(57)【要約】本発明の実施形態は、プロセッサ（４０２）からの作動命令を伝送するように構成されたＮ個のケーブル導体を有し、実質的に２Ｎ個のノードをアドレス指定可能なように構成された発光体ドライバを含む。一実施形態において、アドレス制御器（５０２）は、光源（４１８）の特定のＬＥＤを作動させるためのスイッチ制御を提供するように構成されたラッチ復号器（５０６）へ作動命令を出力する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モニタしている患者の１つ以上の生理的状態を示す１つ以上の信号を出力するように構成された、非侵襲生理センサであって、
前記センサは、
測定部位に対して光放射を送信するように構成された、複数の発光源と、
前記患者の前記測定部位の体組織で減衰された後に検出される前記光放射に対応する前記１つ以上の信号を出力するように構成された、１つ以上の検出器であって、前記１つ以上の信号は、前記患者の前記１つ以上の生理的状態を示し、
前記１つ以上の発光源を、１つ以上の駆動信号に選択的に接続するように構成された、複数のスイッチと、
前記複数のスイッチを制御するように構成された、復号回路と、
を備え、
前記復号回路は、Ｎ個の入力を受信すると、それぞれが１つ以上の前記複数の半導体スイッチのロケーションを含む固有のロケーションを最大２Ｎまで選択的にアドレス指定するように構成されており、
前記固有のロケーションの１つを作動させると、少なくとも１つの前記発光源が前記測定部位に対して前記光放射を送信する、
非侵襲生理センサ。
【請求項２】
前記Ｎ個の入力と前記駆動信号は、患者モニタからフレキシブルケーブルを介して前記生理センサに与えられる、請求項１に記載の生理センサ。
【請求項３】
前記スイッチの１つは、前記発光源の１つに直列接続されている、請求項１に記載の生理センサ。
【請求項４】
前記半導体スイッチは、電界効果型トランジスタを備える、請求項１に記載の生理センサ。
【請求項５】
前記複数の発光源は、２つの群を備え、
各前記群は、前記発光源を１つ以上の含み、
前記発光源の第１の群は、前記１つ以上の駆動信号の第１の駆動信号に選択的に接続可能であり、
前記発光源の第２の群は、前記１つ以上の駆動信号の第２の駆動信号に選択的に接続可能である、
請求項１に記載の生理センサ。
【請求項６】
前記第１と第２の駆動信号は、互いに異なる、請求項５に記載の生理センサ。
【請求項７】
前記発光源は、発光ダイオードを備える、請求項１に記載の生理センサ。
【請求項８】
患者モニタと非侵襲光学センサとの間の信号を通信するケーブルであって、
前記ケーブルは、
前記非侵襲光学センサの１つ以上の光源を作動させるように構成された１つ以上の駆動信号を、伝送するように構成された、１つ以上の信号線と、
２Ｎ個の固有のロケーションを選択可能であって、約２Ｎ個までの発光源を前記１つ以上の駆動信号に選択的に接続するように構成された、Ｎ個のアドレス線と、
を備え、
それによって、前記センサを着用している患者の組織に光を供与するために前記発光源を作動させ、１つ以上の光検出器が前記患者の組織により減衰された後の前記作動された光源からの光を検出可能とする、
ケーブル。
【請求項９】
前記１つ以上の信号線は、第１と第２の駆動信号を通信する少なくとも２つの信号線を備え、
前記生理センサ内の発光源は、第１の群と第２の群を備え、
各群は、前記光源を１つ以上の有し、
前記第１の群は、前記第１の駆動信号を受信するように選択可能であり、
前記第２の群は、前記第２の駆動信号を受信するように選択可能である、
請求項８に記載のケーブル。
【請求項１０】
許可信号を伝送するように構成された第１の制御線と、
すべての発光源を選択解除する消去信号を伝送するように構成された第２の制御線と、
を更に備える、請求項８に記載のケーブル。
【請求項１１】
前記モニタから前記駆動信号を受信するように構成された入力コネクタと、
前記生理センサへ前記駆動信号を提供するように構成された出力コネクタと、
前記入力コネクタと前記出力コネクタとを接続する可撓性電線管と、
を更に備える、請求項８に記載のケーブル。
【請求項１２】
前記Ｎ個のアドレス線を受信し、前記光源を選択的に接続するように構成された、復号器を更に備える、請求項８に記載のケーブル。
【請求項１３】
前記復号器は、前記生理センサと通信するように適合された出力コネクタ内に組み込まれている、請求項１２に記載のケーブル。
【請求項１４】
少なくとも１つの前記固有のロケーションが、前記発光源が作動されない空集合に対応する、請求項８に記載のケーブル。
【請求項１５】
患者のパラメータをモニタするための非侵襲光学生理センサにおける発光源を選択的に駆動するための方法であって、
前記方法は、
各前記発光源と直列に接続された少なくとも１つの異なる半導体スイッチを含むセンサを、患者に取り付け、
関連する発光源を駆動信号に接続するために、前記半導体スイッチを作動させる、
ことを含み、
前記発光源は、前記患者の測定部位に光学放射を伝送し、
前記作動させることは、約２Ｎ個の前記半導体スイッチを制御可能であり、最大で約２Ｎ個までの前記半導体スイッチを制御するように構成された復号器に、Ｎ個の導体を提供する、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、米国特許法３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．第１１９条（ｅ）項に基づき、２００９年９月３日に出願された名称「非侵襲患者モニタ用発光体ドライバ（Ｅｍｉｔｔｅｒ  Ｄｒｉｖｅｒ  ｆｏｒ  Ｎｏｎｉｎｖａｓｉｖｅ  Ｐａｔｉｅｎｔ  Ｍｏｎｉｔｏｒ）」の米国特許仮出願第６１／２３９，７４１号の優先権の利益を主張し、参照によりそれを本願に援用する。
【０００２】
本開示は、以下の同時係属中の出願に関連する。
【表１】
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【０００３】
上記のそれぞれは、参照によりその全体を本願に援用される。
【０００４】
本発明は、一般的に患者モニタ装置に関し、特に本発明の実施形態は、観察下の組織へ適切な照射を行うための患者モニタ装置の光源の駆動に関する。
【背景技術】
【０００５】
非侵襲患者モニタシステムを含む分光学的な患者モニタシステムは、複数の発光装置に通電してモニタする組織を照射することが多い。多くのシステムにおいて、発光装置は、異なる時間に、異なる波長で組織を照射する。照射は、組織によって散乱と吸収がなされ、出現する一部減衰された量が、一般的に１つ以上の光検出器で検出される。光検出器は、検出された減衰放射の強度を示す１つ以上の信号を出力し、その信号を患者モニタに送信して処理を行なう。
【０００６】
多くのシステムにおいて、患者モニタは、それぞれの発光装置を作動周期中の別々の時間に作動させるように構成されている。これによって、ある波長の光の減衰を測定しようとする検出器に、他の波長の光の放射が影響を及ぼす可能性を低減している。
【０００７】
例えば、図１は、ケーブル１０６を介して非浸襲光学センサ１０４と通信する患者モニタ１０２を含む患者モニタシステム１００を表している。図１に示すように、モニタ１０２は、脈動する血液により減衰された光を示すセンサ１０４からの出力信号を処理し、少なくともその一部から算出された測定値を表示する。図１に示すように、モニタ１０２は、例えば異なる波長で光を放出するように構成された２つの発光源のようなセンサ光源１１０を駆動するための駆動回路１０８を含む。図１に示された発光源は、逆並列構成に接続されているが、本開示により、当業者であれば例えば共通陽極又は共通陰極などを含む、他の構成及びその駆動回路仕様も理解可能であろう。
【０００８】
一般的に、このモニタ１０２のプロセッサは、様々なラッチ機構を制御して、一度に１つの電圧／電流コンバータ１１２、１１４を作動させる。作動すると、コンバータ１１２、１１４は、ケーブル１０６の導体を介してセンサ１０４に接続されたＬＥＤ１１６、１１８へ電流を供給する。こうして、プロセッサは、適切なラッチ信号を駆動回路１０８に出力し、各ＬＥＤ１１６、１１８へのデューティサイクルと電流レベルを正確に制御し、ＬＥＤ１１６、１１８が一度に１つだけ作動するようにする。図１の駆動回路の例は、米国特許第６，１５７，８５０号明細書に開示されている。参照により’８５０号特許の開示全体をここに援用する。
【０００９】
図１の駆動回路１０８及び光源１１０に対して、図２は、ケーブル２０６を介して非浸襲光学センサ２０４と通信する患者モニタ２０２を含む、患者モニタシステム２００を示している。図２に示すように、モニタ２０２は、脈動する血液により減衰された光を示すセンサ２０４からの出力信号を処理し、少なくともその一部から算出される測定値を表示する。図２に示すように、モニタ２０２には、駆動回路２０８が含まれ、これは、例えば波長の異なる光の放射が可能なＬＥＤグリッドアレイのようなセンサ光源２１０を駆動するように構成されている。
【００１０】
一般的に、駆動回路２０８は、複数の行ドライバ２２０と複数の列ドライバ２２２とを含み、特定の列ドライバと特定の列ドライバとの作動は、対応する行２２４と列２２６の格子点のノードに配置された１つ又は一群のＬＥＤを作動する。その作動は、ＬＥＤ２１６、２１８を含むグリッドアレイ内のそれぞれのＬＥＤのデューティサイクルを正確に制御するために、モニタ２０２の１つ以上のプロセッサによって制御される。例えば、行ドライバ２２０と列ドライバ２２２とは、ＬＥＤが作動させるために、共に、それぞれＶｃｃと電流シンクとへのスイッチとして機能し、ＬＥＤが停止させるために、それぞれグランドとＶｃｃとへのスイッチとして機能する。このプッシュプル駆動構成は、非作動ＬＥＤにおける、寄生電流、即ち寄生作動を有利に防止する。特定の実施形態では、１列の駆動ライン２２４が一度Ｖｃｃへスイッチされる。図２の駆動回路の例は、米国特許出願公開第２００６／０２４１３６３号明細書に開示されている。参照により’３６３号特許出願の開示全体をここに援用する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
前述のＬＥＤ駆動回路１０８、２０８には、いくつかの制約がある。駆動回路１０８は、光源１１０の各ＬＥＤに対して個別の駆動導体を利用する。したがって、図１のシステム１００では、Ｎ個のＬＥＤを駆動するために、ケーブル１０６内のＮ個の導体上を、Ｎ個の駆動電流が流れる。本開示から、当業者には理解されるように、例えば利用可能な波長の数を増やすために、光源１１０のＬＥＤの数を増やした場合、ケーブル１０６における導体の数が増加する。大きな発光体駆動電流が流れる導体が、ケーブル中に増加する毎に、ケーブル中の他の導体、例えばセンサ１０４の検出器からの出力信号として非常に繊細な低電流又は低電圧を通信する高インピーダンスの導体など、との間の干渉の可能性が増える。更に、導体が増えるごとに、ケーブルの寸法、原価、複雑さ、遮蔽、ケーブル剛性などが増加し、それによって患者の快適さが損なわれていく。
【００１２】
行ドライバ２２０と列ドライバ２２２とを含む駆動回路２０８は、図１のＮ対Ｎの駆動回路１０８を改良したものである。例えば、図２のシステム２００において、ケーブル２０６には、Ｎ個の導体上をＮ個の大きな発光体駆動電流が流れる。Ｎ個の導体の半分は、高電流の行駆動信号に対応し、半分は、高電流の列駆動信号に対応する。これらのＮ個の導体により、プロセッサは、２＊Ｎ個のノードの光源グリッドアレイの内の特定のノードをアドレス指定し、それを作動させることができる。Ｎ対Ｎの駆動回路１０８と同じように、例えば、利用可能な波長数を増やすために光源グリッドアレイ２１０中のＬＥＤ数を増やした場合、ケーブル２０６中の導体数を増えることになり、それによって検出信号に有害な干渉を受ける可能性が潜在的に増加することは、この開示から当業者には、理解されるであろう。
【００１３】
少なくとも上記によれば、ＬＥＤの異なる波長数を増加させ、患者モニタのより高度な信号処理を行う場合、光源の駆動方法の改良が必要となる。多くの場合、周辺ノイズからの判別がより困難な生理学的パラメータ、例えば全ヘモグロビンモニタ、グルコースモニタ、メトヘモグロビンモニタ、又はそれらの組合せなどを測定するために、又は従来のパルス酸素濃度計の感度を上げるために、利用可能な波長を増やして対応する。しかしながら、所与のケーブル１０６、２０６内に単純に高電流導体の数を増やした場合、ケーブル剛性や検出器導体へのクロストークなどの難点を伴うことが高い。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
したがって、本開示の実施形態は、患者モニタが特定して選択できる光源の作動ノード数を増やせるようにしたアドレス方式を採用する、患者モニタシステムを含む。一実施形態では、発光体ドライバは、２Ｎ個のノードを実質的にアドレス指定するように構成されている。ここで、Ｎは、プロセッサからの作動命令を伝送するように構成されたケーブル導体の数である。一実施形態において、アドレス制御器は、光源のＬＥＤの作動を管理する論理装置に対してスイッチ制御を行うように構成された、ラッチ復号器へ作動命令を出力する。一実施形態においては、Ｎ本のケーブル導体を利用して、２ＮのＬＥＤノードの全て又は実質的に全てを、一意的にアドレス指定することができる。特定の実施形態において、作動命令が高電流信号である必要はない。例えば、本開示の実施形態の一部では、１つのケーブルが、１つ又は少数の高電流発光体駆動信号を伝送する。これは論理回路を経由して、光源の所望のノードをアドレス指定することができる。例えば、光源の各ＬＥＤを同一又は類似の電流で駆動可能である実施形態において、本発明のケーブルの実施形態は、１本の高電流導体を有していてもよい。光源のＬＥＤが異なる複数の電流を使用して、例えば従来型のＬＥＤと共に、高輝度のレーザ、又はサイドエミッティング型のＬＥＤを含む光源のような、異なる種類のＬＥＤを駆動する実施形態において、本発明のケーブルの実施形態は、複数の高電流導体にそれぞれの種類のＬＥＤに適した複数の電流を流すようにしてもよい。ただし、多くの実施形態においては、本明細書の技術の背景で述べた駆動部よりも、高電流導体の数が飛躍的に低減される。
【００１５】
本開示の実施形態には、モニタしている患者の１つ以上の生理的状態を示す１つ以上の信号を出力するように構成された、非侵襲生理センサが含まれる。センサには、測定部位に対して光放射を行うように構成された、複数の発光源が含まれている。センサには、また、上記の測定部位における患者の体組織で減衰した後に検出される光放射に応答する１つ以上の信号を出力するように構成された、１つ以上の検出器も含まれている。この１つ以上の信号は、患者の１つ以上の生理的状態を反映している。センサには、また、１つ以上の発光源を、１つ以上の駆動信号に選択的に接続するように構成された、複数のスイッチも含まれている。さらにセンサには、複数のスイッチを制御するために構成された、復号回路も含まれており、この復号回路は、Ｎ個の入力を受信すると、復号器が最大２Ｎ個までの固有のロケーションを選択的にアドレス指定するように構成されている。各ロケーションには、複数の半導体スイッチの１つ又は複数が含まれ、その固有ロケーションの１つを作動させると、少なくとも１つの発光源が測定部位に対して光学放射を行う。
【００１６】
本発明の実施形態には、また、患者モニタと非浸襲光学センサとの間の信号を通信するケーブルも含まれる。ケーブルは、１つ以上の信号線を含み、これは上記の非侵襲光学センサの１つ以上の光源を作動させるように構成された１つ以上の駆動信号を伝送するように構成されている。ケーブルは、また、２Ｎ個の固有のロケーションを選択可能であって、最大で約２Ｎ個までの発光源を１つ以上の駆動信号に選択的に接続するように構成された、Ｎ個のアドレス線を含む。この発光源を作動させる接続によって、センサを着用している患者の組織に光が当てられ、発光源から出て患者の組織で減衰された光を、１つ以上の光検出器が検出する。
【００１７】
さらに別の実施形態において、非侵襲光学生理センサで選択的に発光源を駆動して、患者のパラメータをモニタする方法が開示されている。この方法は、各発光源に対して少なくとも１つの異なる半導体スイッチを直列に含むセンサが、患者に取り付けられる。この方法は、また、半導体スイッチを作動させて関連する発光源を駆動信号に接続する。発光源は、患者の測定部位に光放射を行う。これは約２Ｎ個の半導体スイッチを制御可能であり、最大で約２Ｎ個の半導体スイッチを制御するように構成された、復号器にＮ個の導体を付与することを含む。
【００１８】
本発明を要約する目的で、本発明の特定の態様、利点、新規の特徴をここに記述した。もちろんこれらの態様、利点、特徴のすべてが必ずしも本発明の任意の特定の実施形態に具現化されるものではないことは理解されたい。
【００１９】
以下の図面及び関連する説明は、本発明の実施形態を説明するために提供され、本発明の請求範囲を制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】ケーブルを介して非浸襲光学センサと通信する患者モニタを備えた、従来の患者モニタシステムの図である。
【図２】ケーブルを介して非浸襲光学センサと通信する患者モニタを備えた、別の従来の患者モニタシステムの図である。
【図３】本発明の実施形態による患者モニタシステムの図である。
【図４】図３のシステムの実施形態の例示的ブロック図である。
【図５】図４の駆動部の実施形態の例示的ブロック図である。
【図６】本発明の実施形態による駆動プロセスの例示的フロー図である。
【図７Ａ】図４の駆動部の別の実施形態の例示的ブロック図であり、不使用のＬＥＤを短絡する第１の方法を示す。
【図７Ｂ】不使用のＬＥＤを短絡する第２の方法を示す。
【図８】異なる駆動電流仕様でＬＥＤを駆動するように構成された、図４の駆動部の実施形態の別の例示的ブロック図である。
【図９】ＬＥＤ駆動中、ＳＹＮＣ信号が患者用ケーブルを流れないように構成された、図４の駆動部の実施形態の別の例示的ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本開示の実施形態は、Ｎ個の信号アドレスを受信する復号器を利用して２Ｎ個のＬＥＤ光源を有利に選択作動できる駆動回路を備える、患者モニタを含む患者モニタシステムが含まれる。開示される様々な実施形態においては、アドレス指定と復号器との利用によって、モニタと例えば非浸襲センサとの間の信号を通信するケーブルにおける高電流導体の数が、有利に低減される。例えば、光源が単一電流で駆動されるように構成された、複数のＬＥＤを含む実施形態において、本開示の実施形態は、そのケーブルが一本の高電流導体を有する場合を開示する。光源が、第１の電流で駆動されるように構成されたＬＥＤと、第１の電流とは異なる第２の電流で駆動されるように構成された別のＬＥＤとを含む、別の実施形態において、本開示の実施形態は、それぞれの電流仕様に対応する複数の高電流導体を備える場合を開示する。ここに示すいくつかの実施形態は、２つの電流を必要とするが、当業者は、ＬＥＤ構成が追加的電流を必要とする場合、本開示からその追加の方法を理解するであろう。
【００２２】
前述の実施形態において、駆動回路は、アドレス指定と復号器とを有利に利用することを含む。導体で伝送されるアドレス指定情報は、駆動電流に比べ、より小さく、干渉の少ない信号を伝送する。したがって、本開示の実施形態は、駆動信号を伝送する高電流導体と、例えば感度の高い検出信号を伝送する低電流導体との間の、有害なクロストークの可能性を低減する。さらに、本発明に関わるケーブルは、有利には、大きく厚くシールドされた駆動導体は、少ししか必要としない。したがって、製造原価は、低く、剛性や固さがより小さく、センサの着用者にとってより人間工学的になっている。
【００２３】
別の実施形態においては、各ＬＥＤは、その特定のＬＥＤの非作動時には、導通するトランジスタによって短絡されている。短絡することは、例えば寄生電流によってＬＥＤが不要な放射をして望ましくない波長を放出する、という可能性を有利に低減する。また、さまざまな実施形態には、短絡用トランジスタを制御するように構成されたオン／オフのタイミングを取るハードウェアが含まれて、ＬＥＤの作動及び停止のタイミングを改良する。
【００２４】
本発明の完全な理解に資するために、これ以降の詳細な説明においては、図面を参照する。以下において、同様の参照番号は、同様の番号を参照する。
【００２５】
図３は、本開示の実施形態による患者モニタシステム３００を示す。図３に示すように、システム３００は、患者モニタ３０２と、ケーブル３０６を介してモニタ３０２と通信する非侵襲センサ３０４と、を含む。モニタ３０２は、センサ３０４の着用者の組織を照射するために、センサ３０４の複数の発光体を含む光源を駆動する。センサ３０４は、これは体組織で減衰された光を検出し、検出光を表す１つ以上の信号を出力する、１つ以上の光検出器を含む。モニタ３０２は、センサ３０４の１つ以上の出力信号を受信し、その信号を処理して、着用者の種々の生理的特徴を表す１つ以上の測定値を判定する。モニタ３０２は、介護人へ英数字及び／又は図形情報を提供するように構成された、ディスプレイ３０８を含む。モニタ３０２は、例えばタッチスクリーンや１つ以上の入力キーを含む、複数のユーザ入力装置３１０も含む。本明細書における開示によって、当業者であれば、入力装置３１０は、制御ボタン、ダイアル、ノブなど、タッチスクリーン入力、音声命令などのうちの１つ又はその組み合わせを備えてもよいことは理解されるであろう。
【００２６】
ここでは携帯型装置として開示されているが、本開示から当業者であれば、モニタ３０２は、机上型又は据付型モニタであってもよく、一部又は多くのパラメータをモニタしてもよく、在来型の介護システムへ情報を出力してもよいし、センサとモニタとの間、またモニタと他のモニタとの間、又はそれらとその類似物との組合せとの間を、無線で通信してもよいことが理解されるであろう。
【００２７】
図４は、図３のシステムのモニタ３０２の実施形態の例示的ブロック図４００を示す。図４に示すように、モニタ３０２は、ユーザインタフェース４０４、ネットワークインタフェース４０６、メモリ及び記憶部４１０、センサ及び／又はケーブルメモリ４１２、フロントエンドインタフェース４１４、及び駆動回路４１６と通信する１つ以上の信号プロセッサ４０２を含んでいても良い。一般的に、プロセッサ４０２は、制御データを駆動回路４１６へ出力し、駆動回路は、光源４１８のＬＥＤを選択的に作動させて、例えば着用者の指などの組織を照射する。組織は、照射を吸収し、減衰された光が、１つ以上の検出器４２０で検出される。検出器は、減衰された光を表す１つ以上の信号を、フィルタリングと前処理を行う、フロントエンドインタフェース４１４へ出力する。信号プロセッサ４０２は、処理され、フィルタリングされた信号を受信し、１つ以上のモニタパラメータに対する測定値を判定する。
【００２８】
様々な実施形態において、センサ３０４は、指の測定部位の形状を機械的に安定化及び／又は制御するように構成された、組織整形器を含んでいても良い。一実施形態において、組織整形器は、有利には、実質的に円筒形表面をした突起を含む。組織整形器の追加的な実施形態は、２００９年８月３日出願の米国特許出願第１２／５３４８２７号明細書に開示されている。組織整形器に関する’８２７号出願の教示は、参照によりその全体を援用される。さらに、検出器の空間配置、検出器４２０の数、及びセンサ３０４のノイズ遮蔽構造においても、利点が見つかる。それらに関する開示も、’８２７号出願に記載されており、参照によりそれらの開示全体を本明細書に援用する。
【００２９】
上記に加えて、プロセッサ４０２は、また、フロントエンド４１４で前処理された受信検出器信号データを利用し、組織の１つ以上のパラメータに対する出力測定値を判定する、測定値判定ソフトウェア命令を実行するように構成されている。測定値判定アルゴリズムの例は、米国特許第６，１５７，８５０号明細書、２００９年８月３日出願の米国特許出願第１２／５３４８２７号明細書、及び２００６年３月１日出願の米国特許出願第１１／３６６２０９号明細書に記載されている。入力センサデータからの測定値判定に関する開示は、参照により上記のそれぞれの文書を全体として本明細書に援用する。
【００３０】
図５は、図４の駆動部４１６の実施形態の例示的ブロック図５００を示す。図５に示されるように、プロセッサ４０２は、光源４１８の作動を正確に制御するために、アドレス制御５０２及び１つ以上の駆動電流制御器５０４と通信する。一実施形態においてアドレス制御５０２は、例えば２進数のアドレスを復号器５０６に出力する。復号器５０６は、アドレスを復号し、電流源５０４に接続する光源４１８の特定のＬＥＤを識別する。接続されると、特定のＬＥＤに電流が流れ、作動されて組織を照射する。一実施形態において、復号器は、Ｎ／２Ｎ復号器を備える。これは当業者であれば本明細書の開示から理解されるように広範囲の通常の意味を持っていて、例えばＮビットの２進数の組であるようなアドレスワードを受け、それを特定のＬＥＤノードに関連付ける復号器が含まれる。一例として、４ビットのワードであれば、１６の考えうるＬＥＤを一意的に識別する。しかし、わずか４ビットを追加して８ビットとしたワードであれば、最大２５６の考えうるＬＥＤ又はＬＥＤロケーションを一意的に識別できる。復号器５０６の例は、フェアチャイルドセミコンダクタ（Ｆａｉｒｃｈｉｌｄ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、テキサスインスツルメンツ（Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）、ＮＸＰセミコンダクターズ（ＮＸＰ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ）、等の供給元から商用的に入手可能である。
【００３１】
一実施形態において、電流制御器５０４は、プロセッサ４０２に異なる複数の電流レベルを選択できるようにさせるロジックを含んでいても良い。例えば、一例として、光源４１８がＬＥＤ装置及びより強力な高輝度のレーザ又はサイドエミッション型のＬＥＤを備えている場合、駆動部４１６は、電流調整器５０４を調整して、適切なアドレスにある適切なＬＥＤに対して、適切な電流を供給させる。一例として、電流制御器５０４は、アドレス復号器５０６を介してプロセッサ４０２によりアドレス指定されたＬＥＤの種類に合わせて、複数の電流の中から適切なものを有利に選択してもよい。
【００３２】
一実施形態において、電流制御器５０４は、ＬＥＤの作動、非作動に関わらず、電流パターンを同じに維持しようとする。複数の異なる電流を有する実施形態において、導体をツイストして、ケーブル３０６中を入力データ線の方向とは逆向きに複数の電流が流れるようにすることにより、ケーブル３０６中の他の導体へのクロストークの影響が低減されることが知られている。
【００３３】
図５は、アドレス制御５０２と電流制御器５０４とが、モニタ３０２内に有利に収納されているように示されているが、当業者は本開示から、１つ以上の制御器５０２、５０４が、モニタ３０２、ケーブル３０６、センサ３０４のさまざまなコネクタを含めてモニタ３０２からセンサ３０４への経路上の任意の場所にあってもよいことがわかるであろう。図５に示されるように、ケーブル３０６は、Ｎ個のアドレス線、電流源、アース、シールド、及びその他に必要な例えばサーミスタや１つ以上のメモリ又はそのほかの所望のセンサ装置などを結ぶ導体、などを含んでいる。
【００３４】
図６は、本発明の実施形態による駆動プロセス６００の例示的フロー図を示す。ブロック６０１では、プロセッサ４０２が、適切な電流を出力するために、電流制御器を作動させる。電流源が複数ある実施形態において、この作動時に、図８、９に関して更に述べるように、適切な電流の選択も行う。ブロック６０２において、プロセッサ４０２は、作動させる特定のＬＥＤのアドレスを出力する。ブロック６０４では、Ｎ／２Ｎ復号器５０６がアドレスを受信し、作動させる固有の出力を決定する。一実施形態では、この決定時に特定のＬＥＤを電流源に接続する論理トランジスタを作動させる、２進又はその他のワードへの変換も行う。そして実施形態によっては、そのＬＥＤの周りの短絡を外す。ブロック６０６において、復号器５０６は、適切な論理装置を作動させ、適切なＬＥＤを適切な電流制御器５０４に所定のデューティサイクルの時間だけ接続する。一実施形態において、アドレス制御５０２は、各ＬＥＤのオンとオフのタイミングを制御するために、プロセッサ４０２によって設定されるラッチを含む。一実施形態では、一度に１つのノードが通電され、さらなる実施形態では、連続する作動と作動の間に、時間間隔すなわち時間ギャップが設けられ、検出器において異なる波長の光によって干渉が起きることを防止する。一実施形態において、複数のＬＥＤの作動と作動との間に、このギャップ、すなわちＬＥＤの非作動状態が起きる。一実施形態において、ギャップは、２Ｎ個のアドレス可能なロケーションの１つから成り、プロセッサ４０２によって全オフ状態が、特別にアドレス指定可能となるようになっている。一実施形態において、アドレス指定可能な全オフ状態は、電流制御器５０４から得られる各電流レベルに１つ、複数のアドレスを含んでも良い。
【００３５】
プロセス６００を参照して開示を行ったが、当業者であれば、本開示から、他のプロセスによって光源の作動ロケーション又は作動ロケーションの群を、選択的にアドレス指定し、その作動ロケーション又は作動ロケーションの群に適切な電流を供給してもよいことが理解されるであろう。
【００３６】
図７Ａ、及び図７Ｂは、図４の光源４１８を駆動する駆動部４１６の実施形態の例示的ブロック図を示す。ここで駆動部４１６は、１つの電流制御器を含む。図７Ａと図７Ｂに示されるように、駆動部４１６は、アドレス制御５０２と電流制御器５０４と復号器５０６を含んでいる。一実施形態において、電流制御器５０４は、プロセッサからのデジタル信号をアナログ出力に変換するコンバータ７０２を含んでいる。一実施形態において、ＤＡＣ７０２は、出力駆動電流の微調整を可能とすることにより、光飽和を制御する。ＤＡＣ７０２は、プロセッサからのクロック及びデータ信号と、ＤＡＣがデータ信号上のデータを固定し、駆動出力電流を安定化させるタイミングを指示するラッチ信号とを受信する。
【００３７】
ＤＡＣ７０２の出力は、増幅器７０４に供給される。一実施形態において、増幅器７０４には、入力電圧をベースとして出力電流を調節する、高精度の電圧／電流増幅器が含まれる。増幅器７０４の出力は、また、一実施形態において、ケーブル３０６を介して光源４１８のＬＥＤへ駆動電流として提供される。ＳＹＮＣ信号７０８は、復号器５０６においてアドレス指定されたＬＥＤの正確なオン／オフタイミングを確保するために、提供される。回路の欠陥及び寄生パラメータがあると、電流ｉの立上がり、立下がり時間が所望値よりも不正確になることがある。有利なことに、ＳＹＮＣ信号７０８は、論理スイッチ装置７１０を介して、ＬＥＤ４１８に流れる電流の立上がり又は立下がり時に生じる欠陥及び寄生パラメータの一部、又はすべてを、アースレベルに落とす（ｓｉｎｋ）ようにタイミングを取ることができる。有利なことに、これらの欠陥を落とす（ｓｉｎｋｉｎｇ）ことによって、より高品質の電流と生成し、それによって光源４１８のオン／オフ動作がより良いものとなり、よりよい信号対雑音比を提供する。一実施形態において、ＳＹＮＣ信号７０８は、単一の出力信号電流ｉの生成に組み込まれる。一実施形態において、出力電流は、約０〜８０ｍＡであり、プロセッサ４０２によりＤＡＣ７０２に与えられる電圧によって、少なくとも部分的に制御される。
【００３８】
図７Ａ、及び図７Ｂに示されるように、制御論理は、光源４１８のそれぞれのＬＥＤのロケーションが復号器５０６によって復号された場合にのみ、そのＬＥＤが作動することを確かにする。例えば、特定のロケーションが非作動の場合、第１の論理装置７１２は、電流が流れないように、バイアス開放（ｂｉａｓｅｄ  ｏｐｅｎ）される。第２の論理装置７１４は、非作動ロケーションのＬＥＤの周りに短絡が形成されるように、バイアス閉鎖（ｂｉａｓｅｄ  ｃｌｏｓｅｄ）される。この短絡は、またアースに接続される。よって、駆動導体の特定ロケーションに寄生電流が現れた場合においても、簡単にアースに短絡され、ＬＥＤを発光させないようにできる。復号器５０６が特定ロケーションのアドレスを受信すると、第１の論理装置７１２はバイアス閉鎖され、第２の論理装置７１４はバイアス開放される。装置７１２の閉鎖は、第２の論理装置と特定ロケーションのＬＥＤとを、電流制御器５０４の電流ｉに接続する。装置７１４の開放は、ＬＥＤの周りの短絡を除去し、駆動電流ｉに接続し、ＬＥＤは作動し、与えられた波長の発光を行う。
【００３９】
図７Ａの実施形態において、論理装置７１２、及び７１４のゲートには、これらを相互に対向（ｏｐｐｏｓｅ）させるインバータ７１６が配置されている。例えば、開放又は閉鎖するように、復号器５０４から１つの制御信号が、装置７１２のゲートに供給され、その反対極性が、閉鎖又は開放するように、装置７１４のゲートに供給される。図７Ｂに示す実施形態において、装置７１２、及び７１４は、逆の装置であり、両方のゲートに復号器５０４から同じ信号が供給された場合、１つの装置７１２を開放及び閉鎖させ、その一方１つの装置７１４を対応して閉鎖及び開放させる。
【００４０】
本明細書の開示から当業者は、光源４１８の各ＬＥＤのオン／オフのサイクルを正確に制御し、その一方で同時にそのＬＥＤへの駆動電流を正確に制御するための、他の論理装置及び方式があることを認識するであろう。
【００４１】
また図７Ａと図７Ｂから理解されるように、ケーブル３０６は、電流制御器５０４の出力用、及びアドレス制御の出力用の導体を有している。別の実施形態において、ケーブル３０６は、ＳＹＮＣ信号も伝送してよい。よって、さまざまな実施形態において、ケーブル３０６は、１つの高電流信号とＮ個のアドレス信号とを有利に含み、それでなおかつ実質的に２Ｎ個の光源ノードを一意的に作動させることが可能である。一実施形態において、“実質的”ということは、２Ｎ個の光源ノードの１つ又は複数が、どのノードも作動しない空集合（ｎｕｌｌ  ｓｅｔ）に対応するような場合を指してもよい。空集合は、ＬＥＤの作動と作動との間の空きを確実にするのに有利である。
【００４２】
図８は、図４の光源４１８を駆動する駆動部４１６の別の実施形態の例示的ブロック図を示す。ここで駆動部４１６は、複数の電流制御器５０４を含む。図８に示すように、電流制御器５０４は、プロセッサ４０２が制御するコンバータ７０２の電圧出力によって設定される、異なる２つの電流ｉ１とｉ２を出力する。さらに、図８は、第１の群のＬＥＤすなわちグループＡのノードと通信する出力電流ｉ１と、第２の群のＬＥＤすなわちグループＢのノードと通信する出力電流ｉ２とが示されている。一実施形態において、ｉ１は約０〜約８０ｍＡであり、ｉ２は約０〜約８００ｍＡであってよい。当業者であれば、別の実施形態においては異なる電流値、及び／又は異なる数のグループを有利に採用できることが理解されるであろう。
【００４３】
このように、光源４１８のいくつかのＬＥＤが高電力で駆動されるような実施形態においては、ＬＥＤは、電流源ｉ２の出力に有利に接続される。また、図８には、図７Ａと図７Ｂに関して開示したのと同様に、電流ｉ１とｉ２をそれぞれ落とすための適切なＳＹＮＣ信号を論理装置７１０に提供するように構成された、論理回路を含む、タイミング回路８０２も示されている。
【００４４】
一実施形態において、増幅器７０４は、入力電圧に基づく安定化電流を提供するために、フィードバック構成を成す複数の増幅器と抵抗を含む。そのような構成は、本明細書の開示により当業者には既知である。一実施形態において、タイミング回路８０２は、電流ｉ１とｉ２とが同時にアースに流れないための、信号の論理結合（ｌｏｇｉｃ  ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｓ）を含む。一実施形態において、第１の論理スイッチ装置７１０を開放し電流ｉ１を流すために、ＳＹＮＣとグループＡの信号とが一致するよう、及び、第２の論理スイッチ装置７１０を開放し電流ｉ２を流すために、ＳＹＮＣとグループＢの信号とが一致するように、ＳＹＮＣ信号は、グループＡ、グループＢのそれぞれの信号と論理積される。
【００４５】
図９は、図４の光源４１８を駆動する駆動部４１６の別の実施形態の例示的ブロック図を示す。ここで駆動部４１６は、複数の電流制御器５０４を含む。しかし、図９では、電流制御器５０４は、１つの増幅器７０４とアナログ回路９０２とを利用して、異なる２つの電流ｉ１とｉ２を生成する。電流ｉ１は、グループＡのＬＥＤ用、電流ｉ２は、グループＢのＬＥＤ用である。さらに図９は、ＳＹＮＣ信号の機能及びその信号そのものを、センサ１０４の一部として示している。例えば、この実施形態において、復号器５０５上で得られる２つのロケーション、又はアドレスは、プロセッサ４０２が、ＳＹＮＣ信号をプロセッサの出力としてではなく、制御器５０４のアドレスとして生成するため、図８のＳＹＮＣ信号に対応する。タイミング回路９０４は、センサ３０４上にある論理装置７１０によって制御される、電流ｉ１とｉ２とが同時にはアースに流れないことを確かにする、論理回路を有する。よって、図９の実施形態では、プロセッサ４０２が出力信号を有利にアドレス指定に置き換える。この実施形態の利点は、ＬＥＤ駆動部４１６の、及び特にケーブル３０６の下流にあるセンサ３０４上の寄生電流と欠陥とを、落とすことである。場合によって、ケーブル３０６は、ケーブル３０６の導体と導体材料に関連する抵抗やインダクタンスや静電容量（又はそれに類似したもの）によって、寄生電流や欠陥を多く発生させる。これらの有害な影響をセンサの下流に落とすことにより、確実にＬＥＤ４１８の作動に影響を与えないようにすることができる。
【００４６】
駆動回路を好適かつ代替となる実施形態を参照して開示したが、この開示は、それによって限定することを意図するものではない。むしろ、本明細書の開示により当業者であれば、例えば、性能向上を図るために各グループの電流制御器に増幅器／ＤＡＣを用いる、などの駆動部に関する数多くの代替物があることを理解するであろう。また、本明細書の開示により、当業者であれば、アドレス制御、復号器、及び電流制御器は、モニタリング経路上の任意の場所に個別に配置可能であることを理解するであろう。例えば、部品は、モニタ３０２、センサ３０４、又はケーブル３０６、あるいは前記のものに接続されるコネクタの内部に収納することが可能である。
【００４７】
さらに、他の組合せ、省略、置換、及び変更が、本明細書の開示を考慮すれば当業者には、明らかとなるであろう。したがって、本発明は、好適な実施形態の作用によって制限されることを意図するものではなく、添付の請求項を参照して定義されるべきである。
【００４８】
さらに、本明細書において言及したすべての刊行物、特許、特許出願は、それぞれの刊行物、特許又は特許出願に対して具体的かつ個別に参照による援用を表示したかの如く、それと全く同様に、参照により本明細書に援用されるものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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