(57)【要約】患者の前頭の形状に適合する改善された酸素濃度計センサー基部およびその使用方法。１つの実施形態において、本発明は、酸素濃度計センサーであって、以下：基部であって、患者の前頭の少なくとも一部の形状に類似した形状を有し、そして患者の前頭の一部の上に実質的に一致するように構成されたセクションを備える、基部；セクションの位置する位置において、基部上に配置されたエミッター；およびエミッターから一定の距離で、基部に配置された検出器、を備える、センサーである。１つの実施形態において、基部は、エミッターおよび検出器を、患者の前頭に対して間隔を開けた様式で保持する帽子を備える。
2007528744.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素濃度計センサーであって、以下：
基部であって、患者の前頭の少なくとも一部の形状に類似した形状を有し、そして患者の前頭の一部の上に実質的に一致するように構成されたセクションを備える、基部；
該セクションの位置する位置において、該基部上に配置されたエミッター；および
該エミッターから一定の距離で、該基部に配置された検出器、
を備える、センサー。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサーであって、前記基部が、弾性体であり、そして前記患者の前頭に適合可能な形状を有する、センサー。
【請求項３】
請求項１に記載のセンサーであって、前記基部が、前記患者の前頭に付着するための接着剤層を備える、センサー。
【請求項４】
請求項１に記載のセンサーであって、前記基部が、患者の組織を通って前記検出器上へと行かない反射光の発生を最小にするために、暗い層を備える、センサー。
【請求項５】
請求項１に記載のセンサーであって、前記エミッターおよび前記検出器に接続されたリード線をさらに備え、該リード線が、患者の前頭の頂部または側部の１つから前記基部に沿って延びている、センサー。
【請求項６】
請求項１に記載のセンサーであって、前記患者の前頭に対して該基部を保持するための帽子をさらに備える、センサー。
【請求項７】
請求項６に記載のセンサーであって、前記基部が、前記帽子の内側に付着されている、センサー。
【請求項８】
請求項７に記載のセンサーであって、前記基部が、前記帽子の内側に接着して付着されている、センサー。
【請求項９】
請求項１に記載のセンサーであって、前記基部が、複数の積層を備える、センサー。
【請求項１０】
酸素濃度計センサーであって、以下：
基部であって、患者の前頭の少なくとも一部の形状に類似した形状を有し、そして患者の前頭の一部の上に実質的に一致するように構成されたセクションを備える、基部；
該セクションの位置する位置において、該基部上に配置されたエミッター；
該エミッターから一定の距離で、該基部に配置された検出器；および
該患者の前頭に対して該基部を保持するための帽子、
を備える、センサー。
【請求項１１】
血液の特性を決定するための方法であって、以下：
エミッターおよび検出器を、眉の上の、下部前頭領域において患者の前頭上の間隔を開けた位置に適用する工程であって、該検出器および該エミッターの両方が、虹彩の側方に配置される、工程；
該エミッターおよび該検出器を該患者に固定する工程；
該エミッターを用いて電磁放射を放射する工程；
該検出器によって、該前頭によって散乱された電磁放射を検出し、検出器信号を生成する工程；ならびに
該検出器信号から、該患者の血液の特性を決定する工程、
を包含する、方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法であって、前記血液の特性が、酸素飽和度である、方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の方法であって、前記固定する工程が、前記エミッターおよび前記検出器の上に帽子を配置する工程を包含する、方法。
【請求項１４】
請求項１１に記載の方法であって、前記固定する工程が、前記エミッターおよび前記検出器を帽子の内側に取り付け、該帽子を前記患者の頭部に配置することによって、該エミッターおよび該検出器を該患者に固定する工程を包含する、方法。
【請求項１５】
請求項１１に記載の方法であって、前記検出器を用いて、前記患者の前頭から反射される光を検出する工程を包含する、方法。
【請求項１６】
血液の特性を決定するための方法であって、以下：
エミッターおよび検出器を、眉の上の、下部前頭領域において患者の前頭上の間隔を開けた位置に適用する工程であって、該検出器および該エミッターの両方が、虹彩の側方に配置される、工程；
該エミッターおよび該検出器を帽子の内側に取り付け、該帽子を該患者の頭部に配置することによって、該エミッターおよび該検出器を該患者に固定する工程；
該エミッターを用いて電磁放射を放射する工程；
該検出器によって、該前頭によって散乱された電磁放射を検出し、検出器信号を生成する工程；ならびに
該検出器信号から、該患者の血液の特性を決定する工程、
を包含する、方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、前記血液の特性が、酸素飽和度である、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の背景）
本発明は、光学的酸素濃度計センサーに関し、そして特に、帽子ベースの脈拍酸素濃度計センサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの型の光学センサーが、患者の生理学的特性を測定するために使用される。代表的には、光学センサーは、放射光を提供し、次いでその光は、患者の組織の一部分を通って散乱され、そして検出される。患者の種々の特性（例えば、酸素飽和度、脈拍数、組織ビリルビンなど）が、このような光を分析することから決定され得る。
【０００３】
脈拍酸素測定法（ｐｕｌｓｅ  ｏｘｉｍｅｔｒｙ）は、代表的には、種々の血流特性を測定するために使用され、この血流特性としては、動脈血中のヘモグロビンの血中酸素飽和度（ｂｌｏｏｄ−ｏｘｙｇｅｎ  ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ）、組織に供給する個々の血液脈動（ｂｌｏｏｄ  ｐｕｌｓａｔｉｏｎ）の体積、および患者の各心拍に対応する血液脈動の速度が挙げられるが、これらに限定されない。これらの特性の測定は、非侵襲的センサーの使用により達成されており、その非侵襲的センサーは、血液が灌流するその患者の組織の一部分を通って光を散乱させ、そしてこのような組織における光の吸収を光電的に感知する。次いで、吸収される光の量が使用され、測定されている血液成分の量が計算される。
【０００４】
この組織を通って散乱される光は、その血液中に存在する血液成分の量を表す量で、血液により吸収される１つ以上の波長であるように選択される。その組織を通って散乱される透過光の量は、その組織中の血液成分の変化量および関連する光吸収に従って変化する。血中酸素レベルを測定するために、このようなセンサーは、代表的には、血中酸素飽和度を測定するための公知の技術に従って、少なくとも２つの異なる波長の光を発生するよう適合されている光源およびそれらの波長の両方に感受性の光検出器を備えている。
【０００５】
公知の非侵襲的センサーとしては、身体の一部分（例えば、指、耳、または頭皮）に固定されているデバイスが挙げられる。動物およびヒトにおいては、これらの身体部分の組織は、血液で潅流されており、その組織表面は、このセンサーに容易に接近し得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特定の型の酸素濃度計センサーは、患者の前頭に適用される。このセンサーの適切な配置、およびこのセンサーによる前頭部位への圧力の適切な付与を補助するために、いくつかの前頭用センサーは、接着剤層および／またはヘッドバンド（ｈｅａｄｂａｎｄ）の補助のいずれかにより、前頭部位に維持される。これらのアプローチは有益ではあるが、その一方で、上記センサーをその使用者の前頭に配置し、保持し、そして位置決めする、改良された容易な方法に対する必要性が、依然として存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（発明の要旨）
本発明は、改善された様式で患者の前頭に付着される酸素濃度計センサーを提供する。特定の実施形態において、このセンサーを患者の前頭に固定することは、センサーを帽子の内側に付着させることによって達成され、その帽子は、センサーが使用されるときに、患者によって身に付けられる。
【０００８】
１つの実施形態において、本発明は、酸素濃度計センサーであり、その酸素濃度計センサーは、以下を有する：基部であって、その基部は、患者の前頭の少なくとも一部の形状に類似した形状を有し、そして患者の前頭の一部の上に実質的に一致するように構成されたセクションを備える、基部；そのセクションの位置する位置において、その基部上に配置されたエミッター；およびエミッターから一定の距離で、その基部に配置された検出器。
【０００９】
１つの実施形態において、上記基部は、弾性体であり、そして上記患者の前頭に適合可能な形状を有する。
【００１０】
１つの実施形態において、上記基部は、上記患者の前頭に付着するための接着剤層を備える。
【００１１】
１つの実施形態において、帽子が、上記センサーを上記患者の前頭に保持するために使用される。
【００１２】
１つの実施形態において、上記基部は、上記帽子の内側に付着される。
【００１３】
１つの実施形態において、上記基部は、上記帽子の内側に接着して付着される。あるいは、上記基部は、上記帽子に縫い込まれる。
【００１４】
別の実施形態において、本発明は、血液の特性の決定のための方法を提供し、その方法は、以下の工程を包含する：エミッターおよび検出器を、眉の上の、下部前頭領域において患者の前頭上の間隔を開けた位置に適用する工程であって、その検出器およびそのエミッターの両方が、虹彩のほとんど側方に配置される、工程；そのエミッターおよびその検出器を該患者に固定する工程；そのエミッターを用いて電磁放射を放射する工程；その検出器によって、その前頭によって散乱された電磁放射を検出し、検出器信号を生成する工程；ならびにその検出器信号から、その患者の血液の特性を決定する工程。
【００１５】
１つの実施形態において、上記エミッターおよび上記検出器を上記患者の前頭に固定する工程は、そのエミッターおよびその検出器を帽子の内側に付着させ、そしてその帽子をその患者の頭部に配置することによって達成される。
【００１６】
本発明の本質および利点のさらなる理解のために、添付の図面に関する以下の説明に対して参照がなされるべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（発明の詳細な説明）
本発明の実施形態は、反射率型の酸素濃度計センサーを使用者の前頭に配置し、保持し、そして位置決めする、相対的に容易な手段を提供するために、帽子への配置のための反射率型酸素濃度計センサーを構成することに関する。患者の前頭へのこのセンサーの位置決めに関して、このセンサーが前頭下部領域、眉の上に配置され、このセンサーの光学部品（エミッターおよび検出器）が、虹彩の上および虹彩のほとんど側方に位置決めされるかまたは虹彩の上に中心を置くことが好ましい。この酸素濃度計センサーは、帽子の内側のバンド（ｂａｎｄ）に取付けられ得る。この帽子の中のこの反射率センサーの正確な位置は、センサーの位置決めに熟練していない使用者による最適な前頭位置へのこのセンサーの適切な配置を可能にする。前頭用反射率センサーの配置が、前頭の脈管構造に起因して、血流特性の正確な決定における１つの因子であることが見出されている。さらに、特定量の圧力を前頭用センサーに付与することが、酸素濃度計の読み取りに対する静脈脈動効果の発生頻度を減少させ得ることが示されている。帽子の配置は、かなり反復可能かつ予測可能であるので、帽子の中のバンドへのこのセンサーの配置は、これらの問題を最小にする。本発明により具体化されるような帽子ベースの酸素濃度計センサーは、臨床的設定で患者に使用され得、または競技者、軍人、消防士により使用され、あるいは、生理学的パラメーターに関連する情報（例えば、心拍数または酸素飽和度の情報）が所望されるあらゆる環境において使用され得る。
【００１８】
図１は、帽子またはキャップ（ｃａｐ)内に配置され得る、本発明に従うセンサーの実施形態の組立図である。この図は、帽子１０４の内側に取り付けられるかまたは付着され得る、基部１０２に取り付けられた酸素濃度計センサーを示す。帽子ベースの実施形態において、センサーは、２つの別々の波長を含むエミッター１０６、および２ｍｍよりも大きく（理想的には、エミッターから１０ｍｍ〜１５ｍｍ）離れて置かれた検出器１０８を使用する。表面１０２は、センサーと患者の皮膚との間の光のいかなるシャント（ｓｈｕｎｔ)も最小にするために、黒色であり得る。帽子の中のセンサーは、活動中の使用者の運動性（ｍｏｂｉｌｉｔｙ)を可能にするように、小型で携帯型の酸素濃度計と連結して使用され得る。同様に、センサーは、ヘッドバンドに導入され得る。あるいは、使用者がセンサーを自分好みの帽子に取り付けることを可能にする、接着性の裏地（ｂａｃｋｉｎｇ)を有するセンサーを提供することが望ましくあり得る。また、図１において、ＬＥＤに駆動電流（ｄｒｉｖｅ  ｃｕｒｒｅｎｔ)を提供し、酸素濃度計に検出器信号を提供するためのケーブル１１０が示される。ケーブルは、モニターへの電気的接続を提供し、また、ケーブルは、エミッター用の電源を提供し、このエミッターは、検出器からのシグナルを伝え、外部の電気的干渉に対して検出器からの小さいシグナルを防御するように遮蔽する導体である。
【００１９】
センサーが、正面部分（ｆａｃｅ  ｐｏｒｔｉｏｎ）１１２を有する多層構造で示される。正面１１２は、患者の皮膚に対して配置される表面である。表面材料は、接着剤層（例えば、アクリル系ゴム接着剤または合成ゴム接着剤)を有しても有していなくてもよく、そして代表的には、発泡体ＰＶＣまたは発泡ポリウレタン材料から作製される。正面１１２要素(ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ)は、好ましくは、組織を通過しない反射光の発生を最小にするために、黒色である。正面層１１２の下部は、２つの窓１１４である。窓１１４は、一般的には、透明な要素（例えば、薄膜）または皮膚との接触をなす透明な成型プラスチック要素である。薄膜窓は、ポリエステルフィルム上のポリウレタン系接着剤またはアクリル系接着剤であり得る。窓１１４の意図は、光学的要素（エミッターおよび検出器)と皮膚との間の効率的な光学的結合機構(ｃｏｕｐｌｉｎｇ  ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）を提供することである。正面１１４の上に位置付けられるものは、ファラデーシールド１１６である。ファラデーシールド１１６は、導電性材料（例えば、銅膜または銅メッシュ)であり、これは、モニターに電気的に接続され、このモニターは、光が検出器を通過する間に外部からの電気的干渉から検出器を遮蔽するのを補助するためにアースされる。次に位置付けられるものは、ＬＥＤ１０６および検出器１０８である。このＬＥＤおよび検出器の上は、マスク層であり、これは、１つ以上のマスク層を含み得る。マスク層１１８は、一般的には、薄膜であり、これは、光がセンサーの裏側から入るか、またはエミッターから検出器へ直接進入する（シャント光)をブッロクすることが意図される。このマスク１１８の目的は、検出器に届く光のすべてが、キャピラリーベッド（ｃａｐｉｌｌａｒｙ  ｂｅｄ)を通って進入してきたエミッターからの光であることを保証することである。マスク層１１８の上は、背部層（ｂａｃｋ  ｌａｙｅｒ)１２０である。背部層または頂部層は、センサーのうち組織に接触しない表面である。この層は、センサーのための装飾的な仕上げを含み得、これは、センサーを識別するいくつかのプリントされた美術作品（ａｒｔｗｏｒｋ)を伴って白色であり得る。代表的な材料は、Ｖｅｌｃｒｏループ、または軟質のＰＶＣ発泡体であり得る。センサーが帽子またはキャップに取り付けられる場合において、頂部層は、時々、背部層と称される。この場合において、背部層は、それが帽子の内側に取り付けられるように両面接着剤を含み得る。
【００２０】
図２は、本発明に従うセンサーの実施形態を伴うストッキング帽子（ｓｔｏｃｋｉｎｇ  ｈａｔ）を示し、このセンサーは、上記帽子に取付けられて示される。本発明のこの代替の実施形態は、ストッキングキャップ（ｓｔｏｃｋｉｎｇ  ｃａｐ）またはベレー帽２０４中の小さい反射率センサー２０２の配置に関する。図２は、ＬＥＤ２０６および検出器２０８を保持するセンサー担体層（ｓｅｎｓｏｒ  ｃａｒｒｉｅｒ  ｌａｙｅｒ）２０２ならびにケーブル２１０を示し、これらは図１に関連して上に記載されたものに類似である。この実施形態は、新生児に対して使用され得る。この実施形態は、このセンサーに予測可能な圧力を付与しつつ患者の前頭にセンサーを容易に配置することを可能にする。帽子の中のセンサーはまた、患者の前頭にセンサーを置くという装飾的外観についての問題を解決する。ストッキングキャップの中のセンサーは、センサーを前頭に配置することよりも、はるかに患者にとってより受け入れ得る。このストッキングキャップの張力（それ自身の伸縮性によるか、または調節可能な一体型ヘッドバンドストラップにより提供される）に依存して、上記センサーは、低粘着性接着剤を有しても、接着剤を全く有さなくてもよい。特に新生児に対しては、接着剤は、新生児の弱い皮膚への目に見える損傷を残し得るので、接着剤層の欠如は、好ましい特徴である。
【００２１】
図３は、図１または２のセンサーの１つの実施形態に対する組立図である。図３は、上記センサー部分が、概ね、正面層３０２、頂部層３０４、およびこの正面層と頂部層との間に配置されるフレキシブル回路３０６を備えることを示す。また、図３には、表面層３０２、フレキシブル回路３０６、ケーブル３０８および頂部層３０４の相対的位置を示す、多層の非組立図が示されている。フレキシブル回路層３０６は、エミッター（ＬＥＤ）３１０および検出器３１２、ならびにマスク層３１４および上に記載されるようなファラデー遮蔽を保持する。フレキシブル回路３０６はまた、上記ケーブル中のリード線と上記ＬＥＤおよび上記検出器との間の電気的接続を可能にするための数個の孔３１６を有する。
【００２２】
当業者に理解されるように、本発明は、本発明の本質的な特性から逸脱することなく、他の特定の形態で具体化され得る。例えば、上記センサーは、帽子の内側または使用者の皮膚に接着するための接着剤層を含み得るか、または上記センサーは、その帽子に縫い込まれ得る。これらの他の実施形態は、本発明の範囲内に含まれることが意図され、これは添付の特許請求の範囲に示される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明に従うセンサーの１つの実施形態のアセンブリ図であり、このセンサーは、帽子またはキャップ内に配置され得る。
【図２】図２は、帽子に取付けられて示される、本発明に従うセンサーの１つの実施形態を伴うストッキング帽子の図面である。
【図３】図３は、図１または２のセンサーの１つの実施形態のアセンブリ図である。
2007528744.tif 000003
2007528744.tif 000004
2007528744.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成18年1月11日(2006.1.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素濃度計センサーであって、以下：
基部であって、患者の前頭の少なくとも一部の形状に類似した形状を有し、そして患者の前頭の一部の上に実質的に一致するように構成されたセクションを備える、基部；
該セクションの位置する位置において、該基部上に配置されたエミッター；および
該エミッターから一定の距離で、該基部に配置された検出器、
を備える、センサー。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサーであって、前記基部が、弾性体であり、そして前記患者の前頭に適合可能な形状を有する、センサー。
【請求項３】
請求項１に記載のセンサーであって、前記基部が、前記患者の前頭に付着するための接着剤層を備える、センサー。
【請求項４】
請求項１に記載のセンサーであって、前記基部が、患者の組織を通って前記検出器上へと行かない反射光の発生を最小にするために、暗い層を備える、センサー。
【請求項５】
請求項１に記載のセンサーであって、前記エミッターおよび前記検出器に接続されたリード線をさらに備え、該リード線が、患者の前頭の頂部または側部の１つから前記基部に沿って延びている、センサー。
【請求項６】
請求項１に記載のセンサーであって、前記患者の前頭に対して該基部を保持するための帽子をさらに備える、センサー。
【請求項７】
請求項６に記載のセンサーであって、前記基部が、前記帽子の内側に付着されている、センサー。
【請求項８】
請求項７に記載のセンサーであって、前記基部が、前記帽子の内側に接着して付着されている、センサー。
【請求項９】
請求項１に記載のセンサーであって、前記基部が、複数の積層を備える、センサー。
【請求項１０】
酸素濃度計センサーであって、以下：
基部であって、患者の前頭の少なくとも一部の形状に類似した形状を有し、そして患者の前頭の一部の上に実質的に一致するように構成されたセクションを備える、基部；
該セクションの位置する位置において、該基部上に配置されたエミッター；
該エミッターから一定の距離で、該基部に配置された検出器；および
該患者の前頭に対して該基部を保持するための帽子、
を備える、センサー。
【請求項１１】
血液の特性を決定するためのエミッターおよび検出器を制御するための方法であって、該方法は、以下の手段：
眉の上の、下部前頭領域において患者の前頭上の間隔を開けた位置に適用されたエミッターおよび検出器であって、該検出器および該エミッターの両方が、虹彩の側方に配置され、そして該患者に固定された、エミッターおよび検出器；
を制御することにより実施され、
該方法は、以下の工程：
該エミッターを制御することにより電磁放射を発生する工程；および
該検出器を制御することによって、該前頭によって散乱された電磁放射を検出し、検出器信号を生成する工程、を包含する、方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法であって、前記血液の特性が、酸素飽和度である、方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の方法であって、前記固定する工程が、前記エミッターおよび前記検出器の上に帽子を配置する工程を包含する、方法。
【請求項１４】
請求項１１に記載の方法であって、前記固定する工程が、前記エミッターおよび前記検出器を帽子の内側に取り付け、該帽子を前記患者の頭部に配置することによって、該エミッターおよび該検出器を該患者に固定する工程を包含する、方法。
【請求項１５】
請求項１１に記載の方法であって、前記検出器を制御することによって、前記患者の前頭から反射される光が検出される、方法。
【請求項１６】
血液の特性を決定するためのエミッターおよび検出器を制御するための方法であって、該方法は、以下の手段：
眉の上の、下部前頭領域において患者の前頭上の間隔を開けた位置に適用されたエミッターおよび検出器であって、該検出器および該エミッターの両方が、虹彩の側方に配置された、エミッターおよび検出器；
を制御することにより実施され、ここで、
該エミッターおよび該検出器を帽子の内側に取り付け、該帽子が該患者の頭部に配置されることによって、該エミッターおよび該検出器が該患者に固定され；
該方法は、以下の工程：
該エミッターを制御することによって電磁放射を発生する工程；および
該検出器を制御することによって、該前頭によって散乱された電磁放射を検出し、検出器信号を生成する工程、
を包含する、方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、前記血液の特性が、酸素飽和度である、方法。
【国際調査報告】
2007528744.tif 000006
2007528744.tif 000007
2007528744.tif 000008
2007528744.tif 000009