DE69530338T2

DE69530338T2 - Flexibles Multi-Parameter-Kabel

Info

Publication number: DE69530338T2
Application number: DE69530338T
Authority: DE
Inventors: Thomas K. Naylor; Helen Connelly Crouse; Edwin Muz
Original assignee: Siemens Medical Solutions USA Inc
Current assignee: Draeger Medical Systems Inc
Priority date: 1994-06-03
Filing date: 1995-05-24
Publication date: 2004-02-05
Anticipated expiration: 2015-05-25
Also published as: EP0685239B1; CA2150779C; EP0685239A3; CA2150779A1; US5491299A; EP0685239A2; ES2197173T3; DE69530338D1

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein flexibles Multiparameterkabel, das eine Anzahl unterschiedlicher Leiterarten aufweist und Signale leitet, die zu einer Anzahl unterschiedlicher Arten erfasster Parameter in Beziehung stehen. Sie betrifft insbesondere ein Mehrleiter-Patientenüberwachungskabel, das beispielsweise Elektrokardiogrammsignale, Atmungssignale, Temperatursignale und Pulsoximetriesignale führt, die sich auf zahlreiche verschiedene Arten erfasster physiologischer Zustände eines Patienten beziehen.
Hintergrund der Erfindung
In Krankenhäusern und anderen Einrichtungen der Gesundheitsfürsorge ist es häufig erforderlich, zahlreiche verschiedene Arten medizinischer Daten eines Patienten fortlaufend zu sammeln und zu analysieren. Diese Daten können Elektrokardiogrammsignale (EKG), die Körpertemperatur, den Blutdruck, die Atmung, die Sauerstoffsättigung im Blut und weitere beobachtete Körperparameter umfassen.
Medizinische Überwachungssysteme fallen normalerweise in eine von zwei allgemeinen Kategorien, nämlich Multiparametersysteme zum Überwachen, Aufzeichnen und Darstellen aller gewünschten Daten, und kleine tragbare Systeme, die einen oder zwei der verschiedenen physiologischen Patientenparameter überwachen. Die Multiparameterüberwachung wird in der Regel in Einrichtungen mit höherer Versorgungsstufe bereitgestellt, z. B. Intensivstationen oder Krankenhaus-Operationsälen. Dies führt meist zu zahlreichen Kabeln, die zwischen dem Patienten und dem Monitor verlaufen. Es können zwei bis fünf Kabel für das EKG, zwei für das Herzminutenvolumen, drei für die Temperatur, sechs für die nichtinvasive Pulsoximetrie usw. sein. Diese Kabelanordnung stört die Bewegung des Personals am Patienten und bildet zudem ein unerwünschtes Hindernis, falls der Patient rasch aus einer Position in eine andere befördert werden muss, z. B. von seinem Zimmerbett in einen Operationsraum oder eine Intensivstation.
1a zeigt eine übliche herkömmliche Anordnung, bei der ein Patient 2 zahlreiche Sensorleitungen aufweist, beispielsweise die EKG-Leitungen 4, die nichtinvasiven Pulsoximetrieleitungen 6, die Temperaturleitungen 8 und einen Luftschlauch 10 für die nichtinvasive Blutdruckmessung. Alle Leitungen sind zwischen die entsprechenden Sensoreinrichtungen am Patienten 2 und die jeweiligen Monitorkabel 12, 14, 16 und 18 geschaltet. Jedes Monitorkabel 12–18 umfasst in der Regel einen Stecker an einem Ende, der in einen Patientenmonitor 20 eingesetzt ist, und einen Stecker an seinem anderen Ende, der mit den Sensorleitungen 4–10 verbunden ist, die an den Patienten angeschlossen sind.
Ein herkömmlicher Ansatz zur Handhabung der zahlreichen unterschiedlichen Leiter- und Kabeltypen in einem Patientenüberwachungssystem ist beispielsweise im Schweizer Patent 524,992 und in EPO 0 466 272 dargestellt. In diesen Publikationen zum Stand der Technik ist angegeben, dass eine einzige Verbindungsbox alle an den Patienten angeschlossenen Leitungen aufnimmt, die mit den einzelnen Patientensensoren verbunden sind, und dass ein gemeinsames Ausgangskabel der Verbindungsbox vorhanden ist, das an den Patientenmonitor angeschlossen wird.
Das US-Patent 4,280,507 beschreibt einen Kabelbaum zum Verbinden der Eingänge eines EKG-Geräts mit am Patienten befestigten Elektroden. Der verteilte Widerstand der abgeschirmten leitenden Polymerleitungen mit Kohlenstoffzusatz schützt das EKG-Gerät vor hochenergetischen Impulsen, die ein Defibrillator an einen Patienten abgibt. Die Leitungen und ihre Abschirmungen sind mit dem EKG-Gerät über einen Bügel und ein Anschlusskabel verbunden. Das Anschlusskabel umfasst einen Mittenabschnitt, der sich entlang der Länge des Anschlusskabels erstreckt. Der Mittenabschnitt ist von einer leitenden Abschirmhülle umgeben und enthält eine Anzahl isolierter Leitungen.
Obgleich der Aufbau eines einzelnen Ausgangskabels in diesen Patenten nicht offenbart ist, darf man annehmen, dass es sich lediglich um die Bündelung der einzelnen Patientenkabel in eine einzige umschlossene Struktur handelt, siehe beispielsweise 1b. Das Bündeln ist eine herkömmliche Technik der Kabelhandhabung, siehe beispielsweise das US-Patent Re 27,206. Der Gebrauch eines einzigen Ausgangskabels verbessert natürlich die Kabelhandhabung; bei einem solchen System treten aber ernsthafte elektrische und mechanische Probleme auf. Beispielsweise sind die EKG-Sensoren mit der Haut des Patienten verbunden, und sie nehmen leicht Signale mit sehr hoher Spannung und/oder hoher Frequenz auf, falls der Patient elektrochirurgisch behandelt wird oder eine Defibrillierung nötig wird. Unter diesen Umständen können die Signale mit hoher Spannung, die die EKG-Leitungen aufnehmen, zu elektromagnetischen Störungen (EMI, EMI = ElectroMagnetic Interference) führen, die den Leitungen eingeprägt werden können, die die anderen gefühlten Patientensignale führen und dadurch diese anderen Signale stören oder sonstwie beschädigen. Zudem beachte man, dass es beispielsweise beim Durchführen einer Pulsoximetrieerfassung erforderlich ist, relativ starke Stromimpulssignale an die Oximetriesensoreinrichtung zu liefern, und man muss ein rauschempfindliches Empfangssignal mit sehr geringem Pegel erfassen und an den Monitor zurückführen. Bündelt man EKG-Kabel in enger Nachbarschaft mit Pulsoximetriekabeln, so können die starken Stromimpulse auf den Pulsoximetrieleitungen elektrische Störungen auf den EKG-Signalleitungen erzeugen. Umgekehrt können die Signale mit hoher Spannung die Daten in den sehr empfindlichen Pulsoximetrie-Empfangsleitungen beschädigen. Zudem können auch die EKG-Leitungen untereinander übersprechen, weil sie gebündelt sind, und dadurch die Gleichtaktunterdrückung auf einem Paar EKG-Leitungen bezüglich eines anderen Paars verschlechtern. Weiterhin kann die Aufnahme von Hochspannungs-Defibrillatorimpulsen durch die EKG-Leitungen einen Durchbruch der Spannungsisolation zwischen den eng benachbarten Stiften des Kabelsteckers an der Schnittstelle Kabel/Monitor bewirken. Aufgrund dieser elektrischen Probleme kann ein Einzelkabel, das lediglich eine Bündelung der einzelnen Patientenparameterkabel enthält, so dass sie in einer einzigen Hülle enthalten sind, den Anforderungen möglicherweise nicht gerecht werden. Zusätzlich kann unter mechanischen Gesichtspunkten ein Kabel nach 1b relativ schwer, dick, unflexibel und sperrig sein, weil in jedem Patientenkabel zahlreiche individuelle Abschirmungen und Außenmäntel enthalten sind, und weil zahlreiche Zwischenraumfüller erforderlich sind, die man hinzufügt, um die Form des Kabels zu verbessern, die jedoch unangenehmerweise das Kabel schwerer und unflexibler machen. Aufgrund der eigenständigen und unsymmetrisch beabstandeten Anordnung der Kabelbündel muss jedes Bündel und jede Leitung in jedem Bündel so konstruiert werden, dass die bestmögliche Beständigkeit gegen Biegeschäden gegeben ist. Dadurch steigen die Kosten und die Komplexität des Multiparameterkabels notwendig an.
Eine andere Lösung für die Probleme mit Multiparameterkabeln wäre das Bereitstellen einer aktiven elektrischen Signalverarbeitung innerhalb der Verbindungsbox, die die zahlreichen Patientenparametersignale auf einen einzigen Ausgangsleiter oder ein Koaxialkabel multiplexen würde. Der Monitor würde die Signale empfangen und demultiplexen. Dies scheint eine zufriedenstellende Lösung zu sein; die Verbindungsbox wird dann jedoch eine wesentlich teurere Vorrichtung, und ihre Größe und ihr Leistungsbedarf nehmen unerwünscht zu, und die Zuverlässigkeit nimmt ab. Da die Verbindungsbox am freien Ende des Kabels angeordnet ist, wird sie zudem leicht auf den Fußboden usw. geworfen, wenn sie vom Patienten abgetrennt wird. Daher sind die Größe, das Gewicht, die Flexibilität und die Haltbarkeit (ebenso wie die Kosten) sehr wichtige Gesichtspunkte.
Folglich wünscht man, ein Mehrleiterkabel bereitzustellen, das die Kontinuität der elektrischen Signalübertragungseigenschaften der Leitungen gewährleistet, die an zahlreiche unterschiedliche Parametersensoren angeschlossen sind, falls diese Leitungen zu einem einzigen Mehrleiterkabel zusammengefasst werden. Gleichzeitig soll ein Übersprechen der Signale verhindert werden. Man wünscht auch, dass dieses Kabel flexibel und leicht ist, dass es einen geringen Durchmesser hat, und dass es kostengünstig und relativ einfach aufzubauen ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der Erfindung wird ein Multiparameterkabel für den Gebrauch beim Anschließen isolierter Leitungen von einer Anzahl unterschiedlicher Sensorarten an eine Überwachungsvorrichtung bereitgestellt, umfassend eine erste rohrförmige Hülle, die einen Mittenbereich des Multiparameterkabels bestimmt, der Signale an eine erste Sensorart führt und/oder von dort abnimmt, und eine elektrisch leitende zweite rohrförmige Hülle, die den Mittenbereich mit einem gegebenen Abstand symmetrisch umgibt und so einen äußeren Bereich bestimmt, der zahlreiche isolierte Leitungen enthält, die mit einer zweiten Sensorart verbunden sind. Die mit der zweiten Sensorart verbundenen isolierten Leitungen sind in einer einzigen Schicht benachbart zueinander im äußeren Bereich angeordnet und enthalten einen elektrisch leitenden Außenmantel, der elektrisch mit der zweiten rohrförmigen Hülle verbunden ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung werden eine Anzahl isolierter Leitungen, die mit einer dritten Sensorart verbunden sind, ebenfalls in einer einzigen Schicht benachbart zueinander im äußeren Bereich angeordnet, wobei die mit der dritten Sensorart verbundenen isolierten Leitungen einen isolierenden Außenmantel aufweisen, und die Außenmäntel aller isolierten Leitungen, die sowohl mit der zweiten als auch der dritten Sensorart verbunden sind, die sich im äußeren Bereich befinden, einen Außendurchmesser aufweisen, der im Wesentlichen gleich groß ist. Ferner ist der Außendurchmesser gleich dem gegebenen Abstand zwischen der ersten und der zweiten rOhrförmigen Hülle.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die erste Hülle ebenfalls elektrisch leitend und teilt dadurch das Multiparameterkabel in drei elektrisch isolierte Bereiche, nämlich den Mittenbereich und zwei Teile im äußeren Bereich, wovon einer den Teil des äußeren Bereichs umfasst, in dem die Leitungen der zweiten Art benachbart zueinander angeordnet sind, und der andere Bereich den Rest des äußeren Bereichs darstellt. Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft, da nur zwei leitende Abschirmungen, nämlich die erste und die zweite leitende Hülle erforderlich sind. Dadurch werden die Abschirmanforderungen für jeden einzelnen Leiter geringer als sie normalerweise wären, wenn Signalleitungen in einem gemeinsamen Kabel eng gebündelt werden. Die verringerten Abschirmanforderungen für die einzelnen Leiter führen zu geringeren Kosten, geringerem Gewicht und einem kleineren und flexibleren Multiparameterkabel.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die im Mittenbereich enthaltenen Signalleitungen verdrillt, so dass die Schlaglänge oder Verdrillungsrate der Leitungen im Mittenbereich unterschiedlich ist und bevorzugt das Doppelte der Schlaglänge der Leitungen im äußeren Bereich beträgt. Mit dieser Anordnung wird die elektromagnetische Kopplung der Signale im Mittenbereich zu den Leitungen im Außenbereich des Kabels so klein wie möglich.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die Leitungen und Abschirmungen des Außenbereichs aus einem Material konstruiert, das eine größere Beständigkeit gegen Biegeversagen aufweist als die Leitungen und Abschirmungen des Mittenbereichs. Dadurch kann man billigere Materialien für den Aufbau des Kabelmittenbereichs verwenden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung zusammen mit den beigefügten Abbildungen hervor.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigt:
1a und 1b herkömmliche Kabelanordnungen für ein Patientenüberwachungssystem;
2 ein Verdrahtungsschema für den Anschluss der Leitungen von zahlreichen Patientensensoren an einen einzigen Monitor gemäß den Prinzipien der Erfindung; und
3 eine Querschnittsdarstellung des Kabels in 2.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
2 erläutert ein Patientenüberwachungssystem, das ein gemäß der Erfindung konstruiertes Multiparameterkabel enthält. Symbolisch ist dargestellt, dass an einem Patienten 200 zahlreiche Sensoren befestigt sind, die seine Lebenszeichen überwachen, z. B. ein Temperatursensor 202, ein nichtinvasiver Pulsoximetriesensor 204 und ein EKG-Sensor 206. Die Patientenanschlussleitungen 208, 210 und 212 sind jeweils mit einem Ende an die Sensoren 202–206 angeschlossen. Ihr anderes Ende ist jeweils mit einem der Stecker 214, 216 und 218 verbunden. Die Stecker stellen eine Passverbindung mit den jeweiligen Aufnahmen 220, 222 und 224 einer Verbindungsbox 226 her, die hier als Schote bezeichnet wird, da sie bevorzugt als stromlinienförmiges Gehäuse ausgebildet ist und man sie daher bequem nahe am Patienten anordnen kann, beispielsweise unter seinem Kissen oder an einem anderen Ort nahe am oder auf dem Patientenbett. Die Schote 226 weist ein gemeinsames Ausgangskabel 228 auf, das gemäß den Prinzipien der Erfindung konstruiert ist. Es stellt in der Schote 226 eine elektrische Verbindung mit den an den Patienten angeschlossenen Kabeln 208–212 her. An seinem anderen Ende umfasst es einen Stecker 230, der so gestaltet ist, dass er in einen zugehörigen Sockel 232 in einem Patientenmonitor 234 passt.
Die Sensoren 202–206, die Patientenleitungen 208–212 und der Monitor 234 sind sämtlich herkömmliche Patientenüberwachungsvorrichtungen, die Fachleuten bekannt sind. Sie dienen der Sammlung, Analyse, Darstellung und Aufzeichnung verschiedener physiologischer Zeichen des Patienten. Eine weitergehende Beschreibung dieser Komponenten ist nicht erforderlich und wird daher unterlassen.
In einer bevorzugten Ausführungsform sollten alle Stecker 214, 216, 218 und 230 und ebenso die Aufnahmen 220, 222, 224 und 232 eine Abschirmung gegen elektromagnetische Störungen (EMI) für ihre jeweiligen Leitungen bieten. Kurz gesagt sollten der Stecker und der Aufnahmeteil einer jeden Verbindung so ausgelegt sein, dass sie die EMI-Abschirmung vollständig gewährleisten, die die Patientenleitungen bieten, ohne die Sicherheit des Patienten zu gefährden. Zusätzlich werden die einzelnen signalführenden Leitungen, die von den Steckern 214, 216 und 218 in die Schote 226 führen, in der Schote so behandelt oder verarbeitet, dass eine HF-Filterung und Signalaufbereitung erfolgt, bevor die Signale im Multiparameterkabel 228 in eine enge gegenseitige Nachbarschaft gebracht werden. Beispielsweise wird jeder zum EKG-Sensor 206 gehörende Signalleiter in der Schote 226 bevorzugt mit einer T-förmigen Signalverarbeitungsschaltung gekoppelt, die ein Reihentiefpassfilter gefolgt von einem Begrenzungswiderstand, eine Funkenstrecke, die vom Widerstand zu einer gemeinsamen Rückführung führt, und schließlich ein weiteres Tiefpassfilter enthält, das zwischen die Verbindung des Begrenzungswiderstands mit der Funkenstrecke und das Kabel 228 geschaltet ist. Die Tiefpassfilter können jeweils aus einer verlustbehafteten induktiven Perle bestehen, die jede isolierte EKG-Signalleitung einzeln umgibt, damit die Eingabe von Störsignalen im Bereich von 900 MHz aus tragbaren Funktelefonen und von elektrochirurgischen Signalen in das Überwachungssystem begrenzt wird. Die Funkenstrecke und der Begrenzungswiderstand sind aufgenommen, um jegliche Defibrillatorsignale zu dämpfen, die die EKG-Elektroden aufnehmen würden, falls der Patient defibrilliert wird. Die Aufnahme dieser Filterungstechnik in die Schote 226 dient bevorzugt dazu, zu verhindern, dass diese Störsignale auf den anderen Leitungen im Kabel 228 Störungen erzeugen.
Das Multiparameterkabel 228, siehe 2, stellt drei Leitungen für die Temperaturüberwachung (mit A, B und C bezeichnet) bereit, sechs Leitungen zum Betreiben der Pulsoximetrie-Sensoreinrichtung (zum Führen der Stromimpulssignale zum Ansteuern der roten und infraroten LEDs des Pulsoximetriesensors, bezeichnet mit P und Q; zum Betreiben des Kalibrierwiderstands des Sensors, bezeichnet mit R und D; und mit E und F bezeichnete Leitungen, die an den optischen SPO₂-Empfänger angeschlossen sind und als Koaxialkabel angeordnet sind) und fünf EKG-Leitungen (mit H, I, K, L und M bezeichnet), die die EKG-Signale führen, die die EKG-Sensoren aufnehmen. Jeder dieser Signalleiter muss besondere Anforderungen erfüllen, damit er sein jeweils zugewiesenes Signal korrekt führen kann. Im Einzelnen müssen die Leiter A, B, C und R eine große leitende Mitte aufweisen, damit ein geringer Widerstand sichergestellt ist. Die Leitungen P und Q müssen ebenfalls eine große leitende Mitte aufweisen, da sie relativ hohe Ströme führen. Die SPO₂-Empfangsleitung F führt ein Signal mit sehr niederem Pegel und muss daher eine gut wirkende Rauschabschirmung und auch eine geringe Kapazität aufweisen. Zudem muss jeder EKG-Leiter aus den bereits genannten Gründen einzeln abgeschirmt sein. Die Abschirmung muss so erfolgen, dass das Verbiegen der Leitungsabschirmung kein eigenes elektrisches Rauschen erzeugt. In das Kabel 228 ist ein Zusatzleiter S aufgenommen, dessen Zweck derzeit noch nicht festgelegt ist.
In 2 ist skizziert, dass die Abschirmungsanforderungen für das Kabel 228 durch eine Außenabschirmung oder Bündelabschirmung 240 erfüllt werden, die alle Patientenüberwachungs-Signalleitungen umgibt, die im Kabel 228 enthalten sind. Die Abschirmung 240 ist an einem Ende mit der Abschirmung in der Schote 226 verbunden und an ihrem anderen Ende mit der Abschirmung am Verbinder 230. Die Abschirmungsanforderungen werden zudem erfüllt durch eine Zusatzabschirmung 242, 244 und 246 für die anderen Patientenüberwachungs-Signalleitungen. Die Abschirmung 242 ist für die SPO₂-Signalleitungen P und Q erforderlich, die Impulssignale zum Ansteuern der Leuchtdioden einer herkömmlichen Pulsoximetrie-Sensoranordnung führen. Die Abschirmung 244 dient dem Schutz der SPO₂-Empfangssignalleitung. Die Einzelabschirmungen 246 sind für jeden EKG-Leiter H, I, K, L und M erforderlich. Ein simples Bündeln der einzeln abgeschirmten Leitungen führt, siehe die Darstellung des Stands der Technik in 1a, zu einem dicken, unflexiblen und schweren Kabel.
Gemäß der Erfindung werden alle oben angegebenen Signalbehandlungs- und Abschirmungsanforderungen für das Kabel 228 von einem Kabel bereitgestellt, das wie in 3 im Querschnitt dargestellt konstruiert ist. Beginnend im Kabelinneren wird eine Zentral- oder Innenzone des Kabels von einer inneren rohrförmigen Hülle 302 gebildet, die in der bevorzugten Ausführungsform eine Spiralabschirmung aus verzinntem Kupfer umfasst, die jedoch gemäß dem breitesten Konzept der Erfindung nicht elektrisch leitend sein muss und lediglich aus einer Kunststoffhülle bestehen kann. Die durch die Abschirmung 302 bestimmte Innenzone bietet einen idealen Raum, der entweder Signalleitungen enthalten kann, die am stärksten untereinander und gegen andere Leitungen abgeschirmt werden müssen, die zur ersten Art physiologischer Parameter gehören, oder Signalleitungen, die gegeneinander so verdrillt sein sollen, dass sich die Schlaglänge dieser Leitungen von der Schlaglänge anderer Leitungen im Kabel unterscheidet, damit die Auswirkungen ihrer elektromagnetischen Felder auf die Signale ausgelöscht werden, die die anderen Signalleitungen führen. In der bevorzugten Ausführungsform hat der Empfangsleiter für den Pulsoximetriesensor, obwohl er am empfindlichsten gegen Rauschverseuchungen ist, einen relativ geringen Durchmesser, und ist damit für die Anordnung in der Mitte des Multiparameterkabels eine weniger geeignete Wahl als sperrige verdrillte Leitungen. Damit verwendet man in der bevorzugten Ausführungsform den Mittenbereich zum Führen der Leitungen P und Q des Pulsoximetriesystems, die die bereits genannten relativ starken Stromimpulssignale zum Ansteuern der LEDs leiten und daher einen Mittenleiter mit großem Durchmesser aufweisen müssen und über der Kabellänge so verdrillt sein müssen, dass sie eine von den anderen Leitungen im Kabel 228 verschiedene Schlaglänge (Verdrillrate) aufweisen, damit verhindert wird, dass ihre Magnetfelder die Signale unterschiedlich beeinflussen, die die anderen Signalleitungen führen. Ein zusätzlicher Leiter mit großem Durchmesser, in diesem Fall R, der das SPO₂-Rückkehrsignal für den Kalibrierwiderstand des Pulsoximetriesensors führt, ist ebenfalls in den Mittenbereich aufgenommen und mit den Leitungen P und Q verdrillt, damit der durch die Abschirmung 302 bestimmte Raum wirksamer ausgenutzt wird. Man beachte, dass der Begriff Verdrillen auch Flechten und andere Formen der Verschlingung umfassen soll.
Eine äußere elektrisch leitende Abschirmung 304 ist symmetrisch zur Abschirmung 302 angeordnet und hat einen gegebenen Abstand dazu. Sie bestimmt dadurch einen Raum zwischen den Abschirmungen 302 und 304, in dem man weitere signalführende Leitungen anordnen kann. Gemäß einem Aspekt der Erfindung bieten diese beiden leitenden Abschirmungen eine neuartige und vorteilhafte Anordnung, die eine elektrische Isolation zwischen verschiedenen Gruppen von signalführenden Leitungen bereitstellt, die als Kabel gebündelt sind. Im Einzelnen bietet die innere Abschirmung 302 offenkundig einen elektrisch isolierten Mittenbereich 306, der in sich die verdrillt angeordneten SPO₂-Leitungen P, Q und R enthält. In ähnlicher Weise erzeugt die beabstandete äußere Abschirmung 304 eine elektrisch isolierte Außenzone 308, die zwischen der Abschirmung 302 und der Abschirmung 304 liegt und die Leitungen D, E und F enthält, die die verbleibenden Leitungen der SPO₂-Fühlanordnung sind, die Leitungen H, I, K, L und M, die aufgenommene EKG-Signale führen (eine zweite Art physiologischer Parameter), und die Leitungen A, B und C für die Temperaturüberwachung (eine dritte Art physiologischer Parameter). In der bevorzugten Ausführungsform beträgt die Schlaglänge (Verdrillrate) der Leitungen im Mittenbereich das Zweifache der Leitungen in der Außenzone. Weiterhin sind die Innen- und Außenzonen nicht nur elektrisch gegeneinander abgeschirmt, sondern die äußere Abschirmung 304 bietet auch eine Abschirmung gegen Störsignale, die von außerhalb des Kabels 228 stammen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung enthalten die EKG-Leitungen jeweils eine äußere elektrisch leitende Abschirmung, die mindestens mit einer der Abschirmungen 302 und 304 und bevorzugt mit beiden elektrisch verbunden ist. Befinden sich die leitenden äußeren Abschirmungen der EKG-Elektroden alle nebeneinander und in körperlichem Kontakt miteinander und mit der inneren Abschirmung 302 oder der äußeren Abschirmung 304 oder mit beiden Abschirmungen, so wird eine zusätzliche abgeschirmte Zone 310 gebildet, die in 3 gestrichelt eingetragen ist. Zudem kann man sich durch einen Ausscheidungsvorgang klar machen, dass der verbleibende gekrümmte Raum zwischen der inneren Abschirmung 302 und der äußeren Abschirmung 304 eine zusätzliche separate elektrisch abgeschirmte Zone 312 bildet (gestrichelt dargestellt), die denjenigen Abschnitt des Raums zwischen der Abschirmung 302 und der Abschirmung 304 umfasst, der nicht in der Zone 310 liegt. Die elektrisch abgeschirmte Zone 312 enthält die Leitungen A– F und S, die (mit Ausnahme von F) jeweils keine eigene Abschirmung aufweisen, und deren Abschirmungsanforderungen von der Zone 312 vorgenommen werden.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Raum zwischen der Abschirmung 302 und der Abschirmung 304 im Wesentlichen gleich dem Außendurchmesser der abgeschirmten EKG-Leitungen. Dies verbessert die Packungsdichte und Form des Kabels 228 (und senkt neben der Vereinfachung auch die Konstruktionskosten) und bietet eine wirksame Möglichkeit, die isolierten Leitungen für einen dritten Parameter (Temperatur) in die Zone 312 aufzunehmen, falls die isolierten Leitungen für den dritten Parameter derart hergestellt sind, dass sie im Wesentlichen den gleichen Außendurchmesser aufweisen wie die Leitungen für den zweiten Parameter (die isolierten EKG-Leitungen).
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung kann man die symmetrische Bauart des Kabels 228 dazu benutzen, die erforderliche Beständigkeit gegen Biegeversagen für die unterschiedlichen metallischen Leiter des Kabels kostengünstig bereitzustellen, indem man in der inneren Zone und für die innere Abschirmung 302 billige Kupferleitungen verwendet. Die teureren Kupferlegierungsleitungen setzt man dagegen nur in der äußeren Zone und für die äußere Abschirmung ein.
Die folgende Tabelle gibt die Konstruktion und Abmessung der einzelnen Leitungen, Abschirmungen und Kabelmäntel an.
Man beachte, dass die einzelnen für die EKG-Leitungen vorgesehenen Abschirmungen eine Kunststoffschicht mit Kohlenstoffzusatz umfassen, damit eine elektrisch leitende Abschirmung vorhanden ist, die durch Biegen kein elektrostatisches Rauschen verursacht. Diese einzelnen EKG-Abschirmungen sind jedoch nicht so gut elektrisch leitend wie Abschirmungen aus Kupferlitze. Daher wäre es wegen des relativ hohen Widerstands der leitenden Kunststoffschicht und der Länge des Kabels 228 unwirksam, lediglich die einzelnen EKG-Abschirmungen mit geeigneten Leitungen am Eingangsende und am Ausgangsende des Kabels 228 zu verbinden. Somit sind gemäß einem Aspekt der Erfindung eine der Abschirmungen 302 und 304 oder beide mit der vollen Länge der einzelnen EKG-Abschirmungen auf ihrem Verlauf durch das Kabel 228 elektrisch verbunden. Dadurch verringert sich der Abstand zwischen den EKG-Abschirmungen und einer Bezugsebene von der Länge des Kabels auf lediglich den Durchmesser eines jeden einzelnen EKG-Leiters.
Die folgende Tabelle verknüpft die gekennzeichneten Leitungen in 3 mit der Art des Patientenüberwachungssignals, das sie führen. Man beachte, dass das SPO₂-Empfangssignal tatsächlich ein Koaxialkabel umfasst, bei dem der Mittenabschnitt F einen Signalstrom mit kleinem Pegel leitet und das SPO₂-Rückführsignal (mit E bezeichnet) auf einer isolierten Abschirmung geführt wird, die den Leiter F umgibt.
Fachleuten ist klar, dass man am beschriebenen Kabel Abwandlungen und Veränderungen vornehmen kann, um ein vergleichbares Ergebnis zu erhalten; dabei wird jedoch das gleiche erfinderische Konzept angewendet. Beispielsweise könnte die Abschirmung 302, obwohl die innere Abschirmung 302 leitend ist, lediglich eine nichtleitende rohrförmige Hülle umfassen, und die Leitungen P, Q und R könnten einzeln abgeschirmt sein. Wahlweise könnten die verbleibenden Leitungen wie die EKG-Leitungen einzeln abgeschirmt sein. Zusätzlich könnte die innere Abschirmung 302 vom Luftschlauch einer nichtinvasiven Blutdruckeinrichtung gebildet werden. Die Außenseite des Luftschlauchs könnte leitfähig gemacht werden, um die Abschirmwirkung zu erleichtern, die die einzelnen EKG-Abschirmungen bieten. Zudem kann man natürlich weitere "äußere" Zonen symmetrisch um die Zone 308 verteilt bereitstellen, wobei jede zusätzliche Außenzone ihren eigenen "Schlag" der Signalleitungen hat. Zudem könnte man wie bekannt einen oder mehrere "Abführdrähte" (ein blanker Leiter in körperlicher Berührung mit der metallischen Abschirmung) aufnehmen. Es ist beabsichtigt, dass der Begriff Signalleitung Leiter für Signale einschließt, die keine elektrischen Signale sind, z. B. Fasern für optische Signale oder auch Schläuche für Luftdrucksignale wie angegeben.
Man kann erkennen, dass die Erfindung ein flexibles Multiparameterkabel bereitstellt, das gegenüber herkömmlichen Einrichtungen beträchtliche Vorteile aufweist.

Claims

Flexibles Multiparameter-Leiterkabel (228), das koaxiale symmetrische längliche Zonen (306, 308) aufweist, in denen signalführende Leiter angeordnet werden, umfassend: eine elektrisch leitende innere Abschirmung (302), die eine elektrisch abgeschirmte innere Zone (306) bestimmt, die eine Mitte des Kabels (228) bestimmt und symmetrisch entlang dieser Mitte des Kabels angeordnet ist und mindestens eine erste Art signalführender Leiter (P, Q, R) enthält; und eine elektrisch leitende äußere Abschirmung (304), die die innere Abschirmung (302) mit einem gegebenen Abstand symmetrisch umgibt und dadurch eine elektrisch abgeschirmte längliche äußere Zone (308) bestimmt, die bezüglich der inneren länglichen Zone (306) symmetrisch angeordnet ist und eine Anzahl signalführender isolierter Leiter (H, I, K, L, M) zumindest einer zweiten Art enthält, die benachbart zueinander in einer einzigen Schicht als Gruppe in der äußeren länglichen Zone (308) angeordnet sind, wobei die zweite Art Leiter (H, I, K, L, M) einen elektrisch leitenden Außenmantel aufweisen, der elektrisch mit der äußeren Abschirmung (304) verbunden ist.
Kabel nach Anspruch 1, wobei die erste Art signalführender Leiter (P, Q, R) eine Anzahl isolierter Leiter (P, Q, R) umfasst, die in Längsrichtung miteinander verdrillt angeordnet sind.
Kabel nach Anspruch 1, wobei die Außenmäntel der Leiter (H, I, K, L, M) der zweiten Art so angeordnet sind, dass sie auch mit der inneren Abschirmung (302) elektrisch verbunden sind und damit eine zusätzliche elektrisch abgeschirmte längliche äußere Zone (310) bestimmen, die denjenigen Abschnitt der länglichen äußeren Zone (308) umfasst, der die Gruppe benachbart angeordneter Leiter (H, I, K, L, M) der zweiten Art enthält.
Kabel nach Anspruch 3, zudem umfassend eine dritte Art signalführender isolierter Leiter (E, F), die in der länglichen äußeren Zone (308) angeordnet sind, wobei die dritte Art signalführender Leiter (E, F) die folgenden Komponenten enthält, und zwar in der genannten Reihenfolge symmetrisch angeordnet um eine Mitte des Leiters (E, F) der dritten Art: einen mittigen elektrischen Leiter (F), der von einer elektrisch leitenden Abschirmschicht (E) umgeben ist, die den mittigen elektrischen Leiter (F) in einer gegebenen Entfernung symmetrisch umgibt, und eine weitere Isolation, die die leitende Abschirmschicht (E) der dritten Leiterart umgibt, wobei die zweite Art signalführender Leiter (H, I, K, L, M) und die dritte Art signalführender Leiter (E, F) alle einen Außendurchmesser haben, der im Wesentlichen gleich ist.
Kabel nach Anspruch 3, zudem enthaltend eine einzige Schicht aus einer Anzahl isolierter Leiter (A, B, C) einer dritten Art, die dafür ausgelegt ist, mit den isolierten Leitern einer dritten Art Sensoren (202) verbunden zu werden, wobei die isolierten Leiter (A, B, C) der dritten Art benachbart zueinander zwischen der inneren Abschirmung (302) und der äußeren Abschirmung (304) angeordnet sind und dadurch in einer Gruppe benachbart zur Gruppe der Leiter (H, I, K, L, M) zweiter Art angeordnet sind, und die isolierten Leiter (H, I, K, L, M) der zweiten Art und die Leiter (A, B, C) der dritten Art alle einen Außendurchmesser aufweisen, der im Wesentlichen gleich ist.
Kabel nach Anspruch 5, wobei sich die isolierten Leiter (P, Q, R) der ersten Art zum Führen von Impulssignalen eignen, die zum Ansteuern der Komponenten eines nichtinvasiven Pulsoximetriesensors (204) verwendet werden, und sich die isolierten Leiter (H, I, K, L, M) der zweiten Art zum Führen von Elektrokardiogrammsignalen eignen.
Kabel nach Anspruch 6, wobei sich die isolierten Leiter (A, B, C) der dritten Art zum Führen von Signalen eignen, die Temperaturen anzeigen.
Kabel nach Anspruch 1, wobei die erste Art signalführender Leiter (P, Q, R) einen luftdichten Schlauch umfasst, und der Schlauch ein Luftdrucksignal in Form eines Luftdrucks führt.
Kabel nach Anspruch 8, wobei der luftdichte Schlauch eine Außenfläche enthält, die elektrisch leitet und dadurch die innere Abschirmung (302) bestimmt.
Kabel nach Anspruch 8, wobei die Leiter (H, I, K, L, M) der zweiten Art einen leitenden Kunststoff-Außenmantel aufweisen und so in der länglichen äußeren Zone (308) untergebracht sind, dass ihre Außenmäntel sowohl mit der inneren Abschirmung (302) als auch mit der äußeren Abschirmung (304) elektrisch verbunden sind.
Kabel nach Anspruch 10, wobei die Außenmäntel der Leiter (H, I, K, L, M) der zweiten Art eine zusätzlich elektrisch abgeschirmte längliche äußere Zone (310) bestimmen, die denjenigen Teil der länglichen äußeren Zone (308) umfasst, der die benachbart angeordneten Leiter (H, I, K, L, M) der zweiten Art enthält.
Kabel nach Anspruch 8, ferner umfassend eine dritte Art signalführender isolierter Leiter (E, F), die in der länglichen äußeren Zone (308) untergebracht sind, wobei die dritte Art signalführender Leiter (E, F) die folgenden Komponenten enthält, und zwar in der genannten Reihenfolge symmetrisch angeordnet um eine Mitte des Leiters (E, F) der dritten Art: einen mittigen elektrischen Leiter (F), der von einer elektrisch leitenden Abschirmschicht (E) umgeben ist, die den mittigen elektrischen Leiter (F) in einer gegebenen Entfernung symmetrisch umgibt, und eine weitere elektrische Isolierschicht, die die beabstandete elektrisch leitende Abschirmschicht (E) der Leiter (E, F) der dritten Art umgibt, wobei die zweite Art isolierter Leiter (H, I, K, L, M) und die dritte Art isolierter Leiter (E, F) alle einen Außendurchmesser haben, der im Wesentlichen gleich ist.
Kabel (228) zum Gebrauch beim Anschließen isolierter Leiter von einer Anzahl verschiedener Sensorarten (202, 204, 206) an eine Überwachungsvorrichtung (234), wobei für isolierte Leiter von einer ersten Art Sensoren (204) gefordert wird, dass sie Signalhandhabungseigenschaften haben, die sich von isolierten Leitern von einer zweiten Sensorart (206) unterscheiden, und das Kabel (228) umfasst: einen Mittenabschnitt (306), der eine Anzahl isolierter Leiter (P, Q, R) einer ersten Art enthält, die dafür ausgelegt sind, mit den isolierten Leitern von der ersten Sensorart (204) verbunden zu werden, und die in Längsrichtung angeordnet sind und dadurch eine Länge des Kabels (228) bestimmen; eine innere rohrförmige Hülle (302), die den Mittenabschnitt eng umgibt und sich entlang der Länge des Kabels (228) erstreckt; und eine elektrisch leitende äußere rohrförmige Hülle (304), die mit einem gegebenen Abstand symmetrisch zur inneren rohrförmigen Hülle (302) angeordnet ist und sich entlang der Länge des Kabels (228) erstreckt, wobei die isolierten Leiter (H, I, K, L, M) einer zweiten Art, die einen rauscharmen leitenden Außenmantel besitzen, benachbart zueinander in einer einzigen Schicht in einem Raum zwischen der inneren rohrförmigen Hülle (302) und der äußeren rohrförmigen Hülle (304) angeordnet sind, und ihre Außenmäntel elektrisch mit der äußeren Hülle (304) verbunden sind, und die isolierten Leiter (H, I, K, L, M) der zweiten Art dafür ausgelegt sind, an die isolierten Leiter von Sensoren (206) der zweiten Art angeschlossen zu werden.
Kabel nach Anspruch 13, wobei die Leiter (P, Q, R) der ersten Art verdrillt angeordnet sind, so dass sie eine vorgegebene Verdrillungsrate je Einheitslänge des Kabels aufweisen, und die Leiter (H, I, K, L, M) der zweiten Art so verdrillt angeordnet sind, dass sie eine Verdrillungsrate je Einheitslänge des Kabels (228) aufweisen, die sich von der vorgegebenen Verdrillungsrate unterscheidet.
Kabel nach Anspruch 13, wobei der rauscharme leitende Außenmantel ein dielektrisches Material umfasst, bei dem eine Außenschicht so behandelt ist, dass die elektrische Leitfähigkeit gefördert wird.
Kabel nach Anspruch 15, wobei der Außenmantel eine Kunststoffverkleidung mit Kohlenstoffzusatz umfasst.
Kabel nach Anspruch 16, wobei alle isolierten Leiter (H, I, K, L, M) der zweiten Art einen gleich großen Außendurchmesser aufweisen, und der gegebene Abstand zwischen den Hüllen (302, 304) im Wesentlichen gleich dem Außendurchmesser ist, so dass die Außenmäntel aller isolierten Leiter (H, I, K, L, M) der zweiten Art sowohl die innere Hülle (302) als auch die äußere Hülle (304) körperlich berühren müssen.
Kabel nach Anspruch 13, wobei die innere Hülle (302) einen elektrisch leitenden Außenabschnitt umfasst, und der gegebene Abstand zwischen den Hüllen (302, 304) im Wesentlichen gleich einer Größe ist, die erforderlich ist, damit die Außenmäntel der isolierten Leiter (H, I, K, L, M) der zweiten Art sowohl die innere Hülle (302) als auch die äußere Hülle (304) körperlich berühren können.
Kabel nach Anspruch 13, zudem umfassend eine einzige Schicht mit zahlreichen isolierten Leitern (A, B, C) einer dritten Art, die dafür ausgelegt sind, mit isolierten Leitern von Sensoren (202) einer dritten Art verbunden zu werden, wobei die isolierten Leiter (A, B, C) der dritten Art benachbart zueinander in einer Gruppe zwischen der inneren Hülle (302) und der äußeren Hülle (304) angeordnet sind.
Kabel nach Anspruch 13, wobei sich die isolierten Leiter (P, Q, R) der ersten Art dafür eignen, Impulssignale zu führen, die zum Ansteuern von Komponenten eines nichtinvasiven Pulsoximetriesensors (204) verwendet werden, und sich die isolierten Leiter (H, I, K, L, M) der zweiten Art zum Führen von Elektrokardiogrammsignalen eignen.
Kabel nach Anspruch 19, wobei sich die isolierten Leiter (P, Q, R) der ersten Art dafür eignen, Impulssignale zu führen, die zum Ansteuern von Komponenten eines nichtinvasiven Pulsoximetriesensors (204) verwendet werden, und sich die isolierten Leiter (H, I, K, L, M) der zweiten Art zum Führen von Elektrokardiogrammsignalen eignen, und sich die isolierten Leiter (A, B, C) der dritten Art zum Führen von Signalen eignen, die Temperaturen anzeigen.
Verfahren zum Leiten von Signalen von einer Anzahl unterschiedlicher Sensorarten (202, 204, 206) zu einer Überwachungsvorrichtung (234) mit Hilfe eines flexiblen Multiparameterkabels (228), das isolierte Leiter enthält, umfassend die folgenden Schritte: Bereitstellen, und zwar als Mittenabschnitt (306) eines leitenden Kabels (228), einer Anzahl verdrillter isolierter Leiter (P, Q, R) einer ersten Art; Bereitstellen einer inneren rohrförmigen Hülle (302), die die isolierten Leiter (P, Q, R) der ersten Art eng umgibt; Bereitstellen einer äußeren rohrförmigen Hülle (304), die symmetrisch und mit Abstand zur inneren rohrförmigen Hülle (302) angeordnet ist, wobei die äußere rohrförmige Hülle (304) elektrisch leitend ist; und Bereitstellen einer Anzahl isolierter Leiter (H, I, K, L, M) einer zweiten Art in einer einzigen Schicht benachbart zueinander zwischen der inneren rohrförmigen Hülle (302) und der äußeren rohrförmigen Hülle (304), wobei ein Außenabschnitt der Leiter (H, I, K, L, M) der zweiten Art zumindest teilweise elektrisch leitend ist und in elektrischer Verbindung mit der äußeren leitenden rohrförmigen Hülle (304) steht.
Verfahren nach Anspruch 22, enthaltend die weiteren Schritte: Bereitstellen von Impulssignalen einer Art, die sich zum Ansteuern von Leuchtdioden eines nichtinvasiven Pulsoximetriesensors (204) eignen, für die isolierten Leiter (P, Q, R) der ersten Art; und Bereitstellen von Elektrokardiogrammsignalen, die von am Patienten befestigten Elektroden aufgenommen werden, für die isolierten Leiter (H, I, K, L, M) der zweiten Art.
Verfahren nach Anspruch 22, umfassend den weiteren Schritt: Bereitstellen einer Anzahl isolierter Leiter (A, B, C) der dritten Art in einer einzigen Schicht benachbart zueinander zwischen der inneren rohrförmigen Hülle (302) und der äußeren rohrförmigen Hülle (304), wobei die isolierten Leiter (H, I, K, L, M) der zweiten Art und die isolierten Leiter (A, B, C) der dritten Art alle Außendurchmesser aufweisen, die im Wesentlichen gleich sind.