwertannäherung kann verwendet werden, um eine bessere Abschätzung des "wahren" Finger- Absorbtionsvermögens für eine bestimmte Wellenlänge zu geben, indem die Einflüsse der Varuerbarkeit der Fingerplazierung und Fingerform herausgemittelt werden. Es gibt zwei Wege, die zur Durchführung dieser Mittelwertbildung verwendet werden können.Averaging a number of measurements at a particular wavelength will minimize the interference and give a better estimate of the true "value" of the absorbance at the particular wavelength chosen for averaging. The same averaging approach can be used to give a better estimate of the "true" finger absorbance for a particular wavelength by eliminating the effects of variability in finger placement. and finger shape are averaged out. There are two ways that can be used to perform this averaging.

Ein Weg besteht darin, den Finger wiederholt in die Lichtbahn einzubringen und jedesmal eine Messung durchzuführen. Dieser Weg ist natürlich zeitaufwendig und für die Person ermüdend. Der zweite Weg beinhaltet eine gewisse Form der mechanischen Bewegung des Fingers oder der Lichtbahn, was die Notwendigkeit beseitigt, den Finger während der Messung aus dem Meßinstrument zu bewegen.One way is to repeatedly place the finger in the light path and take a measurement each time. This way is obviously time consuming and tiring for the person. The second way involves some form of mechanical movement of the finger or light path, which eliminates the need to move the finger out of the measuring instrument during the measurement.

Es ist möglich, den Finger der Person relativ zu der Lichtbahn zu bewegen, was ein wiederholtes Einbringen des Fingers simulieren und eine Mittelwertbildung der Ergebnisse ermöglichen würde. Bei diesem Vorgang ist es wichtig, daß die Positionierung des Fingers in der Lichtbahn in einer so nicht-systematischen Weise wie möglich ausgeführt wird; andernfalls könnte ein systematischer Fehler in dem Mittelwert auftreten. Eine Umrechnung der Bewegung auf Zufallszeichen kann durch zufällige Varuerung der Zeitdauer ausgeführt werden, während welcher der Finger bewegt wird. Es gibt zwei Wege, auf denen sich der Finger in dieser Weise bewegen kann:It is possible to move the subject's finger relative to the light path, which would simulate repeated insertion of the finger and allow an average of the results. In this process, it is important that the positioning of the finger in the light path is carried out in as non-systematic a manner as possible; otherwise a systematic error in the average could occur. Conversion of the movement to random characters can be carried out by randomly varying the length of time the finger is moved. There are two ways in which the finger can move in this manner:

(a) Bewegungen zwischen den Messungen. Dies kann vollführt werden durch Bewegen des Fingers, anschließendes Abtasten des Fingers zum Aufnehmen einer mittleren Absorption, Wiederbewegen des Fingers, erneutes Abtasten und Wiederholen dieses Vorgangs so oft wie gewünscht, um eine gemittelte Plazierung zu erzielen; und(a) Movement between measurements. This can be accomplished by moving the finger, then scanning the finger to take an average absorption, moving the finger again, scanning again, and repeating this process as many times as desired to achieve an averaged placement; and

(b) Es ist auch möglich, den Finger kontinuierlich zu bewegen und abzütasten, so daß ein Mittelwert gleichzeitig sowohl für die Bewegung als auch für die Abtastung gebildet und dadurch die Zeit reduziert wird, die zum Erfassen der notwendigen Daten benötigt wird. Die Gefahr dieses Weges ist, daß die Synchronität der Abtastungs- und Bewegungsgeschwindigkeit die gemittelten Ergebnisse verfälscht.(b) It is also possible to move and scan the finger continuously, so that an average is formed simultaneously for both the movement and the scanning, thereby reducing the time required to capture the necessary data is needed. The danger of this approach is that the synchronicity of the sampling and movement speed distorts the averaged results.

Da die Bewegung des Fingers in bezug auf die optische Bahn die gleiche ist wie die Bewegung der optischen Bahn, können die Ergebnisse der Fingerbewegung auch durch Bewegen der optischen Bahn entweder als Ganzes oder als Teil erreicht werden. In der Tat haben Tests gezeigt, daß es einfach durch Ausführen kleiner Bewegung unter Verwendung der Einzellinse, die das Licht auf den Finger fokussiert, möglich ist, die Fingerstellung in einer Weise zu mitteln, die der wiederholten Plazierung des Fingers entspricht.Since the movement of the finger with respect to the optical path is the same as the movement of the optical path, the results of the finger movement can also be achieved by moving the optical path either as a whole or as a part. In fact, tests have shown that simply by making small movements using the single lens that focuses the light on the finger, it is possible to average the finger position in a manner that corresponds to the repeated placement of the finger.

Die Lichtbahn kann gegenüber dem Finger variiert werden, so daß ungeachtet wie der Finger positioniert ist, die Lichtbahn durch den Finger gemittelt werden kann, um die Abweichung zwischen wiederholten Messungen zu verringern. Vorzugsweise wird die Lichtbahn durch Verändern des Brennpunktes des in den Finger einfallenden Lichtes variiert. Parallelgerichtetes Licht wird auf eine Linse gerichtet, welche das Licht auf den Finger fokussiert, wobei die Plazierung der Linse in dem parallelgerichteten Strahl durch einen exzentrischen Nocken variiert wird, wenn Messungen durchgeführt werden. Das Licht wird nach Eintreten in den Finger gestreut. Ein Teil des Lichtes wird absorbiert, ein Teil wird gestreut und reflektiert und der verbleibende Teil wird durch den Finger übertragen. Von dem durch den Finger übertragenen Licht wird ein Anteil durch ein optisches System gesammelt, parallel gerichtet, durch ein Beugungsgitter geleitet und auf einen linearen Matrixdetektor fokussiert. Das Absorptionsvermögen wird berechnet, indem das durch den Finger übertragene Licht als Prozentsatz des zum Anstrahlen des Fingers verwendeten Lichtes ausgedrückt wird.The light trajectory can be varied relative to the finger so that regardless of how the finger is positioned, the light trajectory through the finger can be averaged to reduce the variation between repeated measurements. Preferably, the light trajectory is varied by changing the focal point of the light entering the finger. Collated light is directed to a lens which focuses the light onto the finger, the placement of the lens in the collimated beam being varied by an eccentric cam as measurements are taken. The light is scattered after entering the finger. Some of the light is absorbed, some is scattered and reflected, and the remaining part is transmitted through the finger. Of the light transmitted through the finger, a portion is collected by an optical system, collimated, passed through a diffraction grating, and focused onto a linear array detector. The absorptivity is calculated by expressing the light transmitted through the finger as a percentage of the light used to illuminate the finger.

Wenn der Finger entnommen wird, um für Kalibrierungszwecke eine Messung der Referenzlichtintensität zu ermöglichen, ist es vorzuziehen, parallelgerichtetes Licht durch den Finger- Rezeptor zu leiten. Um die Referenzmessung durchzuführen, bewegt der zweite Motor die Abtastlinse 12 kurz vorher aus dem parallelgerichteten Lichtstrahl. Der parallelgerichtete Strahl verläuft durch die Eintrittsstelle und die Austrittsstelle des Rezeptors, die mit dem optischen System fluchten. Da das den Rezeptor passierende Licht eine viel größere Intensität aufweist, wenn der Finger entnommen ist, ist es erforderlich, einen Neutralfilter in der Bahn des Referenzstrahlrs zu positionieren, um eine Sättigung des linearen Matrixdetektors zu verhindern. Dies wird durch Verwendung des zweiten Motors vollführt, so daß der Filter zur gleichen Zeit kurz hinter dem Austrittskanal in Stellung gebracht wird, wenn die Fokussierlinse aus der Lichtbahn entfernt wird. Da die Schwächung des Neutralfilters eine Konstante ist, kann die Messung des Absorptionsvermögens in relativen Termen ausgedrückt oder durch Addition der Konstante zu allen Ablesungen des Absorptionsvermögens berechnet werden.When the finger is removed to allow a measurement of the reference light intensity for calibration purposes, it is preferable to pass collimated light through the finger receptor. To make the reference measurement, the second motor moves the scanning lens 12 just beforehand out of the collimated light beam. The collimated beam passes through the receptor's entrance and exit ports, which are aligned with the optical system. Since the light passing through the receptor is much more intense when the finger is removed, it is necessary to position a neutral density filter in the path of the reference emitter to prevent saturation of the linear array detector. This is accomplished by using the second motor so that the filter is positioned just behind the exit channel at the same time that the focusing lens is removed from the light path. Since the attenuation of the neutral density filter is a constant, the absorptivity measurement can be expressed in relative terms or calculated by adding the constant to all the absorptivity readings.

Alternativ kann ein optisches Zweistrahlsystem verwendet werden; und zum Zwecke der Aufnahme einer Referenzmessung kann ein Teil des Lichtes durch das gleiche Lichtsammelsystem, das mit dem Rezeptor verwendet wird, um den Rezeptor herumgespiegelt werden. Da nur ein Teil des Lichtes reflektiert wird, kann die Lichtintensität durch Verringerung der reflektieren Lichtmenge reduziert und der Neutralfilter eliminiert werden.Alternatively, a two-beam optical system can be used and, for the purpose of taking a reference measurement, a portion of the light can be reflected around the receptor by the same light collection system used with the receptor. Since only a portion of the light is reflected, the light intensity can be reduced by reducing the amount of light reflected and the neutral density filter can be eliminated.

Claims (22)

1. Finger-Rezeptor (2) zur Verwendung mit einer nicht- invasiven Überwachungsvorrichtung zum Bestimmen der Konzentrationen von diversen Blut- oder Gewebekomponenten, wobei der Rezeptor mit einer Lichtquelle zur Aufnahme von Fingern (4) von diversen Benutzern verwendet wird und eine Basis (46) aufweist, die einen Längskanal (48) enthält, welcher zur individuellen Aufnahme von Fingern dimensioniert ist, wobei der Kanal eine Mündung (50) zur Aufnahme des Fingers und eine Innenfläche (86) mit zwei Seiten und einer Eintrittsstelle (52) für eine Lichtbahn auf einer Seite sowie einer Austrittsstelle (54) für die Lichtbahn auf einer anderen Seite aufweist, sich die Innenfläche zwischen der Eintrittsstelle und der Austrittsstelle erstreckt, die Eintrittsstelle und die Austrittsstelle so dimensioniert und angeordnet sind, daß mindestens ein Teil des die Eintrittsstelle passierenden-Lichtes an der Austrittsstelle aufgefangen wird, und der Rezeptor Abtasteinrichtungen (74) aufweist, um zu bestimmen, ob ein Finger richtig im Kanal positioniert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal eine feste Querschnittsform besitzt, daß sich die Innenfläche zwischen der Eintrittsstelle und der Austrittsstelle erstreckt und eine Zone bildet und daß die Zone eine solche Querschnittsform aufweist, daß Finger unterschiedlicher Größen, die einzeln richtig in den Kanal eingesetzt worden sind, die zwischen der Eintrittsstelle und der Austrittsstelle befindliche Kanalzone vollständig ausfüllen, so daß kein Licht von der Eintrittsstelle die Austrittsstelle erreichen kann, ohne den im Rezeptor angeordneten Finger von der Eintrittsstelle zur Austrittsstelle zu passieren, wobei das von der Lichtquelle stammende Licht eine optische Bahn von der Eintrittsstelle zur Austrittsstelle bildet.1. Finger receptor (2) for use with a non-invasive monitoring device for determining the concentrations of various blood or tissue components, the receptor being used with a light source for receiving fingers (4) from various users and having a base (46) containing a longitudinal channel (48) which is dimensioned for individually receiving fingers, the channel having an opening (50) for receiving the finger and an inner surface (86) with two sides and an entry point (52) for a light path on one side and an exit point (54) for the light path on another side, the inner surface extending between the entry point and the exit point, the entry point and the exit point being dimensioned and arranged such that at least a portion of the light passing through the entry point is captured at the exit point, and the receptor having sensing means (74) for determining whether a finger is correctly positioned in the channel, characterized in that the channel has a fixed cross-sectional shape, that the inner surface extends between the entry point and the exit point and forms a zone and that the zone has a cross-sectional shape such that fingers of different sizes, individually correctly inserted into the channel, completely fill the channel zone located between the entry point and the exit point, so that no light from the entry point can reach the exit point without passing through the finger arranged in the receptor from the entry point to the exit point, the light originating from the light source forming an optical path from the entry point to the exit point. 2. Rezeptor nach Anspruch 1, bei dem Einrichtungen zum Reduzieren des Intensitätsniveaus der Lichtquelle vorgesehen sind, wenn unter Verwendung der Überwachungsvorrichtung eine Bezugsmessung durchgeführt wird.2. A receptor according to claim 1, wherein means are provided for reducing the intensity level of the light source when a reference measurement is made using the monitoring device. 3. Rezeptor nach Anspruch 1, bei dem der Kanal eine Querschnittsform mit einem Boden, der sich in kontinuierlicher Weise bis zu einer ersten Seite (62) und einer zweiten Seite (64) krümmt, aufweist, daß die erste Seite mit der darin angeordneten Eintrittsstelle versehen ist und relativ steif ist und daß die zweite Seite mit der darin angeordneten Austrittsstelle versehen ist und eine im Vergleich zur ersten Seite geringe Steigung aufweist.3. Receptor according to claim 1, wherein the channel has a cross-sectional shape with a bottom that curves in a continuous manner to a first side (62) and a second side (64), that the first side is provided with the entry point arranged therein and is relatively rigid and that the second side is provided with the exit point arranged therein and has a small slope compared to the first side. 4. Rezeptor nach Anspruch 3, bei dem Einrichtungen zum Bewegen der optischen Bahn relativ zum Finger vorgesehen sind, wenn Licht von der Lichtquelle entlang der Lichtbahn geleitet wird.4. A receptor according to claim 3, wherein means are provided for moving the optical path relative to the finger as light from the light source is directed along the light path. 5. Rezeptor nach Anspruch 1, bei dem Druckeinrichtungen vorgesehen sind, um den Finger geringfügig in eine geeignete Position zu drücken, wenn er in den Kanal eingesetzt wird, wobei der ausgeübte Druck ausreichend groß ist, um den Blutdurchfluß im Finger zu verlangsamen, jedoch nicht zu stoppen, und das Blut benachbart zur Eintrittsstelle und Austrittsstelle zu konzentrieren.5. Receptor according to claim 1, wherein pressure means are provided to slightly press the finger into a suitable position when it is inserted into the channel, the pressure exerted being sufficient large enough to slow but not stop blood flow in the finger and to concentrate blood adjacent to the entry and exit points. 6. Rezeptor nach Anspruch 4, bei dem die Einrichtungen zum Bewegen der optischen Bahn relativ zum Finger durch eine bewegbare Linse (12) gebildet sind, welche zwischen der Lichtquelle und dem Finger montiert ist, wenn der Finger richtig in den Kanal eingesetzt worden ist.6. Receptor according to claim 4, in which the means for moving the optical path relative to the finger are formed by a movable lens (12) which is mounted between the light source and the finger when the finger has been properly inserted into the channel. 7. Rezeptor nach Anspruch 2, bei dem die Linse an einer Welle (38) montiert ist, die mit einem Abtastmotor (126) verbunden und beweglich ist, wobei der Motor die Linse relativ zum Finger bewegt, wenn die Überwachungsvorrichtung in Betrieb und der Finger richtig in den Kanal eingesetzt worden ist.7. A receptor according to claim 2, wherein the lens is mounted on a shaft (38) connected to and movable by a scanning motor (126), the motor moving the lens relative to the finger when the monitoring device is in operation and the finger has been properly inserted into the channel. 8. Rezeptor nach Anspruch 7, bei dem die Einrichtungen zum Reduzieren des Niveaus der Lichtintensität durch ein Filter (42) gebildet sind, das zwischen der Lichtquelle und der Überwachungsvorrichtung montiert ist.8. Receptor according to claim 7, in which the means for reducing the level of light intensity are formed by a filter (42) mounted between the light source and the monitoring device. 9. Rezeptor nach Anspruch 8, bei dem das Filter an der gleichen Welle wie die Linse montiert, jedoch gegenüber der Linse versetzt ist, so daß das Filter bei der Bewegung der Welle durch einen Motor (108), um die Linse zwischen der Lichtquelle und dem Finger anzuordnen, nicht zur Reduzierung der Lichtintensität angeordnet ist, und bei einer Bewegung der Welle durch den Motor, um das Filter so anzuordnen, daß es die Lichtintensität vom Rezeptor reduziert, die Linse nicht zwischen der Lichtquelle und dem Finger angeordnet ist.9. A receptor according to claim 8, wherein the filter is mounted on the same shaft as the lens, but is offset from the lens so that when the shaft is moved by a motor (108) to position the lens between the light source and the finger, the filter is not positioned to reduce the light intensity, and when the shaft is moved by the motor to position the filter to reduce the light intensity from the receptor, the lens is not positioned between the light source and the finger. 10. Rezeptor nach Anspruch 1, bei dem die Abtasteinrichtungen so angeschlossen sind, daß sie die Überwachungsvorrichtung automatisch aktivieren, wenn der Finger richtig im Kanal angeordnet ist.10. A receptor according to claim 1, wherein the sensing means are connected to automatically activate the monitoring device when the finger is properly positioned in the channel. 11. Rezeptor nach Anspruch 1, bei dem eine Plattform (102) außerhalb des Kanales angeordnet ist, um eine Hand des Benutzers zu lagern, so daß die Bewegung des Fingers der Hand während des Betriebes der Überwachungsvorrichtung minimiert wird.11. A receptor according to claim 1, wherein a platform (102) is arranged outside the channel for supporting a hand of the user so that the movement of the finger of the hand is minimized during operation of the monitoring device. 12. Rezeptor nach Anspruch 2, bei dem die Einrichtungen zum Reduzieren des Niveaus der Lichtintensität durch ein Filter (42) gebildet sind, das in einer Bahn des Lichtes angeordnet ist.12. Receptor according to claim 2, in which the means for reducing the level of light intensity are formed by a filter (42) arranged in a path of the light. 13. Rezeptor nach Anspruch 2, bei dem die Einrichtungen zum Reduzieren des Niveaus der Lichtintensität Reflektionseinrichtungen sind, mittels denen ein Teil des Lichtes überwacht werden kann.13. A receptor according to claim 2, wherein the means for reducing the level of light intensity are reflection means by means of which a portion of the light can be monitored. 14. Rezeptor nach Anspruch 2, bei dem die Einrichtungen zum Reduzieren des Niveaus der Lichtintensität durch eine Reduktion der Integrationszeit bei der Durchführung einer Messung realisiert sind.14. Receptor according to claim 2, in which the means for reducing the level of light intensity are realized by a reduction of the integration time when performing a measurement. 15. Rezeptor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem der Kanal unter einem Winkel von etwa 30º gegenüber der Horizontalen angeordnet ist.15. Receptor according to one of claims 1 or 2, in which the channel is arranged at an angle of about 30º to the horizontal. 16. Rezeptor nach Anspruch 13, bei dem die Reflektionseinrichtungen durch eine Reihe von Reflektoren gebildet sind, die einen Teil des Lichtes von der Lichtquelle um den Rezeptor reflektieren, so daß die von der Überwachungsvorrichtung empfangene Lichtmenge in der Intensität reduziert ist.16. A receptor according to claim 13, wherein the reflecting means are formed by a series of reflectors which reflect a portion of the light from the light source around the receptor so that the The amount of light received by the monitoring device is reduced in intensity. 17. Rezeptor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem ein Plungerkolben gleitend im Kanal montiert ist, der federbelastet und in Richtung auf die Öffnung vorgespannt ist, so daß der Plungerkolben vom Finger von der Öffnung weggedrückt wird, wenn der Finger in den Plungerkolben eingesetzt wird, wobei die Abtasteinrichtungen ausgelöst werden, wenn der Finger richtig in der Öffnung angeordnet ist.17. A receptor according to claim 1 or 2, wherein a plunger is slidably mounted in the channel which is spring loaded and biased towards the opening so that the plunger is urged away from the opening by the finger when the finger is inserted into the plunger, the sensing means being triggered when the finger is properly positioned in the opening. 18. Rezeptor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem die Druckeinrichtungen durch eine Rolle (16) gebildet sind, die drehbar an einem durch eine Torsionsfeder belasteten Anker (59), der in Richtung auf den Kanal vorgespannt ist, montiert und so angeordnet ist, daß sie mit dem Finger in Kontakt tritt, wenn dieser eingeführt und im Kanal angeordnet ist.18. Receptor according to one of claims 1 or 2, in which the pressure means are formed by a roller (16) rotatably mounted on an armature (59) loaded by a torsion spring which is biased towards the channel and arranged to come into contact with the finger when the latter is inserted and arranged in the channel. 19. Rezeptor nach Anspruch 1, bei dem die Lichteintrittsstelle in den Kanal Kreisform besitzt und die Lichtaustrittsstelle aus dem Kanal eine längliche Form besitzt und größer als die Eintrittsstelle ist.19. Receptor according to claim 1, wherein the light entry point into the channel has a circular shape and the light exit point from the channel has an elongated shape and is larger than the entry point. 20. Rezeptor nach Anspruch 19, bei dem ein Eintrittskanal (55) durch die Basis in Richtung auf den Kanal konvergiert und ein Austrittskanal (56) eine konstante Größe vom Kanal durch die Basis besitzt.20. A receptor according to claim 19, wherein an entry channel (55) through the base converges toward the channel and an exit channel (56) has a constant size from the channel through the base. 21. Rezeptor nach Anspruch 20, bei dem die Eintrittsstelle in drei Stufen konvergiert, wobei die Seitenwände der Eintrittsstelle parallel zueinander angeordnet sind.21. A receptor according to claim 20, wherein the entry point converges in three stages, the side walls of the entry point being arranged parallel to each other. 22. Rezeptor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem der Finger des Benutzers einen Fingerknochen (88) besitzt und der Kanal so dimensioniert ist, daß die Zone wesentlich kleiner ist als der Finger und so geformt ist, daß die sich zwischen der Eintrittsstelle und der Austrittsstelle erstreckende Lichtbahn in der Nähe des Bodens des Kanales unter dem Fingerknochen angeordnet ist, wenn der Finger richtig in den Kanal eingesetzt worden ist.22. Receptor according to one of claims 1 or 2, in which the user's finger has a phalanx (88) and the channel is dimensioned such that the zone is substantially smaller than the finger and is shaped such that the light path extending between the entry point and the exit point is located near the bottom of the channel under the phalanx when the finger is properly inserted into the channel.
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