(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
医療患者の１つ以上の生理パラメータを測定するための非侵襲生理センサであって、
光源と、
医療患者の指の体組織によって減衰した後の前記光源からの光を検出し、前記検出した光に対応して、前記医療患者の１つ以上の生理パラメータを反映する生理信号を発生するように運転可能な光検出器と、
前記光源と前記光検出器の間に挿入されたバンプとを含むセンサであって、
前記バンプが組織接触表面から突起し、
前記バンプは、前記光検出器上に配置された平面と、前記平面に対向する円筒状の曲面であって、前記医療患者の前記体組織と接触するように配置された前記円筒状の曲面と、前記医療患者の指の長軸と平行になるように構成された前記バンプの長軸とを有し、
前記バンプ上に前記指の体組織が置かれたときに前記バンプが前記光源と前記光検出器の間の前記指の体組織の厚さを縮小するように構成された、
センサ。
【請求項２】
前記バンプの高さが１ｍｍ〜３ｍｍの高さであることを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】
前記バンプの前記平面の幅が３ｍｍ〜５ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項４】
前記バンプの前記円筒状の曲面の湾曲の半径が１．５ｍｍ〜２ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項５】
前記バンプの屈折率が１．４〜１．９であることを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項６】
前記バンプの前記円筒状の曲面の焦点長さが３ｍｍ〜４ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項７】
前記バンプが不透明な材料を含むことを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項８】
医療患者の１つ以上の生理パラメータを測定するための非侵襲生理センサであって、
光源と、
医療患者の指の体組織によって減衰した後の前記光源からの光を検出し、前記検出した光に対応する生理信号を発生するように運転可能な１つ以上の光検出器と、
前記光源と前記光検出器の間に挿入された部分的に円筒状のレンズと、を含み、
前記部分的に円筒状のレンズは、前記１つ以上の光検出器上に配置された平面と、前記平面に対向する円筒状の曲面であって、前記医療患者の前記体組織と接触するように配置された前記円筒状の曲面と、前記医療患者の指の長軸と平行になるように構成された前記部分的に円筒状のレンズの長軸とを有する、
センサ。
【請求項９】
前記部分的に円筒状のレンズが、前記部分的に円筒状のレンズ上に前記医療患者の指の体組織が置かれたときに前記光源と前記１つ以上の光検出器の間の前記医療患者の指の体組織の厚さを低減するように、前記１つ以上の光検出器上に配置された組織接触表面から突起するように構成されたことを特徴とする請求項８に記載のセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本出願は３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．第１１９条（ｅ）項に基づき以下の米国特許仮出願の優先権を主張する。
出願番号  出願日付  標題  特許事務所整理番号
６１／０８６，０６０、２００８年８月４日、グルコースおよび他の検体の非侵襲測定のための複数流のデータ収集システム（Multi-Stream Data Collection System For Non-Invasive Measurement of Glucose and other Analytes）、ＭＬＨＵＭ．００２ＰＲ
６１／０８６，１０８、２００８年８月４日、グルコースおよび他の検体の非侵襲測定のための複数流センサのフロントエンド（Multi-Stream Sensor Front Ends For Non-Invasive Measurement of Glucose and other Analytes）、ＭＬＨＵＭ．００３ＰＲ
６１／０８６，０６３、２００８年８月４日、グルコースおよび他の検体の非侵襲測定のための複数流検出器（Multi-Stream Detector For Non-Invasive Measurement of Glucose and other Analytes）、ＭＬＨＵＭ．００４ＰＲ
６１／０８６，０５７、２００８年８月４日、グルコースおよび他の検体の非侵襲測定のための複数流エミッタ（Multi-Stream Emitter For Non-Invasive Measurement of Glucose and other Analytes）、ＭＬＨＵＭ．００５ＰＲ
６１／０７８，２２８、２００８年７月３日、非侵襲装置のためのノイズ遮蔽（Ｎｏｉｓｅ  Ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ  Ｆｏｒ  Ａ  Ｎｏｎ−Ｉｎｖａｓｉｖｅ  Ｄｅｖｉｃｅ）、ＭＬＨＵＭ．００６ＰＲ
６１／０７８，２０７、２００８年７月３日、血液成分の分光測定を改善するための突起形状（Contoured Protrusion for Improving Spectroscopic Measurement o Blood Constituents）、ＭＬＨＵＭ．００７ＰＲ
６１／０９１，７３２、２００８年８月２５日、血液成分の測定を改善するためのセンサ（Sensor For Improving Measurement Of Blood Constituents）ＭＬＨＵＭ．０１１ＰＲ
【０００２】
また、本出願は３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．第１２０条に基づき以下の米国意匠特許出願の部分継続を主張する。
出願番号  出願日付  標題  特許事務所整理番号
２９／３２３，４０９、２００８年８月２５日、患者監視センサ（Ｐａｔｉｅｎｔ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  Ｓｅｎｓｏｒ）、ＭＬＨＵＭ．００９ＤＡ
２９／３２３，４０８、２００８年８月２５日、患者監視（Ｐａｔｉｅｎｔ  Ｍｏｎｉｔｏｒ）、ＭＬＨＵＭ．０１０ＤＡ
【０００３】
前述の出願はその全体の参照により本出願に援用される。
【背景技術】
【０００４】
看護環境中の看護基準は、例えばパルス酸素濃度計を用いる分光分析による患者監視を含む。分光分析のできる装置は、一般に脈流血液を運ぶ体組織などの測定部位に光放射を伝えまたは反射する光源を含む。測定部位の組織および流体による減衰の後、光検出装置は減衰した光を検出し、検出した減衰光に対応する検出信号を出力する。信号処理装置は検出器信号を処理し、グルコース、酸素、メトヘモグロビン、総ヘモブロビンなどの対象血液成分、他の生理パラメータ、または患者の健康の状態または傾向を決定するのに有用な他のデータまたはデータの組み合わせを示す測定値を出力する。
【０００５】
非侵襲装置および方法において、センサはしばしば指を光源および光検出器近くに置くよう適応される。例えば、非侵襲センサは、一般に指の形状に合致する形状の台を含む洗濯バサミ状筺体を含む。形状に合わせた台は測定用の指を位置決めし、それを安定化させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
残念ながら、この型の形状は、特にグルコースなどの血液成分の測定には理想的ではない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示は酸素、一酸化炭素、メトヘモグロビン、総ヘモグロビン、グルコース、プロテイン、グルコース、リピド、およびそのパーセント（例えば飽和）などの血液検体を測定するため、または他の多くの生理に関する患者の特性を測定するための非侵襲方法、装置、およびシステムの実施形態を説明する。これらの特性は、例えば、パルス速度、水和、傾向情報および分析等に関する。いくつかの実施形態において、非侵襲センサは測定部位の組織と相互作用して組織を変形させ、ある望ましい波長の信号利得を増加させる。一実施形態において、患者の指用の非侵襲センサの指台に突起を設けることができる。突起は組織の厚さを減少させ、それによって、場合によって信号利得を十倍以上増加することができる。この突起は、組織部位および測定すべき血液検体に応じて異なるサイズと形状を含むことができる。
【０００８】
開示される実施形態において、さまざまな検体の測定および検出を助ける非侵襲センサに突起が用いられる。また、開示される非侵襲センサは、中でも、複数流センサ情報を生成するように配置されたエミッタと検出器を含むことができる。非侵襲センサは異なるアーキテクチャを有することができ、ディスプレイ装置、ネットワークインターフェースなど他の部品を含み、または結合することができる。突起は任意の種類の非侵襲センサに用いることができる。
【０００９】
いくつかの実施形態において、治療患者の１つ以上の生理パラメータを測定するための非侵襲生理センサは、光源と光検出器の間に挿入されたバンプを含むことができる。バンプは患者の体組織に接触して配置され、それによって体組織の厚さを低減することができる。結果として、光源と光検出器の間の光路長を減少することができる。さらに、センサは光源から熱を導いて散逸するヒートシンクを含むことができる。さらに、センサは光源と光検出器の間の光路の遮蔽を含むことができる。遮蔽は光検出器が受け取るノイズを低減することができる。
【００１０】
いくつかの実施形態において、治療患者の体組織によって減衰した光を検出することのできる非侵襲医療センサは、互いに回転可能に接続された上部シェルと下部シェルを有するセンサ筺体を含むことができ、上部および下部シェルは各々治療患者の体組織を受け取る形状にされる。また、センサは患者の体組織上に光を当てることのできる筺体中に配設された１つ以上のエミッタを含むことができる。また、センサは筺体中に配設された１つ以上の検出器を含むことができ、これは患者の体組織によって減衰した後の光を受け取り、減衰光に応じた１つ以上の強度信号を出力することができる。また、センサは筺体中に配設された組織厚さ調節器を含むことができ、これは組織厚さ調節器上に患者の体組織を置くことで体組織の厚さが減少し、それによって１つ以上の強度信号の利得が増加するように配置することができる。
【００１１】
いくつかの実施形態において、治療患者の１つ以上の生理パラメータを測定するための非侵襲生理センサは、光源および光検出器を含み、治療患者の体組織によって減衰した後、前記光源からの光を検出することができ、検出された光に対応する生理信号を発生することができる。生理信号は治療患者の１つ以上の生理パラメータを反映することができる。また、センサは光源と光検出器の間に挿入されたバンプを含むことができ、バンプは表面に接触する組織から突出する。バンプは、光源と光検出器の間の光路長が減少するように光源と光検出器の間の体組織の厚さを減少させることができる。
【００１２】
いくつかの実施形態において、治療患者の１つ以上の生理パラメータを測定するための非侵襲生理センサは、光源と、治療患者の体組織によって減衰した後に前記光源からの光を検出し検出された光に対応する生理信号を発生することのできる１つ以上の光検出器と、光源と光検出器の間に挿入された部分的に円筒状のレンズを含むことができる。
【００１３】
いくつかの実施形態において、監視される患者に存在する血液検体に対応する信号を出力することの可能な生理センサは、治療患者の体組織上に光放射を発することのできる光源を有するセンサ筺体を含むことができる。また、センサはセンサに付属するヒートシンクを含むことができ、これは光源からの熱エネルギーを受け取り、熱エネルギーをセンサ筺体の外に放出することができる。また、センサは各々治療患者の体組織によって減衰した後に光源からの光放射を検出し、検出された光放射に応じた信号を出力することのできる複数の光検出器を含むことができ、信号は治療患者の１つ以上の生理パラメータを反映する。
【００１４】
いくつかの実施形態において、監視される患者に存在する血液検体に対応する信号を出力することのできる生理センサは、治療患者の体組織上に光放射を発することのできる光源を有するセンサ筺体を含むことができる。光源はサブマウント上に配設された１つ以上のエミッタを有することができる。また、センサは、伝導性遮蔽が１つ以上のエミッタのために少なくとも部分的にヒートシンクとして働くように、サブマウントに電気的に伝達することのできる医療ケーブルの伝導性遮蔽を含むことができる。また、センサは治療患者の体組織によって減衰した後に、光源からの光放射を検出し、検出された光放射に対応する信号を出力することのできる複数の光検出器を含むことができ、信号は治療患者の１つ以上の生理パラメータを反映する。
【００１５】
いくつかの実施形態において、体組織によって減衰した光を検出することのできる非侵襲光医療センサのヒートシンクは、電気装置の熱生成部および熱生成部と熱的に伝達するケーブルを含むことができる。ケーブルは熱生成部から熱を引き抜くことのできる導体を含むことができる。
【００１６】
いくつかの実施形態において、治療患者の体組織によって減衰した光を検出することのできる光医療センサは、互いに回転可能に接続された第１シェルと第２シェルを有するセンサ筺体を含むことができる。第１シェルおよび第２シェルは各々治療患者の体組織を受容する形状とすることができる。また、センサは第１シェル上に配設されたエミッタを含むことができ、これは治療患者の体組織上に光を発することができる。センサは第２シェル上に配設された検出器をさらに含むことができ、これは光路に沿って配設された体組織によって減衰した光を受け取ることができる。さらに、センサはエミッタと検出器の間に配設された遮蔽を含むことができ、これは光路中に実質的に透明な導電性材料を含むことができる。
【００１７】
いくつかの実施形態において、光感受性検出器からのノイズの相互作用を遮蔽することのできる伝導性遮蔽は、実質的に透明な材料と、実質的に透明な材料の少なくとも一部に配設された導電性材料を含むことができる。伝導性遮蔽は、前記光源からの光の少なくともいくらかが前記伝導性遮蔽を通過して光検出器上に照射するように、光源と光検出器の間に配設することができる。
【００１８】
いくつかの実施形態において、１つ以上の光通信装置を遮蔽するためのシステムは、光放射を発することのできるエミッタ、およびエミッタと検出器の間に配設された遮蔽装置を含むことができる。遮蔽装置は実質的に透明な導電性材料を含むことができる。遮蔽装置は光放射の少なくとも一部を通過させて、検出器の受け取るノイズを低減することができる。
【００１９】
いくつかの実施形態において、治療患者の体組織によって減衰した光を検出することのできる光医療センサは光を発することのできるエミッタと、検出器と、検出器の受け取るノイズを低減することのできる実質的に透明な導電性材料、および実質的に透明な導電性材料中の窓を有するノイズ遮蔽とを含むことができる。窓は光放射の少なくとも一部を検出器に通過させることができる。
【００２０】
本開示の要約の目的のために、本発明のいくつかの態様、利点および新規な特徴を本明細書で説明する。それらの全ての利点が、必ずしも本明細書に開示される特定の実施形態によって達成できるものではないことを理解されたい。したがって、本明細書に開示される本発明は、必ずしも本明細書に教示または示唆することのできる他の利点を達成することなく、本明細書に教示される１つの利点または利点の群を達成し最適化することによって具現化または実施することができる。
【００２１】
図面を通じて参照番号は参照された要素間の一致を示すために再使用することができる。図面は本明細書に説明される本発明の実施形態を示すために提供され、その範囲を制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本開示の一実施形態による、監視される患者の１つ以上の血液検体を非侵襲的に測定することのできる例示的データ収集システムのブロック図を示す図である。
【図２Ａ】本開示の実施形態による、図１の患者監視システムの例示的手持ちモニタおよび例示的非侵襲光センサを示す図である。
【図２Ｂ】本開示の実施形態による、図１の患者監視システムの例示的手持ちモニタおよび例示的非侵襲光センサを示す図である。
【図２Ｃ】本開示の実施形態による、図１の患者監視システムの例示的手持ちモニタおよび例示的非侵襲光センサを示す図である。
【図２Ｄ】本開示の実施形態による、図１の患者監視システムの例示的手持ちモニタおよび例示的非侵襲光センサを示す図である。
【図３Ａ】本開示の実施形態による、指台突起とヒートシンクを含む例示的非侵襲センサ筺体の側面図および透視図を示す。
【図３Ｂ】本開示の実施形態による、指台突起とヒートシンクを含む例示的非侵襲センサ筺体の側面図および透視図を示す。
【図３Ｃ】本開示の実施形態による、指台突起とヒートシンクを含む例示的非侵襲センサ筺体の側面図および透視図を示す。
【図３Ｄ】本開示の一実施形態による、ヒートシンクを含む他の例示的非侵襲センサ筺体の側面図を示す。
【図３Ｅ】本開示の一実施形態による、例示的検出器を含む例示的非侵襲センサ検出器シェルの透視図を示す。
【図３Ｆ】本開示の一実施形態による、指台突起とヒートシンクを含む例示的非侵襲センサ筺体の側面図を示す。
【図４Ａ】本開示の一実施形態による、例示的突起の上部立面図、側面図、および上部透視図を示す。
【図４Ｂ】本開示の一実施形態による、例示的突起の上部立面図、側面図、および上部透視図を示す。
【図４Ｃ】本開示の一実施形態による、例示的突起の上部立面図、側面図、および上部透視図を示す。
【図５】本開示の一実施形態による、光透過に対する突起の可能な影響を描く例示的グラフを示す。
【図６Ａ】本開示の一実施形態による、他の例示的突起の透視図、前部立面図、側面および上部平面図を示す。
【図６Ｂ】本開示の一実施形態による、他の例示的突起の透視図、前部立面図、側面および上部平面図を示す。
【図６Ｃ】本開示の一実施形態による、他の例示的突起の透視図、前部立面図、側面および上部平面図を示す。
【図６Ｄ】本開示の一実施形態による、他の例示的突起の透視図、前部立面図、側面および上部平面図を示す。
【図６Ｅ】本開示の一実施形態による、図６Ａ〜６Ｄの突起を組み込む例示的センサを示す図である。
【図７Ａ】本開示の一実施形態による、図１のシステムに使用することのできる伝導性ガラスの例示的配置を示す図である。
【図７Ｂ】本開示の一実施形態による、図１のシステムに使用することのできる伝導性ガラスの例示的配置を示す図である。
【図８Ａ】本開示の一実施形態による、図１のシステムに使用することのできる伝導性ガラスの例示的上部立面図、側面図、および底部立面図を示す。
【図８Ｂ】本開示の一実施形態による、図１のシステムに使用することのできる伝導性ガラスの例示的上部立面図、側面図、および底部立面図を示す。
【図８Ｃ】本開示の一実施形態による、図１のシステムに使用することのできる伝導性ガラスの例示的上部立面図、側面図、および底部立面図を示す。
【図８Ｄ】本開示の一実施形態による、図１のシステムに使用することのできる伝導性ガラスの例示的上部立面図、側面図、および底部立面図を示す。
【図９】センサの一実施形態によって得られる例示的比較結果を示す図である。
【図１０Ａ】本開示のさまざまな実施形態の例示的比較ノイズフロアを示す図である。
【図１０Ｂ】本開示のさまざまな実施形態の例示的比較ノイズフロアを示す図である。
【図１１】本開示の一実施形態による、センサの一実施形態を含むことのできるいくつかの部品のブロック図である。
【図１２】本開示の一実施形態による、センサの一実施形態に使用することのできる例示的検出器部分を示す図である。
【図１３】本開示の一実施形態による、図１のシステムの例示的複数流運転を示す図である。
【図１４Ａ】本開示の一実施形態による、センサの一実施形態に使用することのできる部分的に円筒状の突起を有する他の例示的検出器部分を示す図である。
【図１４Ｂ】図１４Ａの部分的に円筒状突起の前部立面図である。
【図１４Ｃ】検出器サブマウントの実施形態を示す図である。
【図１４Ｄ】検出器サブマウントの実施形態を示す図である。
【図１４Ｅ】検出器サブマウントの実施形態を示す図である。
【図１４Ｆ】検出器シェルの部分の実施形態を示す図である。
【図１４Ｇ】検出器シェルの部分の実施形態を示す図である。
【図１４Ｈ】検出器シェルの部分の実施形態を示す図である。
【図１４Ｉ】センサの一実施形態の断面図を示す。
【図１５Ａ】ヒートシンクの特徴を含むセンサの実施形態を示す図である。
【図１５Ｂ】ヒートシンクの特徴を含むセンサの実施形態を示す図である。
【図１５Ｃ】ヒートシンクの特徴を含むセンサの実施形態を示す図である。
【図１５Ｄ】ヒートシンクの特徴を含むセンサの実施形態を示す図である。
【図１５Ｅ】ヒートシンクの特徴を含むセンサの実施形態を示す図である。
【図１５Ｆ】ヒートシンクの特徴を含むセンサの実施形態を示す図である。
【図１５Ｇ】本明細書に説明される任意のセンサと一緒に使用することのできるコネクタの特徴の実施形態を示す図である。
【図１５Ｈ】本明細書に説明される任意のセンサと一緒に使用することのできるコネクタの特徴の実施形態を示す図である。
【図１６Ａ】廃棄可能な光センサの実施形態を示す図である。
【図１６Ｂ】廃棄可能な光センサの実施形態を示す図である。
【図１７】例示的センサのいくつかの部品の展開図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本開示は一般に非侵襲医療装置に関する。一実施形態において、生理センサは患者の指などの測定部位に結合することのできる検出器筺体を含む。センサ筺体は一般に測定部位の形状に一致することのできる湾曲した台を含むことができる。さらに、湾曲した台は測定部位からの光放射の量を増加させる形状にした突起を含むことができる。一実施形態において、突起は測定部位を薄くするために用いられる。これは光放射が、少ない組織を通過し、したがって減衰が少なくなる。一実施形態において、突起は減衰した光を測定することのできる面積を増加させるために用いることができる。一実施形態において、これは測定部位を出て１つ以上の検出器上に合焦する減衰した光を収集するレンズの使用によって行われる。突起は、光のノイズを低減するのに有用な黒または他の着色プラスチックなど、硬質の不透明プラスチックを含んで、プラスチックを有利に含む。一実施形態において、このような光ノイズは、患者の測定部位の組織によって減衰せずに光検出器で検出される、患者の１つ以上の生理パラメータを示す情報を含むのに十分な光を含む。それらの光ノイズはライトパイプを含む。
【００２４】
一実施形態において、突起は湾曲した台から形成することができ、または台に配置することの可能な別の部品とすることができる。一実施形態において、任意の適切な材料から作られたレンズを突起として使用することができる。突起は凸形状とすることができる。また、突起は測定部位に一致するように平坦または比較的平坦な表面の寸法および形状にすることができる。また、突起は測定部位に一致するように、例えば凹または凸表面などの丸い表面にすることができる。突起は円筒状または部分的に円筒状の形状を含むことができる。突起は成人、子供または幼児などの異なる種類の患者のために異なるサイズまたは形状とすることができる。また、突起は、例えば、指、足指、手、足、耳、額等を含んで異なる測定部位のために異なるサイズまたは形状とすることができる。したがって、突起は任意の種類の非侵襲センサに役立つことができる。突起の外部表面は１つ以上の開口部または窓を含むことができる。開口部は指などの測定部位からの減衰した光を１つ以上の検出器に通過させることが可能なように、ガラスから作ることができる。代わりに、全ての突起のいくつかは部分的に円筒状レンズなどのレンズとすることができる。
【００２５】
また、センサは、ノイズを低減するために、以下に説明する金属製のエンクロージャまたは突起内の埋め込みなどの遮蔽を含むことができる。遮蔽は銅などの伝導性材料から箱などの金属ケージまたはエンクロージャの形に作ることができる。遮蔽は第２の組の１つ以上の開口部または窓を含むことができる。第２の組の開口部はガラスから作ることができ、突起の外部表面の第１の組の窓を通過した光が、例えば以下に説明する収容することのできる１つ以上の検出器を通過することを可能にする。
【００２６】
さまざまな実施形態において、遮蔽はエミッタと検出器の間の光路に配置された任意の実質的に透明な伝導性材料を含むことができる。遮蔽は、ガラス、プラスチック等などの透明材料から作ることができる。遮蔽は少なくとも部分的に透明な導電性材料またはコーティングを有することができる。導電性コーティングは遮蔽の片側または両側、または遮蔽の本体内部に配置することができる。さらに、導電性コーティングは遮蔽全体に均一に分散することができ、またはパターン形成することができる。さらに、コーティングはその遮蔽効果を増加または最適化するために、均一なまたは変化する厚さを有することができる。遮蔽は任意の種類の分光を用いる非侵襲センサに役立つことができる。
【００２７】
一実施形態において、センサはヒートシンクを有することもできる。一実施形態において、ヒートシンクはその過剰の熱を放散する能力および着用者に美的快適さを与える形状を含むことができる。例えば、ヒートシンクは表面積を最大化して熱のより高い放散を可能にするように構成することができる。一実施形態において、ヒートシンクは、熱伝導性と放散性を向上させるカーボンおよびアルミニウムを含むプラスチックなど、金属化プラスチックを含む。一実施形態において、ヒートシンクは審美的および機能的目的のために望ましい形状および構成に安価に成型できるのが有利である。例えば、ヒートシンクの形状は一般に湾曲した表面とすることができ、１つ以上のフィン、波状起伏、溝またはチャンネル、または櫛を含むことができる。
【００２８】
本開示において、センサは複数流の分光を用いてさまざまな血液の検体を非侵襲的に測定することができる。一実施形態において、複数流分光は可視、赤外、および近赤外波長を用いることができる。本明細書において開示されるように、センサは特徴と部品のさまざまな組み合わせに基づいて血液検体またはそのパーセント（例えば飽和）を非侵襲的に測定することが可能である。
【００２９】
センサはエミッタ、検出器、および他の部品などの光通信部品を含むことができる。エミッタは、一実施形態において互いに点源として配置された複数の組みの光源を含むことができる。さまざまな光源は異なる波長の一連の光放射パルスを、患者の指などの測定部位に向けて発する。次いで、検出器は測定部位からの光放射を検出することができる。光源および光放射検出器は本明細書において論じられるように、赤外、近赤外、可視光、および紫外性を含んで任意の適切な波長で運転することができる。さらに、光源および光放射検出器は任意の適切な波長で運転することができ、当業者であれば、任意の波長で運転するための望ましい実施形態の修正は明らかであろう。いくつかの実施形態において、複数の検出器が用いられ、空間的な幾何形状に配置される。この空間的な幾何形状は少なくともいくつかの検出器の間の路長の多様性を提供し、複数のバルク測定およびパルス状の安定した測定を可能にする。検出器の各々は検出した光放射に基づいてそれぞれの出力流を提供することができ、または出力流の合計を複数の検出器から提供することができる。また、いくつかの実施形態において、センサは１つ以上のヒートシンクおよび１つ以上のサーミスタなど他の部品を含むことができる。
【００３０】
センサはセンサの出力を処理および／または表示する１つ以上のモニタに結合することができる。モニタはセンサフロントエンド、信号プロセッサ、ディスプレイ等などのさまざまな部品を含むことができる。
【００３１】
センサはモニタと一体化して、例えば、センサ、ディスプレイ、および使用者制御器を含む手持ちユニットにすることができる。他の実施形態において、センサは、１つ以上の処理装置と通信することができる。通信は、ワイヤ、ケーブル、可撓性回路、ワイアレス技術、または他の適切なアナログまたはデジタル通信伝達方法およびこれらの方法を実行する装置によることができる。前述の構成の多くは、装置を患者の腕など患者の他の場所に取り付け、またはベッド、棚、またはテーブルなど患者に近い場所に配置している間に、センサを測定部位に取り付けることを可能にする。また、センサまたはモニタは記憶装置またはネットワークインターフェースに出力することができる。
【００３２】
ここで、本開示の実施形態を論ずるために図面を参照する。
【００３３】
図１はデータ収集システム１００の一例を示す。いくつかの実施形態において、データ収集システム１００は、酸素、一酸化炭素、メトヘモグロビン、総ヘモグロビン、グルコース、プロテイン、グルコース、リピド、そのパーセント（例えば飽和）などの血液検体を非侵襲的に測定し、または他の多くの生理に関する患者の特性を測定する。また、システム１００は、追加の血液検体および／または患者の健康の状態または傾向を決定するのに有用な他の生理パラメータを測定することができる。
【００３４】
データ収集システム１００は測定部位からの光放射を測定することが可能である。例えば、いくつかの実施形態において、データ収集システム１００は面積に関して画定したフォトダイオードを用いることができる。一実施形態において、面積は、フルスケールで測定された光から得られる約１００ナノアンペア（ｎＡ）以下の電流を検出できる約１ｍｍ２〜５ｍｍ２（またはそれ以上）である。通常の意味に加えて、句「フルスケールで」は、フォトダイオード増幅器（図示されない）の光飽和を意味することができる。無論、当業者であれば本開示から理解するように、本開示の実施形態と一緒に、さまざまな他のサイズおよび種類のフォトダイオードを使用することができる。
【００３５】
データ収集システム１００はフルスケールで約２ｎＡ〜約１００ｎＡの範囲を測定することができる。また、データ収集システム１００は、さまざまな望ましい検体を測定するために、約１００デシベル（ｄＢ）以上、約１２０デシベルなどの信号対ノイズ比（ＳＮＲ）で検出器からの電流を処理および増幅することのできるセンサのフロントエンドを含むことができる。データ収集システム１００は、グルコースなどの検体用に低い精度が望ましければ、低いＳＮＲで運転することができる。
【００３６】
データ収集システム１００は、測定部位１０２によって減衰した光を少なくとも部分的に検出することによって、グルコースを含んで検体の濃度を測定することができる。測定部位１０２は、指、足、耳たぶ等、患者の体の任意の位置とすることができる。便宜的に、本開示は主として指の測定部位１０２の文脈で説明される。しかし、本明細書に説明される実施形態の特徴は他の測定部位で使用することができる。
【００３７】
示した実施形態において、システム１００は場合によって厚さ調節器または組織成形器１０５を含み、これは１つ以上の突起、バンプ、レンズ、または他の適切な組織成形機構を含むことができる。いくつかの実施形態において、組織成形器１０５は測定部位１０２の近くに配置することができ、十分な圧力を加えて測定部位１０２の組織を平坦または実質的に平坦にすることのできる平坦または実質的に平坦な表面である。他の実施形態において、組織成形器１０５は、測定部位１０２に対して凸状または実質的に凸状の表面である。多くの他の形状の組織成形器１０５が可能である。有利なことに、いくつかの実施形態において、組織成形器１０５は測定部位１０２での閉塞を回避または低減しながら、測定部位１０２の厚さを減少する。部位の厚さが減少することによって、光が通過しなければならない組織が少なくなり、光の減衰量が有利に低減する。また、組織を凸状（または代わりに凹状）表面に成形することは、光を検出することのできるより多くの表面積を提供する。
【００３８】
また、示したデータ収集システム１００の実施形態は、自由選択的なノイズ遮蔽１０３を含む。一実施形態において、ノイズ遮蔽１０３は、測定部位１０２から１つ以上の検出器１０６への光の透過を増加させながら、有利に電磁気ノイズを低減するようにされる（以下に説明される）。例えば、ノイズ遮蔽１０３は、センサ１０１の１つ以上の他の遮蔽と電気的に伝達する伝導性被覆ガラスまたは金属グリッドを有利に含むことができる、ノイズ遮蔽１０３が伝導性被覆ガラスを含む一実施形態において、コーティングはインジウムスズ酸化物を有利に含むことができる。一実施形態において、インジウムスズ酸化物は約３０オーム／平方インチ〜５００オーム／平方インチの表面抵抗を含む。一実施形態において、抵抗は約３０、２００、５００オーム／平方インチである。本開示から当業者であれば理解するように、３０オーム未満または５００オーム以上の他の抵抗を用いることもできる。代わりに、光に透明なまたは実質的に透明な他の伝導性材料を使用することができる。
【００３９】
いくつかの実施形態において、測定部位１０２は利き腕または利き手ではないどこかの場所、例えば、右利きの人の左腕または左手とすることができる。ある患者において、非利き腕または非利き手は、少ない筋肉および高い脂肪含有率を有することができ、これはその患者の組織中に水の含有率が少ないという結果になる。水含有率の低い組織は、グルコースなどの血液検体によって有用に吸収される特定の波長との干渉が少ない。したがって、いくつかの実施形態において、データ収集システム１００は人の非利き手または非利き腕上で用いることができる。
【００４０】
データ収集システム１００は、処理装置または生理モニタ１０９に結合したセンサ１０１（または複数のセンサ）を含むことができる。一実施形態において、センサ１０１およびモニタ１０９は互いに単一のユニットへ一体化される。他の実施形態において、センサ１０１およびモニタ１０９は互いに離れており、配線または無線接続など互いに任意の適切な方法によって互いに伝達する。センサ１０１およびモニタ１０９は、使用者または看護者の便宜上、貯蔵の容易さ、滅菌性の問題等のために互いに取り付け取り外すことができる。ここで、センサ１０１およびモニタ１０９をさらに説明する。
【００４１】
図１に示した実施形態において、センサ１０１はエミッタ１０４と、組織成形器１０５と、１組の検出器１０６と、フロント・エンド・インターフェース１０８を含む。エミッタ１０４は、測定部位１０２に向かって送られる光放射源として働く。以下でさらに詳細に説明するように、エミッタ１０４は、ＬＥＤ、レーザーダイオード、適切な周波数選択フィルタを備える白熱電球、その組み合わせ等など、１つ以上の光放射源を含むことができる。一実施形態において、エミッタ１０４は可視および近赤外光放射を発することの可能な光源の組を含む。
【００４２】
いくつかの実施形態において、エミッタ１０４は点光源として使用され、したがって、エミッタ１０４の１つ以上の光源は約２ｍｍ〜約４ｍｍ内の互いに近い距離で配置することができる。エミッタ１０４は、その開示がその全体を参照により本明細書に組み込まれている、２００６年９月２１日に「複数波長センサエミッタ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｓｅｎｓｏｒ  Ｅｍｉｔｔｅｒｓ）」の名称で出願された米国特許公開第２００６／０２１１９２４号に記載されるように、アレイに配置することができる。詳細には、エミッタ１０４は前述の刊行物のパラグラフ［００６１］から［００６８］に少なくとも部分的に記載されているように配置することができ、このパラグラフは参照により特に本明細書に組み込まれている。エミッタ１０４を配置するために、他の相対的な空間関係を用いることができる。
【００４３】
グルコースなどの検体については、現在入手可能な非侵襲技術はしばしば最小約１６００ｎｍの水吸収に近い光の使用を試みる。典型的に、これらの装置および方法は、約１６００ｎｍの単一波長または単一波長帯域を用いる。しかし、現在まで、これらの技術は分光に基づいてグルコースなどの検体を十分且つ安定して測定することはできなかった。
【００４４】
対照的に、データ収集システム１００のエミッタ１０４は、いくつかの実施形態において、対象のさまざまな帯域の光放射の組み合わせを発することができる。例えば、いくつかの実施形態において、グルコースなどの検体については、エミッタ１０４は約１６００ｎｍ〜約１７００ｎｍの間の３つ以上の波長で光放射を発することができる。詳細には、エミッタ１０４は約１６１０ｎｍ、約１６４０ｎｍ、約１６６５ｎｍの光放射を発することができる。いくつかの場合に、約１６００ｎｍ〜約１７００ｎｍ内の３つの波長の使用は約１００ｄＢの十分なＳＮＲが可能であり、これはグルコースなどの検体について、約２０ｍｇ／ＤＬまたはそれ以上の測定精度を得ることができる。
【００４５】
他の実施形態において、エミッタ１０４は約１６００ｎｍ〜約１７００ｎｍ内の２つ（２）の波長を用いて、有利に約８５ｄＢのＳＮＲを可能にすることができ、これはグルコースなどの検体について約２５〜３０ｍｇ／ＤＬ以上の測定精度を得ることができる。さらに、いくつかの実施形態において、エミッタ１０４は約１６７０ｎｍを超える波長の光を発することができる。これらの波長での測定を用いて、約１６００ｎｍ〜約１７００ｎｍの間で行われるグルコースなどの検体の測定において示されるプロテイン、水、および他の非ヘモグロビン種の寄与を補正または確認することができる。無論、他の波長または波長の組み合わせを用いて、検体の測定、および／または他の種類の組織、流体、組織特性、流体特性、その組み合わせ等を識別することができる。
【００４６】
例えば、エミッタ１０４は、他の検体のために他のスペクトルの光放射を発することができる。詳細には、エミッタ１０４は、様々な血液検体またはそのパーセント（例えば飽和）を測定するために複数の波長を用いることができる。例えば、一実施形態において、エミッタ１０４は約９０５ｎｍ、約１２００ｎｍ、約１３００ｎｍ、約１３３０ｎｍ、約１６１０ｎｍ、約１６４０ｎｍ、約１６６５ｎｍの波長でパルスの形の光放射を発することができる。他の実施形態において、エミッタ１０４は約８６０ｎｍ〜約９５０ｎｍ、約９５０ｎｍ〜約１１００ｎｍ、約１１００ｎｍ〜約１２７０ｎｍ、約１２５０ｎｍ〜約１３５０ｎｍ、約１３００ｎｍ〜約１３６０ｎｍ、約１５９０ｎｍ〜約１７００ｎｍの光放射を発することができる。無論、エミッタ１０４は可視または近赤外光放射の任意のさまざまな波長を発することができる。
【００４７】
異なる波長に対して検体の応答が異なるため、データ収集システム１００のいくつかの実施形態は、これらの異なる波長を有利に用いて測定の精度を高めることができる。例えば、可視光および赤外光からの水の測定を用いて、近赤外波長に示される水吸収を補償することができる。
【００４８】
上で概略を説明したように、エミッタ１０４はその光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）の組を含むことができる。エミッタ１０４は１つ以上の上部発光ＬＥＤを用いることができる。詳細には、いくつかの実施形態において、エミッタ１０４は約８５０ｎｍ〜１３５０ｎｍの光を発する上部発光ＬＥＤを含むことができる。
【００４９】
また、エミッタ１０４は、スーパー発光ＬＥＤ（ＳＬＥＤ）または側部発光ＬＥＤを用いることができる。いくつかの実施形態において、エミッタ１０４はＳＬＥＤまたは側部発光ＬＥＤを用いて約１６００ｎｍ〜約１８００ｎｍの光放射を発することができる。これらの種類の光源は高エネルギーまたは比較的高エネルギー、例えば、約４０ｍＷ〜約１００ｍＷの光を発することができるので、エミッタ１０４はＳＬＥＤまたは側部放射ＬＥＤを用いて近赤外光放射を発することができる。このより高いエネルギーの能力は組織および水におけるこれらの波長の光の大きな減衰を補償しまたは打ち勝つために用いることができる。例えば、より高いエネルギーの放射は、吸収後に１つ以上の光検出器によって検出することのできる他の波長と同じ強度および／または効率であるように、前述の波長における光の吸収信号を効率的に補償および／または正規化することができる。代わりに、エミッタ１０４はレーザーダイオードなどの他の種類の光放射源を用いて測定部位１０２に近赤外光を発することができる。
【００５０】
さらに、いくつかの実施形態において、ＬＥＤ間の望ましいエネルギー出力の相対的なバランスを達成するのを助けるために、エミッタ１０４中のいくつかのＬＥＤは、特定のＬＥＤまたはＬＥＤの群からの光放射を低減および／または清浄化するフィルタまたは被覆を有することができる。例えば、いくつかの光の波長は比較的良く組織を透過することができるので、上部発光ＬＥＤのいくつかまたは全てなどのＬＥＤは、キャップまたは着色染料などのフィルタまたは被覆を用いることができる。これはエミッタ１０４により高い出力を有するＬＥＤを使用することを可能にし、および／またはＬＥＤの強度を等しくするために使用することを可能にする。
【００５１】
また、データ収集システム１００はエミッタ１０４を駆動するドライバ１１１を含む。ドライバ１１１はモニタ１０９によって制御される回路等とすることができる。例えば、ドライバ１１１はエミッタ１０４に電流のパルスを提供することができる。一実施形態において、ドライバ１１１は交流など漸進的にエミッタ１０４を駆動する。ドライバ１１１は、比較的良好に組織を透過することのできるいくつかの波長については約１ミリワット（ｍＷ）、組織に大きく吸収されやすい他の波長については約４０ｍＷ〜約１００ｍＷの一連のパルスでエミッタ１０４を駆動することができる。さまざまな実施形態において、さまざまな他の駆動エネルギーおよび駆動方法を用いることができる。
【００５２】
ドライバ１１１はセンサ１０１の他の部品と同期させることができ、エミッタ１０４から発する光放射のパルスタイミングにおけるジッタを最小化または減少することができる。いくつかの実施形態において、ドライバ１１１はエミッタ１０４に１００万分の１０部未満の変化でパターン化された光放射を発光させることが可能である。
【００５３】
検出器１０６は測定部位からの光を捕捉し測定する。例えば、検出器１０６はエミッタ１０４から発光して測定部位１０２で減衰した、または反射した光を捕捉し測定することができる。検出器１０６は捕捉または測定された光に対応する検出器信号１０７を出力することができる。検出器１０６は１つ以上のフォトダイオード、フォトトランジスタ等を用いて実施することができる。
【００５４】
さらに、検出器１０６は、少なくともいくつかの検出器１０６の間の路長変化を提供する空間的構成で配置することができる。すなわち、いくつかの検出器１０６は、実質的に、または処理アルゴリズムの見地から効率的にエミッタ１０４から同じ路長を有することができる。しかし、一実施形態によれば、少なくともいくつかの検出器１０６は他の検出器１０６に比べてエミッタ１０４から異なる路長を有することができる。路長の変化は検出器１０６からの多くの信号流を用いることを可能にする。
【００５５】
フロント・エンド・インターフェース１０８は、望ましい生理パラメータに対応する検出器１０６の出力に適合するインターフェースを提供する。例えば、フロント・エンド・インターフェース１０８は、１つ以上の検出器１０６から受け取った信号１０７を、モニタ１０９によって、例えば、モニタ１０９の信号プロセッサ１１０によって処理することのできる形に適合させることができる。フロント・エンド・インターフェース１０８は、センサ１０１、モニタ１０９、接続配線（使用される場合）、その組み合わせ等に組み立てられたその部品を有することができる。フロント・エンド・インターフェース１０８の位置は、部品に望まれる空間、望ましいノイズ低減または制限、望ましい熱低減または制限等を含むさまざまな要因に基づいて選択することができる。
【００５６】
フロント・エンド・インターフェース１０８は、バス、ワイヤ、電気的または光学的ケーブル、可撓性回路、または信号接続の他の形を用いて、検出器１０６および信号プロセッサ１１０に結合することができる。また、フロント・エンド・インターフェース１０８は、検出器１０６などのさまざまな部品と少なくとも部分的に一体化することができる。例えば、フロント・エンド・インターフェース１０８は、検出器１０６と同じ回路基板上にある１つ以上の集積回路を含むことができる。また、他の構成も用いることができる。
【００５７】
フロント・エンド・インターフェース１０８は、シグマ−デルタＡＤＣなど、１つ以上のアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）（モニタ１０９中に存在することができる）に結合したトランスインピーダンス増幅器などの１つ以上の増幅器を用いて実施することができる。トランスインピーダンスに基づくフロント・エンド・インターフェース１０８はシングルエンド回路、ディファレンシャル回路、および／またはハイブリッド構成を用いることができる。トランスインピーダンスに基づくフロント・エンド・インターフェース１０８は、そのサンプリングレート能力および変調／復調のアルゴリズムにおける自由度のため、有用である。例えば、この型のフロント・エンド・インターフェース１０８は、エミッタ１０４から発したパルスと同期するＡＤＣのサンプリングを有利に促進する。
【００５８】
ＡＤＣまたは複数のＡＤＣは、１つ以上の出力をモニタ１０９の信号プロセッサ１１０によって処理するためにデジタル情報の複数のチャンネル中に提供することができる。各チャンネルは検出器１０６からの信号出力に対応することができる。
【００５９】
いくつかの実施形態において、トランスインピーダンスに基づくフロント・エンド・インターフェース１０８と組みわせてプログラム可能な利得増幅器（ＰＧＡ）を用いることができる。例えば、トランスインピーダンスに基づくフロント・エンド・インターフェース１０８の出力はモニタ１０９中のＡＤＣと結合したＰＧＡに出力することができる。ＰＧＡは、他のレベルの増幅および検出器１０６からの信号流の制御を提供するのに有用である。代わりに、ＰＧＡおよびＡＤＣの部品は、センサ１０１中でトランスインピーダンスに基づくフロント・エンド・インターフェース１０８と一体化することができる。
【００６０】
他の実施形態において、フロント・エンド・インターフェース１０８はスイッチングキャパシタ回路を用いて実施することができる。スイッチングキャパシタに基づくフロント・エンド・インターフェース１０８は、いくつかの実施形態において、その抵抗体のない設計およびアナログ平均化特性のため有用である。さらに、スイッチングキャパシタに基づくフロント・エンド・インターフェース１０８は、それがモニタ１０９中の信号プロセッサ１１０にデジタル信号を提供できるので有用である。
【００６１】
図１に示したように、モニタ１０９は信号プロセッサ１１０およびディスプレイ１１２などのユーザーインターフェースを含むことができる。また、モニタ１０９は場合によって単独またはディスプレイ１１２と組み合わせて記憶装置１１４およびネットワークインターフェース１１６などの出力を含むことができる。一実施形態において、信号プロセッサ１１０は、検出器１０６から受け取った信号に基づいてグルコースなどの望ましい検体についての測定を決定する処理ロジックを含む。信号プロセッサ１１０は１つ以上のマイクロプロセッサまたはサブプロセッサ（例えばコア）、デジタル信号プロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、現場書き換え可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、その組み合わせ等を用いて実施することができる。
【００６２】
信号プロセッサ１１０はセンサ１０１の運転を制御するさまざまな信号を提供することができる。例えば、信号プロセッサ１１０はドライバ１１１にエミッタ制御信号を提供することができる。この制御信号はエミッタ１０４から発するパルスのタイミングのジッタを同期化し、最小化し、低減するために有用である。したがって、この制御信号は、エミッタ１０４から発する光放射パルスを正確なタイミングおよび安定したパターンにするために有用である。例えば、トランスインピーダンスに基づくフロント・エンド・インターフェース１０８が用いられるとき、信号プロセッサ１１０からの制御信号はエイリアシングやクロストーク等を避けるためにＡＤＣとの同期化を提供することができる。また、示したように、フロント・エンド・インターフェース１０８および／または信号プロセッサ１１０が任意のメモリ１１３を含むことができる。このメモリ１１３は、他の用途の中でも、フロント・エンド・インターフェース１０８および／または信号プロセッサ１１０のためのバッファまたは記憶位置として働くことができる。
【００６３】
ユーザーインターフェース１１２は、データ収集システム１００の使用者への提示のために、例えばディスプレイ上に出力を提供することができる。ユーザーインターフェース１１２は、タッチスクリーンディスプレイ、ＬＣＤディスプレイ、有機ＬＥＤディスプレイ等として実施することができる。さらに、ユーザーインターフェース１１２は患者の主要ではない側の測定を可能にするよう操作することができる。例えば、ユーザーインターフェース１１２は、モニタ１０９上で一方の側から他方側へ動かすことのできるスクリーンである反転スクリーンを含むことができ、または使用者の入力または装置の配列に応じてその表示を再配列する能力を含むことができる。代替の実施形態において、データ収集システム１００はユーザーインターフェース１１２なしで提供することができ、分離したディスプレイまたはシステムに単純に出力信号を提供することができる。
【００６４】
記憶装置１１４およびネットワークインターフェース１１６はモニタ１０９に含むことのできる自由選択的な他の出力コネクタを表す。記憶装置１１４は、メモリ装置、ハードディスクドライブ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュドライブ等などの任意のコンピュータ読み取り可能な媒体を含むことができる。記憶装置１１４にはさまざまなソフトウェアおよび／またはファームウェアアプリケーションを記憶することができ、これはモニタ１０９の信号プロセッサ１１０または他のプロセッサによって実行することができる。ネットワークインターフェース１１６は、シリアル・バス・ポート（ＲＳ−２３２／ＲＳ−４８５）、ユニバーサル・シリアル・バス・ポート（ＵＳＢ）、イーサネット（登録商標）ポート、無線インターフェース（例えば、内部無線カードを含んで任意の８０２．１×インターフェースなどのＷｉＦｉ）、またはモニタ１０９が他の装置と通信しデータを共有することの可能な他の適切な通信装置とすることができる。また、モニタ１０９は、マイクロプロセッサ、グラフィックプロセッサ、または、ユーザーインターフェース１１２に出力し、データ通信を制御し、データ動向を計算し、または他の運転の実行するための制御器など、図示されないさまざまな他の部品を含むことができる。
【００６５】
記述された実施形態には示されないが、データ収集システム１００はさまざまな他の部品を含むことができ、または異なる方法で構成することができる。例えば、センサ１０１は測定部位１０２の同じ側にエミッタ１０４と検出器１０６の両方を有することができ、検体測定に反射を用いることができる。また、データ収集システム１００は、エミッタ１０４から発する光のエネルギーを測定するセンサを含むことができる。
【００６６】
図２Ａ〜２Ｄはデータ収集システム１００を収容することのできる例示的監視装置２００を示す。いくつかの実施形態において、示した例示的監視装置２００のいくつかまたは全ては、使用者がそれを片手で運転し、またはそれを例えば患者の体または手足に取り付けることができるような形状およびサイズを有利に有することができる。いくつかの例を図示したが、データ収集システム１００を収容するために多くの他の監視装置構成を用いることができる。さらに、図２Ａ〜２Ｄに示した監視装置２００のいくつかの特徴は図示した他の監視装置２００の特徴と組み合わせることができる。
【００６７】
詳細に図２Ａを参照すれば、例示的監視装置２００Ａが示され、センサ２０１ａおよびモニタ２０９ａが単一ユニットへ一体化される。示された監視装置２００Ａは、患者の指のグルコースおよび他の検体を測定することのできる手持ちまたは携帯装置である。センサ２０１ａはエミッタシェル２０４ａおよび検出器シェル２０６ａを含む。また、監視装置２００Ａの描かれた実施形態は、さまざまな制御ボタン２０８ａおよびディスプレイ２１０ａを含む。
【００６８】
センサ２０１ａは反射の目的のために用いられた白い材料（白いシリコーンまたはプラスチックなど）から作られ、これは光をセンサ２０１ａに戻すことによって、検出器１０６で使用可能な信号を増加させる。エミッタシェル２０４ａおよび検出器シェル２０６ａ中のパッドは例えば、患者の指上の分離した四半分からの光信号の混合を防止または低減するために分離した窓を含むことができる。さらに、これらのパッドは、例えば患者の指の形状に一致するために、ゲルまたは発泡体などの比較的柔らかい材料から作ることができる。また、エミッタシェル２０４ａおよび検出器シェル２０６ａは、環境の光がセンサ２０１ａに入るのを防止または低減するために吸収性の黒色または灰色部分を含むことができる。
【００６９】
いくつかの実施形態において、エミッタシェル２０４ａおよび／または検出器シェル２０６ａのいくつかまたは全ては取り外し可能および／または廃棄可能とすることができる。例えば、シェル２０４ａおよび２０６ａのいくつかまたは全ては取り外し可能とすることができる。シェル２０４ａおよび２０６ａが取り外し可能であることは滅菌目的またはセンサ２０１ａを異なる患者のサイズにするために有用である。モニタ２０９ａは、センサ２０１ｃをモニタ２０９ａに取り外し可能に取り付けるのを可能にする、固定具、溝、磁石、または他の接続機構を含むことができる。
【００７０】
また、監視装置２００ａは、使用者が装置の運転を制御できるように、自由選択的な制御ボタン２０８ａおよびディスプレイ２１０ａを含むことができる。例えば、使用者は制御ボタン２０８ａを操作してグルコースなどのさまざまな検体の１つ以上の測定値を見ることができる。さらに、使用者は制御ボタン２０８ａを操作して、グラフ、ヒストグラム、測定データ、トレンド測定データ、パラメータ組み合わせ表示、健康表示等などの他の情報の形を見ることができる。多くのパラメータ、トレンド、警告、およびパラメータ表示は、カリフォルニア州のアーバイン、Ｍａｓｉｍｏ（登録商標）Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製のさまざまな非侵襲監視装置から市場で入手可能なものなどのディスプレイ２１０ａに出力することができる。
【００７１】
さらに、制御２０８ａおよび／またはディスプレイ２１０ａは、警告設定、エミッタ設定、検出器設定等など、監視装置２００ａの設定を操作する使用者のための機能を提供することができる。監視装置２００ａは、フレーム、メニュー、タッチスクリーン、および任意の種類のボタンなど任意のさまざまなユーザーインターフェース設計を用いることができる。
【００７２】
図２Ｂは監視装置２００Ｂの他の例を示す。描かれた実施形態において、監視装置２００Ｂはケーブル２１２を経由してモニタ２０９ｂに接続された指クリップセンサ２０１ｂを含む。示された実施形態において、モニタ２０９ｂは、ディスプレイ２１０ｂ、制御ボタン２０８ｂ、および電源ボタンを含む。さらに、モニタ２０９ｂは、前記センサ２０１ｂからの信号データを受け取り、信号データを処理して監視される患者の１つ以上の生理パラメータを示す１つ以上の測定値を決定し、測定値、測定値の傾向、測定値の寄与を表示することのできる電気処理、信号処理、およびデータ記憶装置を有利に含むことができる。
【００７３】
センサ２０１ｂとモニタ２０９ｂを接続するケーブル２１２は、１つ以上のワイヤ、光ファイバ、可撓性回路等を用いて実施することができる。いくつかの実施形態において、ケーブル２１２は、センサ２０１ｂからモニタ２０９ｂへ伝送されるデータのクロストークを最小化または低減するために、ねじった対の導体を用いることができる。さまざまな長さのケーブル２１２を用いて、センサ２０１ｂとモニタ２０９ｂの間の分離を可能にすることができる。ケーブル２１２は、センサ２０１ｂとモニタ２０９ｂを互いに接続し分離することができるようにケーブル２１２のいずれの端部にもコネクタ（雄または雌）を固定することができる。代わりに、センサ２０１ｂとモニタ２０９ｂは、赤外リンク、無線周波数チャンネル、または任意の他の無線通信プロトコルおよびチャンネルなどの無線通信リンクによって互いに結合することができる。
【００７４】
モニタ２０９ｂは患者に取り付けることができる。例えば、モニタ２０９ｂは、患者のベルト、腕、脚等への取り付けを容易にするベルトクリップまたはストラップを含むことができる（例えば、図２Ｃ参照）。また、モニタ２０９ｂは、ケーブル２１２とセンサ２０１ｂをモニタ２０９ｂに取り付けることを可能にする固定具、溝、磁石、ＬＥＭＯスナップクリック・コネクタ、または他の接続機構を含むことができる。
【００７５】
また、モニタ２０９ｂは、スピーカー、電源ボタン、取り外し可能な記憶またはメモリ（例えばフラッシュ・カード・スロット）、ＡＣ電源ポート、および１つ以上のネットワークインターフェース、ユニバーサル・シリアル・バス・インターフェースまたはイーサネット（登録商標）ポートなどの他の部品を含むことができる。例えば、モニタ２０９ｂはグルコースの測定を例えばｍｇ／ｄＬで示すことのできるディスプレイ２１０ｂを含むことができる。また、他の検体およびディスプレイの形はモニタ２０９ｂ上に表示することができる。
【００７６】
さらに、単一モニタ２０９ｂを備える単一センサ２０１ｂが図示されるが、センサと装置の対の異なる組み合わせを実施することができる。例えば、複数の異なる種類の患者または測定部位または患者の指のために複数のセンサを提供することができる。
【００７７】
図２Ｃは、データ収集システム１００を収容することのできる監視装置２００ｃのさらに他の例を示す。監視装置２００Ｂのように、監視装置２００Ｃは、ケーブル２１２によってモニタ２０９ｃに接続された指クリップセンサ２０１ｃを含む。ケーブル２１２は図２Ｂに関して上に説明した特徴の全てを有することができる。モニタ２０９ｃは上に説明したモニタ２００Ｂの特徴の全てを含むことができる。例えば、モニタ２０９ｃはボタン２０８とディスプレイ２１０ｃを含む。また、示したモニタ２０９ｃはモニタ２０９ｃを患者の手足に取り付けることを可能にするストラップ２１４ｃを含む。
【００７８】
図２Ｄはデータ収集システム１００を収容することのできる監視装置２００Ｄのさらに他の例を示す。監視装置２００Ｂおよび２００Ｃのように、監視装置２００Ｄは、ケーブル２１２によってモニタ２０９ｄに接続された指クリップセンサ２０１ｄを含む。ケーブル２１２は図２Ｂに関して上に説明した特徴の全てを有することができる。図２Ｂおよび２Ｃに関して上に説明した特徴のいくつかまたは全てを有することに加えて、監視装置２００Ｄは、自由選択的なユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ）ポート２１６およびイーサネット（登録商標）ポート２１８を含む。ＵＳＢポート２１６およびイーサネット（登録商標）ポート２１８を用いて、例えば、ケーブルを経由してモニタ２０９ｄとコンピュータ（図示されない）の間の情報を伝送することができる。コンピュータに記憶されたソフトウェアは、使用者が、例えば、生理データおよび傾向、調節設定およびダウンロードファームウェア更新をモニタ２０９ｂ上に見る機能を提供し、さまざまな他の機能を実行することができる。上に説明した他の監視装置２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃと一緒にＵＳＢポート２１６およびイーサネット（登録商標）ポート２１８を含むことができる。
【００７９】
図３Ａ〜３Ｃはセンサ３０１ａのさらに詳細な例を示す。図示したセンサ３０１ａは上に説明したセンサ１００および２００の特徴の全てを含むことができる。
【００８０】
図３Ａを参照すれば、描かれた実施形態におけるセンサ３０１ａは、患者の指を受け入れるためのエンクロージャ３０２ａを含む洗濯バサミ形状のクリップセンサである。エンクロージャ３０２ａは、下部部分または検出器シェル３０６ａと回転可能に接続された上部部分またはエミッタシェル３０４ａによって形成される。エミッタシェル３０４ａは、旋回点３０３ａの周りで互いに閉じることができるように検出器シェル３０６ａにバイアスさせることができ、それによってエミッタシェル３０４ａと検出器シェル３０６ａの間に指組織を挟むことができる。
【００８１】
一実施形態において、旋回点３０３ａは、組織部位に用いられた時にエミッタシェル３０４ａと検出器３０６ａの間の関係を調節して部分を効率的に水平にすることのできるピボットを有利に含む。他の実施形態において、センサ３０１ａは、指クリップの力を指に沿って配分するスプリングなど、上に組み込まれた米国特許公開第２００６／０２１１９２４号に説明された指クリップの特徴のいくつかまたは全てを含む。この特徴を説明するパラグラフ［００９６］〜［０１０５］は、特に参照により本明細書に組み込まれる。
【００８２】
エミッタシェル３０４ａは、センサ３０１ａのさまざまなエミッタ部品を配置し収容することができる。それは反射性材料（例えば、白いシリコーンまたはプラスチック）から作ることができ、および／またはヒートシンクとして働くことの可能な金属製または金属化プラスチック（例えば、カーボンおよびアルミニウムを含んで）とすることができる。また、エミッタシェル３０４ａは、センサ３０１ａに入る環境の光を低減するために、１つ以上のフラップ３０７ａの上などのさまざまな領域に、例えば、黒色または灰色に着色した材料など、吸収性不透明材料を含むことができる。
【００８３】
検出器シェル３０６ａはセンサ３０１ａの１つ以上の検出器部分を配置し収容することができる。検出器シェル３０６ａは白いシリコーンまたはプラスチックなどの反射性材料から作ることができる。述べたように、それらの材料は組織および測定部位中に光を戻すことによって、検出器での使用可能な信号を増加させることができる（図１を参照）。また、検出器シェル３０６ａは、センサ３０１ａに入る周囲の光を低減するために、下部領域３０８ａなどのさまざまな領域で吸収性の不透明な材料を含むことができる。
【００８４】
図３Ｂおよび３Ｃを参照すれば、センサ３０１ｂ中に指台３１０が示される。指台３１０は、一般にヒトの指などの組織を受け取るように全体的に湾曲した表面形状を含む。指台３１０は１つ以上の隆起またはチャンネル３１４を含む。隆起３１４の各々は一般に患者の指を指台に引き付けまたは握るのを容易にすることのできる凸形状を有する。隆起３１４は、いくつかの実施形態において、センサ３０１ａの内部での測定部位の緩やかな動きまたは振動に起因するノイズを低減することによって、分光分析の精度を高めることができる。いくつかの実施形態において、隆起３１４はさらにＳＮＲを高めるために反射性または不透明な材料から作ることができる。他の実施において、例えば、全体的に平坦な、凹状の、または凸状の指台３１０など、他の表面形状を用いることができる。
【００８５】
また、指台３１０は組織厚さ調節器または突起３０５の実施形態を含むことができる。突起３０５は測定部位の体組織に接触することのできる測定部位接触領域３７０（図３Ｃ参照）を含む。突起３０５は指台３１０から取り外しまたは一体化することができる。また、交換可能な異なる形状の突起３０５を提供することができ、これは異なる指の形状、特徴、不透明度、サイズ等に対応することができる。
【００８６】
詳細に図３Ｃを参照すれば、突起３０５の接触領域３７０は開口部または窓３２０、３２１、３２２、および３２３を含むことができる。測定部位からの光が窓３２０、３２１、３２２、３２３を通過するとき、光は１つ以上の光検出器に到達することができる（図３Ｅ参照）。一実施形態において、窓３２０、３２１、３２２、３２３は、光が突起３０５を経由して光検出器に入射できるように、特定の検出器配置レイアウトを再現する。測定部位からの光を光検出器に通過させるように、突起３０５中に任意の数の窓３２０、３２１、３２２、３２３を使用することができる。
【００８７】
また、窓３２０、３２１、３２２、３２３は、埋め込まれたワイヤの格子または伝導性ガラスコーティングなどの遮蔽を含むことができ、環境の光からのノイズまたは他の電磁気ノイズを減少させる。窓３２０、３２１、３２２、３２３は、プラスチックまたはガラスなどの材料から作ることができる。いくつかの実施形態において、窓３２０、３２１、３２２、３２３は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）を被覆したガラスなど伝導性ガラスから作ることができる。伝導性ガラスはその遮蔽が透明であり、したがってワイヤの埋め込み格子を備える窓に対して大きな開口部を可能にするので、有用である。さらに、いくつかの実施形態において、伝導性ガラスはその遮蔽に開口部を必要とせず（それが透明であるので）、これはその遮蔽性能を高める。例えば、伝導性ガラスを用いるいくつかの実施形態は遮蔽格子を備える非伝導性ガラスよりも約４０％〜約５０％大きな信号を得ることができる。さらに、いくつかの実施形態に置いて、伝導性ガラスは、遮蔽格子を備える非伝導性ガラスよりも多方向からのノイズを遮蔽するのに有用である。
【００８８】
図３Ｂに戻って、センサ３０１ａは金属ケージ、箱、金属シート、孔明き金属シート、非金属材料上の金属層等などの遮蔽３１５ａを含むこともできる。遮蔽３１５ａは描かれた実施形態においてノイズを低減するために突起３０５の下部または内部に埋め込まれて提供される。遮蔽３１５ａは銅などの伝導性材料から作ることができる。遮蔽３１５ａは、１つ以上の開口部または窓（図示されない）を含むことができる。窓は、ガラスまたはプラスチックから作ることができ、それによって突起３０５の外部表面上の窓３２０、３２１、３２２、３２３（図３Ｃ参照）を通過した光は、下部に収容または提供することのできる１つ以上の光検出器（図３Ｅ参照）を通過することができる。
【００８９】
一実施形態において、光検出器は突起３０５（図３Ｅ参照）の内部または直接下部に配置することができる。その場合、エミッタから検出器への平均光路長は縮小することができ、血液検体測定の精度を高めることができる。例えば、一実施形態において、高さ約１ｍｍ〜約３ｍｍで約１０ｍｍ２〜約６０ｍｍ２の凸状バンプは、他の形状に対して信号強度を約１桁高めることが見出された。無論、他の実施形態において、他の寸法およびサイズを用いることができる。望ましい特性に応じて、突起３０５の長さ、幅、および高さを選択することができる。それらの決定をするために、突起３０５は測定部位の血液の流れおよび開口部３２０、３２１、３２２、３２３を通過する光放射の平均路長に影響を与えることを考慮することができる。また、突起のサイズと形状を決定するには患者の快適さを勘案することができる。
【００９０】
一実施形態において、突起３０５は、柔らかいプラスチックまたはゴムを含んで、測定部位にいくらか適応することのできる柔軟な材料を含むことができる。柔軟な材料は、測定部位の接触領域３７０を測定部位に適応させることによって、患者の快適さおよび接触を改善することができる。さらに、柔軟な材料は環境光などのノイズを最小化または低減することができる。代わりに、突起３０５は硬質プラスチックまたは金属などの硬質材料から作ることができる。
【００９１】
硬質材料は測定部位を接触領域３７０に順応させることによって血液検体の測定精度を高めることができる。接触領域３７０は精度の向上またはノイズ低減のために理想的な形状とすることができる。突起３０５の材料の選択は、測定部位で大きく血液流を変えない材料を配慮することを含む。突起３０５および接触領域３７０はさまざまな特性を有する材料の組み合わせを含むことができる。
【００９２】
接触領域３７０は測定部位のための接触表面として働く。例えば、いくつかの実施形態において、接触領域３７０は患者の指と接触する形状とすることができる。したがって、接触領域３７０は異なるサイズの指のためのサイズおよび形状とすることができる。接触領域３７０は、反射の目的ならびに患者の快適さのために異なる材料から作ることができる。例えば、接触領域３７０はプラスチック、ゲル、発砲体等などのさまざまな硬度およびテクスチャを有する材料から作ることができる。
【００９３】
図５に関して、続く数式および解析は、これらの変数の選択がいかにして、測定部位に適用された光放射の透過度と強度を変えることができるかの洞察を提供する。これらの例は本開示の範囲を制限するものではない。
【００９４】
図５を参照すれば、さまざまな光の波長で、突起３０５の実施形態のＳＮＲに対する効果を示すプロット５００が示される。上述のように、突起３０５は組織への適応を助けることができ、その平均路長を効果的に縮小する。いくつかの実施形態において、この突起３０５による効果はＳＮＲを高める顕著な影響を有する。
【００９５】
Ｂｅｅｒ  Ｌａｍｂｅｒｔの法則によれば、光の透過度（Ｉ）は次のように表わすことができる。Ｉ＝Ｉ０＊ｅ−ｍ＊ｂ＊ｃ
式中、Ｉ０は透過される光の初期エネルギーであり、ｍは光が移動する路長であり、（ｂ＊ｃ）成分は光の特定の波長での光の総吸収である。例えば、約１６００ｎｍ〜約１７００ｎｍの光について、総吸収成分は一般に約０．７ｍｍ−１である。約１２ｍｍの典型的な指の厚さ、および組織分散による平均路長を２０ｍｍと仮定すれば、Ｉ＝Ｉ０＊ｅ（−２０＊０．７）である。
【００９６】
突起３０５が凸状バンプである一実施形態において、指の厚さはいくつかの指について（１２ｍｍから）１０ｍｍへ縮小することができ、有効光平均路は２０ｍｍから約１６．６ｍｍに縮小される（ボックス５１０を参照）。この結果は新しい透過度Ｉ＝Ｉ０＊ｅ（−１６．６＊０．７）を与える。さまざまな波長での典型的な指の湾曲（２０ｍｍの平均路長を有する）は図５のプロット５００に示される。プロット５００は突起３０５の透過度に対する潜在的な効果を示す。図示したように、ＩとＩ１を比較すれば、強度利得ｅ（−１６．６＊０．７）／ｅ（−２０＊０．７）が得られ、これは約１６００ｎｍ〜約１７００ｎｍの光について約１０倍の増加である。それらの増加はセンサの運転できるＳＮＲに影響を与えることができる。前の利得は少なくとも部分的に高い総吸収値（水、プロテイン等）、例えば約０．７ｍｍ−１を有する約１６００ｎｍ〜約１７００ｎｍの範囲に起因する。また、プロット５００は可視／近赤外範囲（約６００ｎｍ〜約１３００ｎｍ）における改善を示す。
【００９７】
ＳＮＲの増加に対する突起３０５の寄与は、現在入手可能な装置が主として患者の快適さのために測定部位に適応することが努力されたので、従来は少なくとも部分的に当業者には認識されなかった。さらに、可視および赤外範囲の光について、言い換えれば、多くの従来装置の波長で、指における光成分の総吸収は一般に約０．１ｍｍ−１ではるかに低い。したがって、同じ厚さの変化は、例えばｅ（−１６．６＊０．７）／ｅ（−２０＊０．７）だけ強度を高め、これは約１．５倍の増加になる。現在入手可能な装置において、それらの影響は、患者の快適さなど、他の課題の克服を保証するには十分大きくない。しかし、本明細書に開示されるさまざまな突起３０５の設計は患者の快適さを保持しながらＳＮＲを高めることができる。
【００９８】
再び図３Ａ〜３Ｃに戻って、例示的ヒートシンク３５０ａが示される。ヒートシンク３５０ａはセンサ３０１ａの外部表面に取り付け、または突起することができ、それによってさまざまなセンサ部品の過剰熱の放散能力を高める。いくつかの実施形態において、センサ３０１ａの外部表面上にあることによって、ヒートシンク３５０ａは空気に露出することができ、それによってより多くの効果的な冷却を促進する。一実施形態において、１つ以上のエミッタ（図１参照）は十分な熱を発生し、ヒートシンクを含むことによってセンサ３０１ａは安全に冷却されて維持される。ヒートシンク３５０ａは、例えば、アルミニウム、鋼、銅、カーボン、その組み合わせ等など、熱の放散を助ける１つ以上の材料を含むことができる。例えば、いくつかの実施形態において、エミッタシェル３０４ａは容易に且つ比較的安価に望ましい形状および形態に成形可能な熱伝導性材料を含むことができる。
【００９９】
いくつかの実施形態において、ヒートシンク３５０ａは金属化プラスチックを含む。金属化プラスチックは例えばアルミニウムおよびカーボンを含むことができる。材料は熱伝導性および放散性を向上させることができ、これはヒートシンクの市場性を高めることができる。いくつかの実施形態において、ヒートシンク３５０ａを作るために選択された材料はロードアイランドのワ―ウィック、ＣｏｏｌＰｏｌｙ（登録商標），Ｉｎｃから市場で入手可能なＣｏｏｌＰｏｌｙ（登録商標）Ｄ５５０６などの熱伝導性液晶ポリマーを含むことができる。それらの材料は、例えば、電気的遮蔽を助けるように、その非伝導性および誘電特性のために選択することができる。一実施形態において、センサ３０１ａが１日未満の短い使用間隔で活性であるとき、ヒートシンク３５０ａは改善された熱伝導特性を提供する。一実施形態において、ヒートシンク３５０ａは、例えば、約３分から約４分の間隔で改善された熱伝導性を有利に提供することができるが、ヒートシンク３５０ａはより短いまたは長い間隔で有効に働くように選択することができる。
【０１００】
さらに、ヒートシンク３５０ａは美的ならびに機能的な目的のために異なる形状および構成を有することができる。一実施形態において、ヒートシンクは、例えば表面積を最大化することによって、熱放散を最大化するように構成される。一実施形態において、ヒートシンク３５０ａは全体的に湾曲した表面に成形され、１つ以上のフィンと、波状起伏と、溝またはチャンネルを含む。示した例示的ヒートシンク３５０ａはフィン３５１ａ（図３Ａ参照）を含む。
【０１０１】
センサ３０１ｂおよびヒートシンク３５０ｂの代替の形状は図３Ｄに示される。センサ３０１ｂはセンサ３０１ａの特徴のいくつかまたは全てを含むことができる。例えば、センサ３０１ｂは、旋回軸３０３ａの周りに回転可能に接続されたエミッタシェル３０４ｂと検出器シェル３０６ｂによって形成されたエンクロージャ３０２ｂを含む。また、エミッタシェル３０４ｂは１つ以上のフラップ３０７ｂ上に吸収性不透明材料を含むことができ、検出器シェル３０６ａは下部領域３０８ｂなどのさまざまな領域に吸収性不透明材料を含むことができる。
【０１０２】
しかし、この実施形態において、センサ３０１ｂの形状は異なる。詳細には、ヒートシンク３５０ｂは櫛状突起３５１ｂを含む。櫛状突起３５１ｂはヒートシンク３５０ａのフィン３５１ａと同じように空気に露出され、それによってセンサ３０１ｂの効率的な冷却を促進する。
【０１０３】
図３Ｅはセンサ３０１ｂの検出器シェル３０６ｂのより詳細な例を示す。検出器シェル３０６ｂに関して説明した特徴はセンサ３０１ａの検出器シェル３０６ａで用いることができる。
【０１０４】
示したように、検出器シェル３０６ｂは検出器３１６を含む。検出器３１６は互いに予め定めた間隔３４０または空間構成をもたらす互いの中の空間関係を有することができる。この空間構成は検出器３１６と上で論じたエミッタの中の路長の変化を意図的に作り出す。
【０１０５】
描かれた実施形態において、検出器シェル３１６は２次元格子パターンに配置された複数（例えば、２、３、４等）のフォトダイオードアレイを保持することができる。また、複数のフォトダイオードアレイはライトパイプ（例えば、測定部位１０２を迂回する光）を検出するのに用いることができる。検出器シェル３１６において、個々のフォトダイオードアレイを分離する壁を提供して、明らかな四半分からの光信号の混合を防止または低減することができる。さらに、検出器シェル３１６は、捕捉されたエネルギー光の伝導を最大化しまたは増加させるために、ガラス、プラスチック等などの透明な材料の窓で被覆することができる。また、さまざまな実施形態において、使用される透明材料は部分的に透明または半透明とすることができ、またはさもなければそれを通過する光放射のいくらかまたは全てを通過させることができる。述べたように、この窓は埋め込まれたワイヤ格子、または伝導性層またはコーティングの形でいくつかの遮蔽を含むことができる。
【０１０６】
さらに図３Ｅで示したように、検出器３１６は格子の空間構成を有することができる。しかし、検出器３１６は路長を変化させる他の構成に配置することができる。例えば、検出器３１６は直線アレイ、ロガリズムアレイ、２次元アレイ等に配置することができる。さらに、いくつかの実施形態において、任意の数の検出器３１６を用いることができる。
【０１０７】
図３Ｆはセンサ３０１ｆの他の実施形態を示す。センサ３０１ｆは上に説明した図３Ａの特徴のいくつかまたは全てを含むことができる。例えば、センサ３０１ｆは、旋回点３０３ｆの周りに下部部分または検出器シェル３０６ｆと回転可能に接続された上部部分またはエミッタシェル３０４ｆによって形成されたエンクロージャ３０２ｆを含む。また、エミッタシェル３０４ｆは、センサ３０１ｆに入る環境光を低減するために、１つ以上のフラップ３０７ｆ上などのさまざまな領域に吸収性不透明材料を含むことができる。また、検出器シェル３０６ｆは下部領域３０８ｆなどのさまざまな領域に吸収性不透明材料を含むことができる。また、センサ３０１ｆはヒートシンク３５０ｆを含むことができ、これはフィン３５１ｆを含む。
【０１０８】
これらの特徴に加えて、センサ３０１ｆは可撓性回路カバー３６０を含み、これはプラスチックまたは他の適切な材料から作ることができる。可撓性回路カバー３６０は被覆することができ、それによってエミッタシェル３０４ｆから検出器シェル３０６ｆへ伸びる可撓性回路を保護する。それらの可撓性回路の例は、上に組み込まれた米国特許公開第２００６／０２１１９２４号（図４６および本明細書に特に参照により組み込まれている関連説明を参照されたい）に示される。可撓性回路カバー３６０は下の図１７により詳細に示される。
【０１０９】
図４Ａ〜４Ｃは突起４０５の例示的配置を示し、これは上で説明した突起３０５の一実施形態である。一実施形態において、突起４０５は測定部位接触領域４７０を含むことができる。測定部位接触領域４７０は、指などの測定部位の体組織を平坦または比較的平坦な表面に成形する表面を含むことができる。
【０１１０】
突起４０５は患者の指などの測定部位に適した寸法を有することができる。図示したように、突起４０５は長さ４００、幅４１０、および高さ４３０を有することができる。長さ４００は、約９〜約１１ミリメートル、例えば約１０ミリメートルとすることができる。幅４１０は、約７〜約９ミリメートル、例えば約８ミリメートルとすることができる。高さ４３０は、約０．５〜約３ミリメートル、例えば約２ミリメートルとすることができる。一実施形態において、寸法４００、４１０、４３０は、測定部位接触領域４７０が約８０平方ミリメートルの面積を含むように選択することができるが、成人、青年期、幼児、または他の配慮のために、異なるサイズの組織により大きなまたはより小さな面積を用いることができる。
【０１１１】
また、測定部位接触領域４７０は測定部位を異なる形状に適合させる異なる形状の表面を含むことができる。例えば、測定部位接触領域４７０は全体的に湾曲することができ、および／または測定部位に対して凸状とすることができる。測定部位接触領域４７０は、突起４０５および／または測定部位の間の空気を低減または最小化する他の形状とすることができる。さらに、測定部位接触領域４７０の表面パターンは、例えば握りのさまざまなレベルを提供するために平滑から凹凸状に変化することができる。
【０１１２】
図４Ａおよび４Ｃにおいて、開口部または窓４２０、４２１、４２２、４２３は、例えば、全体的に四角、円形、三角形、またはその組み合わせを含んで、さまざまな形状とサイズを含むことができる。窓４２０、４２１、４２２、４２３は不均一な形状とサイズにすることができる。図示したように、窓４２０、４２１、４２２、４２３は格子状配置中に均一な間隔を有することができる。窓４２０、４２１、４２２、４２３の配置は、他の配置またはパターンが可能である。例えば、窓４２０、４２１、４２２、４２３は三角形、円形、または直線状配置に配置することができる。いくつかの実施形態において、窓４２０、４２１、４２２、４２３は、図３の指台３１０に対して異なる高さに配置することができる。また、窓４２０、４２１、４２２、４２３は、複数の検出器の構成を模倣または概略模倣することができ、または収容することさえできる。
【０１１３】
図６Ａ〜６Ｄは上で説明した組織成形器１０５として、または上で説明した突起３０５、４０５の代わりに用いることのできる突起６０５の他の実施形態を示す。描かれた突起６０５は、部分的な円筒６０８と延長部６１０を有する部分的に円筒状のレンズである。いくつかの実施形態において、部分的な円筒６０８は半円筒とすることができるが、円筒の半分よりも小さなまたは大きな部分を用いることができる。いくつかの実施形態において、部分的に円筒状の突起６０５は光をより小さな領域に合焦し、測定部位によって減衰した光をより小さな検出器を用いて検出することができる。
【０１１４】
図６Ａは部分的に円筒状の突起６０５の透視図を示す。図６Ｂは部分的に円筒状の突起６０５の前部立面図を示す。図６Ｃは部分的に円筒状の突起６０５の側面図を示す。図６Ｄは部分的に円筒状の突起６０５の平面図を示す。
【０１１５】
いくつかの実施形態において、上で説明した任意のセンサ中のフォトダイオードの上に部分的に円筒状の突起６０５を配置することは、上で説明下任意のセンサに複数の利点を加える。一実施形態において、部分的に円筒状の突起６０５は組織中に侵入し、上で説明した突起と同様に、組織中を移動する光の路長を縮小する。
【０１１６】
また、部分的に円筒状の突起６０５は大面積から光を集め、より小さな面積に光を合焦する。結果として、いくつかの実施形態において、フォトダイオードの面積あたりの信号強度を高めることができる。したがって、いくつかの実施形態において、部分的に円筒状の突起６０５は、少ないフォトダイオードの面積を用いて同じ信号強度を得ることができるので、低コストのセンサを促進する。少ないフォトダイオードの面積はより小さなフォトダイオードまたはより少ないフォトダイオードを用いることによって実現することができる（例えば、図１４参照）。より少ないまたはより小さなフォトダイオードが使われるならば、より少ないまたは小さなフォトダイオードは暗電流をより少なくすることができるので、部分的に円筒状の突起６０５はセンサのＳＮＲの向上を促進することができる。
【０１１７】
部分的に円筒状の突起６０５の寸法は、例えば、センサと一緒に用いられるフォトダイオードの数に基づいて変化することができる。図６Ｃを参照すれば、いくつかの実施形態において、部分的に円筒状の突起６０５の全体的な高さ（寸法「ａ」）は約１〜約３ｍｍである。この範囲の高さは部分的に円筒状の突起６０５を指または他の組織のパッド中に侵入することを可能にし、組織を通る光の距離を縮小する。しかし、部分的に円筒状の突起６０５の他の高さもこの目的を達成することができる。例えば、部分的に円筒状の突起６０５の選択された高さは、患者が成人か小人であるかによる測定部位のサイズに基づいて選択することができる。一実施形態において、突起６０５の高さは、組織中の血管の閉塞を低減または防止しながら、できるだけ組織厚さを縮小するように選択される。
【０１１８】
図６Ｄを参照すれば、複数の円筒状突起６０５の幅（寸法「ｂ」）は約３〜約５ｍｍとすることができる。一実施形態において、幅は約４ｍｍである。一実施形態において、この範囲の幅は組織中へ部分的に円筒状の突起６０５を良好に侵入させ、光の路長を縮小する。しかし、部分的に円筒状の突起６０５の他の幅もこの目的を達成することができる。例えば、部分的に円筒状の突起６０５の幅は、患者が成人であるか小人であるか等による測定部位のサイズに基づいて変化することができる。さらに、突起６０５の長さは約１０ｍｍ、または約８ｍｍ〜約１２ｍｍまたは８ｍｍよりも短く、または１２ｍｍよりも長くすることができる。
【０１１９】
いくつかの実施形態において、部分的に円筒状の突起６０５の焦点長さ（ｆ）は、ｆ＝Ｒ／（ｎ−１）で表わすことができ、式中、Ｒは部分的に円筒状の突起６０５の湾曲の半径であり、ｎは使用される材料の屈折率である。いくつかの実施形態において、湾曲の半径は約１．５〜約２ｍｍとすることができる。他の実施形態において、部分的に円筒状の突起６０５は、屈折率が１３００ｎｍで約１．５であるｎＢＫ７ガラスなどの材料を含むことができ、これは約３ｍｍ〜約４ｍｍの焦点長さを提供することができる。
【０１２０】
ｎＳＦ１１ガラス（例えば、１３００ｎｍでｎ＝１．７５）などのより高い屈折率の材料を有する部分的に円筒状の突起６０５は、より短い焦点長さおよびより小さなフォトダイオードチップを提供することができるが、空気と一致しない屈折率のためにより高い反射を招く。例えば、約１．４〜約１．９の範囲の屈折率を有する多くの種類のガラスまたはプラスチックを用いることができる。突起６０５の光合焦特性を向上させ最適化するために、突起６０５の材料の屈折率を選択することができる。プラスチック製の部分的に円筒状の突起６０５は大量に最も安価な選択肢を提供するが、１５００ｎｍより高い波長でいくらかの望ましくない光吸収ピークを有することがある。部分的に円筒状の突起６０５用に他の焦点長さおよび異なる屈折率を有する材料を用いることができる。
【０１２１】
部分的に円筒状の突起６０５の下部に所与の距離でフォトダイオードを配置することによって、フォトダイオードの活性領域内のレンズに垂直に移動する光のいくらかまたは全ての捕捉を促進することができる（図１４参照）。異なるサイズの部分的に円筒状の突起６０５は異なるサイズのフォトダイオードを用いることができる。いくつかの実施形態において、部分的に円筒状の突起６０５の高さを増加するために部分的円筒６０８の底部に加えられた延長部６１０が用いられる。一実施形態において、加えられた高さは、フォトダイオードが、部分的に円筒状の突起６０５の焦点長さとなる、あるいはほぼ焦点長さとなるような高さである。一実施形態において、加えられた高さは測定部位をより薄くする。一実施形態において、加えられた高さはセンサを通して配分される光の偏向を助ける。これは、センサの周りに配分された光が検出器に向かって導かれずに加えられた高さの側壁を通るからである。また、延長部６１０は突起６０５が検出器に提供される光の量を増加または最大化するのをさらに促進することができる。いくつかの実施形態において、延長部６１０は省略することができる。
【０１２２】
図６Ｅは図３Ｆの他のセンサ３０１ｆの他の図を示し、これは部分的に円筒状の突起６０５ｂの一実施形態を含む。図３Ｂおよび３Ｃに示したセンサ３０１Ａのように、センサ３０１ｆは指台３１０ｆを含む。指台３１０ｆは、一般にヒトの指などの組織を受け取るように全体的に湾曲した表面形状を含む。また、指台３１０ｆは図３Ｂおよび３Ｃに関して上で説明した隆起またはチャンネルを含む。
【０１２３】
また、図示した指台３１０ｆの例は突起６０５ｂを含み、これは上で説明した突起６０５の特徴を含む。さらに、突起６０５ｂは各端部に面取り縁部６０７を含み、指が滑り横断するためにより快適な表面を提供する（図１４Ｄも参照されたい）。他の実施形態において、突起６０５ｂは、代わりに隆起３１４に隣接した単一の面取り縁部６０７を含むことができる。他の実施形態において、１つまたは両方の面取り縁部６０７を丸めることができる。
【０１２４】
また、突起６０５ｂは測定部位の体組織に接触することのできる測定部位接触領域６７０を含む。突起６０５ｂは指台３１０ｆから取り外しまたは一体化することができる。また、交換可能な異なる形状の突起６０５ｂを提供することができ、異なる指の形状、特徴、不透明さ、サイズ等に対応することができる。
【０１２５】
図７Ａおよび７Ｂは、遮蔽のための伝導性ガラスまたは伝導性コートされたガラスの例示的配置を含むセンサ７０１のブロック図を示す。いくつかの実施形態において、遮蔽は高められたＳＮＲを有利に提供することができる。センサ７０１の特徴は上に説明した任意のセンサ１０１、２０１、３０１で実施することができる。また、図示されないが、いくつかの実施形態において、図６の部分的に円筒状の突起６０５はセンサ７０１と一緒に用いることができる。
【０１２６】
例えば、特に図７Ａを参照すれば、センサ７０１ａはエミッタ筺体７０４ａおよび検出器筺体７０６を含む。エミッタ筺体７０４ａはＬＥＤ１０４を含む。検出器筺体７０６ａは組織台７１０ａと、開口部または窓７０３ａと、伝導性ガラス７３０ａと、およびサブマウント７０７ａ上に提供される検出器１０６用の１つ以上のフォトダイオードを含む。
【０１２７】
運転中に、指１０２は組織台７１０ａ上に置くことができ、ＬＥＤ１０４から光放射を発することができる。次いで、光が指１０２の組織を通過しまたは反射すると減衰させることができる。次いで、減衰した光は組織台７１０ａ中の開口部７０３を通過することができる。受け取った光に基づいて、検出器１０６は、例えば、フロント・エンド・インターフェース１０８に検出器信号１０７を提供することができる（図１参照）。
【０１２８】
描かれた実施形態において、伝導性ガラス７３０が開口部７０３中に提供される。したがって、伝導性ガラス７３０は指からの光を検出器１０６に通すだけでなく、検出器１０６をノイズから遮蔽することも補う。伝導性ガラス７３０は層の積み重ねまたは組を含むことができる。図７Ａにおいて、指１０２に隣接したガラス層７３１および遮蔽７９０ａに電気的に結合した伝導性層７３３を有する伝導性ガラス７３０ａが示される。
【０１２９】
一実施形態において、伝導性ガラス７３０ａは、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）の薄膜などの伝導性の透明または部分的に透明な材料でコーティングすることができる。遮蔽エンクロージャ７９０ａの遮蔽効果を補うために、伝導性ガラス７３０ａは遮蔽エンクロージャ７９０ａと電気的に結合することができる。伝導性ガラス７３０ａは直接接触に基づいて、またはワイヤまたは他の部品などの他の接続装置によって、遮蔽７０４ａと電気的に接続することができる。
【０１３０】
検出器１０６を包含してノイズを低減または防止するために遮蔽エンクロージャ７９０ａを提供することができる。例えば、遮蔽エンクロージャ７９０ａは銅などの伝導性材料から金属ケージの形に作ることができる。遮蔽またはエンクロージャは、電気的ノイズを低減するだけでなく、環境の光ノイズを低減するために、不透明材料を含むことができる。
【０１３１】
図７Ｂを参照すれば、例示的センサ７０１ｂの他のブロック図が示される。センサ７０１ｂの組織台７１０ｂは、突起７０５ｂを含み、これは凸状バンプの形である。突起７０５ｂは上で説明した突起または組織成形材料の特徴の全てを含むことができる。例えば、突起７０５ｂは指１０２と接触する接触領域３７０を含み、１つ以上の開口部７０３ｂを含むことができる。伝導性ガラス７３０ｂの１つ以上の部品を開口部７０３中に提供することができる。例えば、一実施形態において、開口部７０３の各々は伝導性ガラス７３０ｂの分離した窓を含むことができる。一実施形態に置いて、単一の伝導性ガラス片７３０ｂを開口部７０３ｂのいくつかまたは全てに用いることができる。この特別な実施形態において、伝導性ガラス７３０ｂは伝導性ガラス７３０ａよりも小さい。
【０１３２】
また、遮蔽エンクロージャ７９０ａの特徴の全てを有することのできる遮蔽エンクロージャ７９０ｂが提供される。遮蔽エンクロージャ７９０ｂは遮蔽エンクロージャ７９０ａよりも小さいが、遮蔽エンクロージャ７９０用にさまざまなサイズを選択することができる。
【０１３３】
図８Ａ〜８Ｄは、センサ７０１ａ、７０１ｂに関して上で説明した伝導性ガラスの透視図、側面図、底部立面図を示す。図８Ａの透視図および図８Ｂの側面図に示したように、伝導性ガラス７３０は上で説明したガラス層７３１上のコーティングとして上で説明した導電性材料７３３を含み、積み重ねを形成する。導電性材料７３３がインジウムスズ酸化物を含む一実施形態において、導電性材料７３３の表面抵抗は、平方インチ当たり３０オーム〜平方インチ当たり５００オーム、または平方インチあたり約３０、２００、または５００オームとすることができる。当業者であれば本開示から理解するように、３０オーム未満または５００オーム以上の他の抵抗も用いることができる。他の透明な導電性材料を材料７３３として用いることができる。
【０１３４】
伝導性材料７３３はガラス層７３１の上に広がって示されるが、伝導性材料７３３はガラス層７３１の選択された部分にパターン形成または提供されることができる。さらに、伝導性材料７３３は光の望ましい透過、望ましい遮蔽効果、および他の配慮に応じて均一な、または変化する厚さを有することができる。
【０１３５】
図８Ｃにおいて、導電性材料７３３がガラス層７３１、８３５の間の中間層として提供される一実施形態を示すために、伝導性ガラス８３０ａの側面図が示される。ガラスと導電性材料７３３との一体化のさまざまな組み合わせが可能である。例えば、導電性材料７３３は層の積み重ね内の一層とすることができる。この層の積み重ねは１層以上のガラス７３１、８３５ならびに１つ以上の伝導性材料７３３を含むことができる。積み重ねは望ましい特性を達成するために他の材料の層を含むことができる。
【０１３６】
図８Ｄにおいて、伝導性ガラス８３０ｂがガラス層８３９の一部を占拠または被覆する伝導性材料８３７を含むことのできる一実施形態を示すために、底部透視図が示される。この実施形態は、例えば検出器１０６用に図３Ｃに示したものなどの個々の遮蔽された窓を作るのに有用である。伝導性材料８３７は、光が検出器１０６へ通過し、１つ以上のストリップ８４１が図７の遮蔽７０４に結合することを可能にするために、領域８３８を含むようにパターン形成することができる。
【０１３７】
いくつかの実施形態において、伝導性材料用の他の構成およびパターンは、例えば、周辺縁部をライニングする伝導性コーティング、格子または他のパターンを含むパターンで施された伝導性コーティング、斑点状伝導性コーティング、いずれかの方向または斜めに線状に施されたコーティング、中央からまたは周辺から変化する厚さ、または他の適切なパターンまたは遮蔽特性と透明性の配慮をバランスさせたコーティングなどで用いることができる。
【０１３８】
図９は、図７および８に関して上で論じたものに類似した部品を有する例示的センサによって得られた比較結果を示す例示的グラフ９００を描く。グラフ９００は上で説明したセンサに用いられた異なる種類の窓について、変動する波長の光の透過パーセントの結果を示す。
【０１３９】
グラフ９００上の線９１５は平ガラスから作られた窓の例示的光透過を示す。示したように、変動する波長の光の光透過パーセントは平ガラスから作られた窓については約９０％である。グラフ９００上の線９２０は、窓が平方インチ当たり５００オームの表面抵抗のＩＴＯコーティングを有するガラスから作られた実施形態について、例示的光透過を示す。グラフ９００上の線９２５は、平方インチ当たり２００オームの表面抵抗を備えるＩＴＯ酸化物のコーティングを含むガラスから作られた一実施形態についての例示的光透過を示す。グラフ９００上の線９３０は、平方インチ当たり３０オームの表面抵抗を備えるＩＴＯ酸化物のコーティングを含むガラスから作られた一実施形態についての例示的光透過を示す。
【０１４０】
現在入手可能な埋め込み配線を備える窓についての光透過パーセントは約７０％の光透過を有する。この低い光透過パーセントは、現在入手可能な配線を備える窓に用いられた配線の不透明さに起因し得る。したがって、本明細書に説明されるガラスコーティングのいくつかの実施形態は、例えば、望ましい光透過、測定に用いられる光の波長、望ましい遮蔽効果、および他の規準に応じて、異なる表面抵抗を備えるＩＴＯコーティングを用いることができる。
【０１４１】
図１０Ａ〜１０Ｂは上で説明したセンサの例示的実施の比較ノイズフロアを示す。ノイズは環境光からの光学的ノイズと、例えば周囲の電子装置からの電磁ノイズを含むことができる。図１０Ａにおいて、グラフ１０００は、上で説明したセンサの１つが４個の検出器１０６に対する分離した窓を含む一実施形態について、異なるノイズ周波数での可能なノイズフロアを示す。１つ以上の窓はノイズ遮蔽として埋め込まれた配線の格子を含んだ。記号１０３０〜１０３３はこの実施形態についてのノイズフロア性能を示す。分かるように、ノイズフロア性能は開口部の各々について、ノイズの周波数に基づいて変化することができる。
【０１４２】
図１０Ｂにおいて、グラフ１０５０は、センサが４つの検出器１０６用に分離した開口部およびＩＴＯコーティングを含む１つ以上の窓を含んだ一実施形態について、ノイズ１０７０の周波数でのノイズフロアを描く。この実施形態において、使用されたＩＴＯの表面抵抗は平方インチあたり約５００オームである。記号１０８０〜１０８３はこの実施形態についてのノイズフロア性能を示す。分かるように、この実施形態のノイズフロア性能は開口部の各々について変動が少なく、図１０Ａの実施形態に比べてより低いノイズフロアを提供することができる。
【０１４３】
図１１は上で説明したエミッタの光源の組みを構成するための例示的構造を示す。示したように、エミッタ１１０４はドライバ１１１１、サーミスタ１１２０、赤および／または赤外光を発するための１組の上部発光ＬＥＤ１１０２、近赤外を発するための１組の側部発光ＬＥＤ、およびサブマウント１１０６を含むことができる。
【０１４４】
温度変動の補償のためにサーミスタ１１２０を提供することができる。例えば、サーミスタ１１２０は加熱によるＬＥＤ１１０２と１１０４の波長重心およびエネルギーのドリフトを可能にするために提供することができる。さらに、他のサーミスタ（図示されない）を用いて、例えば、測定部位の温度を測定することができる。それらの温度は、温度依存性のある水吸収の変化による波長ドリフトを修正する助けになり、それによってグルコースなどの血液検体を検出するのに有用なより正確なデータを提供する。
【０１４５】
ドライバ１１０５は、エミッタ１１０４に電流のパルスを提供することができる。一実施形態において、ドライバ１１０５は、例えば、プロセッサ（例えばプロセッサ１１０）からの制御信号に基づいて交流でエミッタ１１０４を漸進的に駆動する。例えば、ドライバ１１０５は、可視光〜約１３００ｎｍの光について１ミリワット、約１６００ｎｍ〜約１７００ｎｍの光について約４０ｍＷ〜約１００ｍＷの一連のパルスでエミッタ１１０４を駆動することができる。しかし、広範囲の駆動エネルギーおよび駆動方法を用いることができる。ドライバ１１０５はセンサの他の部品と同期することができ、エミッタ１１０４から発する光放射のパルスのタイミング中のいかなるジッタも最小化し減少することができる。いくつかの実施形態において、ドライバ１１０５はエミッタ１１０４を駆動して約百万分の１０部未満変化するパターンで光照射を発することが可能であるが、他の変化量を用いることもできる。
【０１４６】
いくつかの実施形態において、サブマウント１１０６は、その光放射が全体的に測定部位に向かって伝わるように、上部発光ＬＥＤ１１０２および側部発光ＬＥＤ１１０４を整列するための支持構造を提供する。また、いくつかの実施形態において、サブマウント１１０６は熱放散のために窒化アルミニウム（ＡｌＮ）または酸化ベリリウム（ＢＥＯ）から作られるが、サブマウント１１０６に適した他の材料または材料の組み合わせを用いることができる。
【０１４７】
図１２は、検出器サブマウント１２００上に格子パターンに配置された、測定部位からの異なる四半分での光を捕捉するフォトダイオード検出器を有する検出器サブマウント１２００を示す。１つの検出器サブマウント１２００は上で説明したセンサの各窓の下に配置することができ、または複数の窓を単一の検出器サブマウント１２００の上に配置することができる。また、検出器サブマウント１２００は、図６に関して上で説明した部分的に円筒状の突起６０５と一緒に用いることができる。
【０１４８】
検出器は、測定部位の異なる四半分の光を捕捉するためにサブマウント上に格子パターンに配置されたフォトダイオード検出器１〜４を含む。また、述べたように、いくつかの実施形態において、直線列、または斜め列などの他のパターンのフォトダイオードを用いることができる。
【０１４９】
図１３は例示的複数流プロセス１３００を示す。複数流プロセス１３００はデータ収集システム１００および／または上で説明した任意のセンサによって実施することができる。図示したように、信号プロセッサ１３１０からの制御信号はドライバ１３０５を制御する。これに応答して、エミッタ１３０４はそのエミッタ（例えばＬＥＤ）から測定部位または複数の部位１３０２にパルス列１３０３を発生する。上で説明したように、いくつかの実施形態において、パルス列１３０３は百万分の１０部以下の変動を有するように制御される。無論、望ましい検体に応じてパルス列１３０３の許容される変動は大きく（または小さく）することができる。
【０１５０】
パルス列１３００に応答して、検出器１３０６中の検出器１〜ｎ（ｎは整数）は測定部位１３０２からの光放射を捕捉し、それぞれの出力信号の流れを提供する。検出器１〜ｎの１つからの各信号は、エミッタ１３０４中のエミッタ１〜ｎの組からの光パルスに対応するそれぞれの時間スロットを有する流れであると考えることができる。ｎ個のエミッタおよびｎ個の検出器が図示されているが、エミッタおよび検出器の数はいくつかの実施において同じである必要はない。
【０１５１】
フロント・エンド・インターフェース１３０８は検出器１〜ｎからのこれらの複数の流れを受け取り、１つ以上の信号または複合信号を信号プロセッサ１３１０に戻すことができる。したがって、検出器１〜ｎからの流れは、エミッタ１３０４から発する光パルスに対応する測定された光強度を含むことができる。
【０１５２】
次いで、信号プロセッサ１３１０は、これらの複数の信号流れに基づいてグルコースおよび他の検体の量を測定するためにさまざまな計算を行うことができる。ここで、信号プロセッサ１３１０がどのようにしてグルコースなどの検体を測定できるかの説明を助けるために、これらの実施形態に用いられた分光学の手引きを提供する。
【０１５３】
分光学はＢｅｅｒ−Ｌａｍｂｅｒｔの法則を前提とする。この法則によれば、材料の特性、例えば測定部位に存在するグルコースのパーセントは材料を通る光の吸収から決定論的に計算することができる。詳細には、材料を通る光の透過と基体の濃度の間、および透過と光が移動する路長の間には対数関係がある。述べたように、この関係はＢｅｅｒ−Ｌａｍｂｅｒｔの法則として知られる。
【０１５４】
Ｂｅｅｒ−Ｌａｍｂｅｒｔの法則は通常、以下のように書かれる。
【０１５５】
吸収Ａ＝ｍ＊ｂ＊ｃ
【０１５６】
ただし、ｍは波長依存性モル吸収係数（通常Ｍ−１ｃｍ−１で表わされる）であり、
【０１５７】
ｂは平均路長であり、
【０１５８】
ｃは検体濃度（例えば望ましいパラメータ）である。
【０１５９】
分光学において、機器は吸収（Ａ）を透過（Ｔ）に関係付けることによって検体濃度（ｃ）を得ることを試みる。透過は、以下のように定義される比例値である。
【０１６０】
Ｔ＝Ｉ／Ｉ０
【０１６１】
ただし、Ｉは測定部位から機器によって測定された光の強度であり、
【０１６２】
Ｉ０はエミッタからの初期の光強度である。
【０１６３】
吸収（Ａ）は、透過（Ｔ）と、以下の式で等式化することができる。
【０１６４】
Ａ＝−ｌｏｇＴ
【０１６５】
したがって、上式は以下のように置換される。
【０１６６】
Ａ＝−ｌｏｇ（Ｉ／Ｉ０）
【０１６７】
したがって、この関係から、分光学は比例に基づく−ｌｏｇ（Ｉ／Ｉ０）の計算および検体濃度について解くことに依存する。
【０１６８】
典型的に、計算を簡略化するために、分光学は、路長（ｂ）を固定の既知の定数に維持するために、同じ位置にある検出器を用いるであろう。さらに、分光学は、光源に配置されたフォトダイオードなどの透過エネルギー（Ｉ０）を明確に知るためにさまざまな機構を用いるであろう。この構成は、検出器が単一の位置にあるので、単一チャンネルまたは単一流のセンサとして見ることができる。
【０１６９】
しかし、このスキームはグルコースなどの検体の測定においていくつかの困難に出会う。これは、グルコースに関する波長での水による光の吸収の高い重なり合い、ならびに部品の高い自己ノイズなどの他の要因によるものである。
【０１７０】
本開示の実施形態はグルコースなどの検体の測定を部分的に可能にする異なる手法を用いることができる。いくつかの実施形態は、パルス状測定を確認しまたは実証するためにパルス状ではないバルク測定を用いることができる。さらに、非パルス状測定およびパルス状測定の両方とも、十分なＳＮＲを得るために、中でも上で説明した複数流運転を用いることができる。詳細には、複数のエミッタを有する単一光源は空間構成を有する複数の検出器に光を伝達するのに用いることができる。
【０１７１】
複数のエミッタを有する単一の光源は使用される所定範囲の光波長を可能にする。例えば、可視、赤外、および近赤外波長を用いることができる。また、異なる波長で変動する光の強度を用いることもできる。
【０１７２】
第２に、空間的構成における複数の検出器の使用によって、センサが正しく配置されていることをバルク測定で確認または実証することを可能にする。これは、空間構成の複数の配置が、例えば、センサが配置された場所を示すトポロジー情報を提供できるからである。現在入手可能なセンサはそれらの情報を提供しない。例えば、バルク測定が予め定めた値の範囲であるならば、これは、グルコースなどの検体のパルス状測定を行うためにセンサが正しく配置されていることを示すことができる。バルク測定がある範囲外または予期しない値であるならば、これは、センサは調節すべきであることを示し、またはパルス状測定が、補償のために、異なる較正カーブの使用または較正カーブの調節など異なる処理を行えることを示すことができる。これらの特徴は実施形態にノイズキャンセルおよびノイズ低減を達成させ、これは現在入手可能な技術によって達成される数倍の大きさになり得る。
【０１７３】
複数流測定の手法の態様を示すのを助けるために以下の例示的導出が提供される。透過度（Ｔ）は、以下のように表わすことができる。
【０１７４】
Ｔ＝ｅ−ｍ＊ｂ＊ｃ
【０１７５】
光強度に関しては、この式は、以下のように書き換えることもできる。
【０１７６】
Ｉ／Ｉ０＝ｅ−ｍ＊ｂ＊ｃ
【０１７７】
または、検出器で測定された光（Ｉ）は、以下のように表わすことができる。
【０１７８】
Ｉ＝Ｉ０＊ｅ−ｍ＊ｂ＊ｃ
【０１７９】
述べたように、本開示において、複数の検出器（１〜ｎ）を用いることができ、これはＩ１・・・Ｉｎの測定値の流れになる。これらの検出器の各々が、光源からその自分の路長ｂ１・・・ｂｎを有すると仮定すれば、測定された光の強度は、以下のように表わすことができる。
【０１８０】
Ｉｎ＝Ｉ０＊ｅ−ｍ＊ｂｎ＊ｃ
【０１８１】
任意の２つの異なる検出器で測定された光の強度は互いに基準とすることができる。例えば、
【０１８２】
Ｉ１／Ｉｎ＝（Ｉ０＊ｅ−ｍ＊ｂ１＊ｃ）／（Ｉ０＊ｅ−ｍｂｎｃ）
【０１８３】
分かるように、Ｉ０の項を消去し、指数代数学に基づいて、式は、以下のように書き換えることができる。
【０１８４】
Ｉ１／Ｉｎ＝ｅ−ｍ（ｂ１−ｂｎ）ｃ
【０１８５】
この式から、検体濃度（ｃ）は、ここでバルク信号Ｉ１・・・Ｉｎおよびそれぞれの平均路長ｂ１およびｂｎを知ることから導くことができる。また、この方式はＩ０の消去を可能にし、したがって、エミッタ１３０４によって発生したノイズを消去または低減することができる。さらに、方式が平均路長の差を用いるので、平均路長の変化と患者ごとのトポロジー的な変動を計算することが容易である。さらに、このバルク測定の方式は複数の波長に展延することができる。この柔軟性および他の特徴によって本開示の実施形態はグルコースなどの血液検体の測定を可能にする。
【０１８６】
例えば、述べたように、非パルス状のバルク測定はパルス状測定と組み合わせてグルコースなどの検体をより正確に測定することができる。詳細には、非パルス状のバルク測定は、測定部位１３０２の組織で行われるパルス状測定において、グルコース、プロテイン等の量を確認または実証するのに用いることができる。パルス状測定は血液中に存在するグルコース、ヘモグロビン等の量を測定するのに用いることができる。したがって、これらの異なる測定を組み合わせて、血液グルコースなどの検体を決定することができる。
【０１８７】
図１４Ａは、図６の部分的に円筒状の突起６０５（または代わりに突起６０５ｂ）の下に配置された検出器サブマウント１４００ａの実施形態を示す。検出器サブマウント１４００ａは２列１４０８ａの検出器１４１０ａを含む。部分的に円筒状の突起６０５は、突起６０５が光をより小さな領域に合焦するレンズとして働くことができるので、センサ中に使用される検出器の数および／またはサイズの縮小化を促進することができる。
【０１８８】
例示すれば、部分的に円筒状の突起６０５を含まないいくつかのセンサにおいて、４列で各４つの検出器を含む１６個の検出器を使用することができる。複数の列の検出器を用いて、中でもグルコースまたはヘモグロビンなどのいくつかの検体を測定することができる。また、複数の列の検出器はライトパイプ（例えば、測定部位を迂回する光）を検出するのに用いることができる。しかし、センサ中により多くの検出器を用いるのはコスト、複雑さ、およびノイズをセンサに付加することになる。
【０１８９】
しかし、部分的に円筒状の突起６０５をそれらのセンサに適用することは、突起６０５の合焦特性（図１４Ｂ参照）により、実質的に同じ量の光を受け取りながら、使用される検出器の数または検出器の列を低減することができる。これは図１４に示した例示的場合であり、４つの代わりに２列１４０８ａの検出器１４１０ａが使用される。いくつかの実施形態において、より少ないおよび／またはより小さなフォトダイオードのため、得られるセンサはコスト効率が良く、複雑さがなく、改善されたＳＮＲを有利に有する。
【０１９０】
他の実施形態において、部分的に円筒状の突起６０５を使用することは、検出器列の数を４個の検出器で１列または３列に低減することを可能にする。また、各列中の検出器の数も低減することができる。代わりに、列の数は低減することができなくても検出器のサイズを縮小することができる。また、多くの他の検出器列およびサイズの構成を提供することができる。
【０１９１】
図１４Ｂは部分的に円筒状の突起６０５（または代わりに突起６０５ｂ）の前部立面図を描き、エミッタ（図示されない）からの光が突起６０５によって検出器上にどのようにして合焦することができるかを示す。突起６０５は、その上に配設された１つ以上の検出器を有する検出器サブマウント１４００ｂ上に置かれる。サブマウント１４００ｂは任意の数の検出器１４１０の列を含むことができるが、１列だけが示される。
【０１９２】
光線１４２０で表わされる光は、エミッタから突起６０５上に発する。これらの光線１４２０は体組織（図示されない）によって減衰することができる。光線１４２０が突起６０５に入るとき、突起６０５は光線を光線１４２２に屈折させるレンズとして働く。この屈折はいくつかの実施形態において突起６０５の部分的に円筒状の形状によって起きる。屈折は光線１４２２を１つ以上の検出器１４１０ｂ上に合焦または実質的に合焦させる。光はより小さな領域に合焦するので、突起を含むセンサは、他のセンサと比べて、同じ光量を捕捉するのにより少ない検出器を含むことができる。
【０１９３】
図１４Ｃは検出器サブマウント１４００ｃの他の実施形態を示し、突起６０５ｂ（または代わりに突起６０５）の下に配設することができる。検出器のサブマウント１４００ｃは単一列１４０８ｃの検出器１４１０ｃを含む。検出器は導体１４１２ｃに電気的に接続され、これは金、銀、銅、または任意の他の適切な伝導性材料とすることができる。
【０１９４】
検出器のサブマウント１４００ｃは、図１４Ｄに示された検出器サブアセンブリ１４５０中の突起６０５ｂの下に配置されて示される。また、検出器サブアセンブリ１４５０の上から下に見た図も図１４Ｅに示される。検出器サブアセンブリ１４５０において、円筒状筺体１４３０がサブマウント１４００ｃ上に配設される。円筒状筺体１４３０は、透明なカバー１４３２を含み、その上に突起６０５ｂが配設される。したがって、図１４Ｄに示すように、検出器１４１０ｃと突起６０５ｂの間に間隙１４３４が存在する。間隙１４３４の高さは検出器１４１０ｃに当たる光の量を増加または最大化するように選択することができる。
【０１９５】
円筒状筺体１４３０は、金属、プラスチック、または他の適切な材料から作ることができる。透明なカバー１４３２は材料の中でもガラスまたはプラスチックから作ることができる。円筒状筺体１４３０は、製造コストを低減するために、検出器１４１０ｃと同時に、または実質的に同時にサブマウント１４００ｃに取り付けることができる。さまざまな実施形態において、筺体１４３０用に円筒状以外の形状を選択することができる。
【０１９６】
いくつかの実施形態において、円筒状筺体１４３０（および透明カバー１４３２）はサブマウント１４００ｃと気密または実質的に気密または密封シールを形成する。結果として、円筒状筺体１４３０は腐食を招き得る流体および蒸気から検出器１４１０と導体１４１２ｃを保護することができる。いくつかの実施形態において、円筒状筺体１４３０は、検出器１４１０ｃおよび導体１４１２ｃをしばしば導体と検出器の間のハンダ接合に加えられる現在入手可能な樹脂エポキシよりも有利に効率的に保護することができる。
【０１９７】
円筒状筺体１４３０が少なくとも部分的に金属から作られる実施形態において、円筒状筺体１４３０は検出器１４１０ｃに対してノイズ遮蔽を提供することができる。例えば、円筒状筺体１４３０はサブマウント１４００ｃ上の接地接続またはグランドプレーンにハンダ付けすることができ、これは円筒状筺体１４３０のノイズ低減を可能にする。他の実施形態において、透明カバー１４３２は、伝導性ガラスまたはプラスチックなどの伝導性材料または伝導性層を含むことができる。透明カバー１４３２は上で説明したノイズ遮蔽７９０の任意の特徴を含むことができる。
【０１９８】
突起６０５ｂは、図６Ｅに関して上で説明した面取り縁部６０７を含む。これらの面取り縁部６０７は、患者が指をセンサ３０１ｆに挿入するとき、指を突起６０５ｂ上でより快適に滑らせることを可能にする。
【０１９９】
図１４Ｆは、検出器シェル３０６ｆの一部を示し、これは基板１４００ｃ上に検出器１４１０ｃを含む。基板１４００ｃは、遮蔽エンクロージャ１４９０によって囲まれ、これは上で説明した遮蔽エンクロージャ７９０ａ、７９０ｂの特徴を含むことができる（図１７も参照）。遮蔽エンクロージャ１４９０は金属から作ることができる。遮蔽エンクロージャ１４９０は検出器１４１０ｃの上に窓１４９２ａを含み、これは検出器１４１０ｃの上に光を透過させる。
【０２００】
ノイズ遮蔽１４０３は遮蔽エンクロージャ１４９０の上に配設される。いくつかの実施形態において、ノイズ遮蔽１４０３は窓１４９２ａに対応する窓１４９２ａを含む。窓１４９２ａ、１４９２ｂの各々はガラス、プラスチックを含むことができ、またはガラスまたはプラスチックのない開口部とすることができる。いくつかの実施形態において、窓１４９２ａ、１４９２ｂは互いに異なるサイズまたは形状を有するように選択することができる。
【０２０１】
ノイズ遮蔽１４０３は、上で説明した伝導性ガラスの任意の特徴を含むことができる。描かれた実施形態において、ノイズ遮蔽１４０３は検出器シェル３０６ｆの長さの約３／４展延する。他の実施形態において、ノイズ遮蔽１４０３はより小さく、またはより大きくすることができる。ノイズ遮蔽１４０３は、例えば、検出器１４１０ｃ、サブマウント１４００ｃ、またはその一部だけを被覆すことができる。また、ノイズ遮蔽１４０３は測定部位をセンサ３０１ｆ内に配置するための停止１４１３を含む。いくつかの実施形態において、ノイズ遮蔽１４０３はライトパイプによるノイズを低減することができる。
【０２０２】
サーミスタ１４７０も図示される。サーミスタ１４７０はサブマウント１４００ｃに取り付けられ、ノイズ遮蔽１４０３の上に突出する。上で説明したように、サーミスタ１４７０を用いて測定部位の温度を測定することができる。それらの温度は、温度依存性のある水の吸収の変化による波長ドリフトを修正するのに役立ち、それによってグルコースなどの血液検体の検出に有用なより正確なデータを提供する。
【０２０３】
描かれた実施形態において、検出器１４１０は円筒状筺体１４３０に収容されない。代替の実施形態において、円筒状筺体１４３０は検出器１４１０ｃを収容し、ノイズ遮蔽１４０３の下に配設される。他の実施形態において、円筒状筺体１４３０は検出器１４１０ｃを収容しノイズ遮蔽１４０３は使用されない。円筒状筺体１４０３とノイズ遮蔽１４０３の両方とも使用される場合、いずれか一方、または両方ともノイズ遮蔽特徴を有することができる。
【０２０４】
図１４Ｇはその上に配設された指台３１０ｆと一緒に、図１４Ｆの検出器シェル３０６ｆを示す。図１４Ｈは、指台３１０ｆ中に配設された突起６０５ｂと一緒に、図１４Ｇの検出器シェル３０６ｆを示す。
【０２０５】
図１４Ｉはセンサ３０１ｆの断面図を示す。突起６０５ｂなどのセンサ３０１ｆの特徴の全ては図示されない。示した特徴はエミッタと検出器シェル３０４ｆ、３０６ｆ、フラップ３０７ｆ、ヒートシンク３５０ｆおよびフィン３５１ｆ、指台３１０ｆ、およびノイズ遮蔽１４０３を含む。
【０２０６】
これらの特徴に加えて、エミッタシェル３０４ｆ中のエミッタ１４０４が描かれる。エミッタ１４０４はサブマウント１４０１上に配設され、これは回路基板１４１９に接続される。また、エミッタ１４０４は円筒状筺体１４８０内に収容される。円筒状筺体１４８０は上で説明した円筒状筺体１４３０の特徴の全てを含むことができる。例えば、円筒状筺体１４８０は金属から作ることができ、サブマウント１４０１の接地プレーンに接続してノイズ遮蔽を提供することができ、透明カバー１４８２を含むことができる。
【０２０７】
また、円筒状筺体１４８０は腐食を招き得る流体および蒸気からエミッタ１４０４を保護することができる。さらに、円筒状筺体１４８０はエミッタ１４０４と測定部位（図示されない）の間の間隙を提供することができ、これはエミッタ１４０４からの光を測定部位に到達する前に均一化または平均化することができる。
【０２０８】
フィン３５１ｆを含むのに加えて、ヒートシンク３５０ｆはフィン３５１ｆから下方に展延してサブマウント１４０１に接触する隆起３５２ｆを含む。隆起３５２ｆは、例えば熱ペースト等でサブマウント１４０１に接続することができる。隆起３５２ｆはエミッタ１４０４から熱を吸い込み、フィン３５１ｆを経由して熱を散逸させることができる。
【０２０９】
図１５Ａおよび１５Ｂは、上で説明したものの代替のヒートシンク特徴を含むセンサ部分１５００Ａ、１５００Ｂの実施形態を示す。これらの特徴は上に説明した任意のセンサに組み込むことができる。例えば、上の任意のセンサは上で説明したセンサのヒートシンク特徴の代わりに、またはそれに加えて、以下に説明するヒートシンク特徴を用いるように修正することができる。
【０２１０】
図示したセンサ部分１５００Ａ、１５００ＢはＬＥＤエミッタ１５０４を含むが、図示を容易にするために、検出器は省略されている。示したセンサ部分１５００Ａ、１５００Ｂは例えば、上で説明した任意のエミッタシェルに含むことができる。
【０２１１】
センサ部分１５００Ａ、１５００ＢのＬＥＤ１５０４は、基板またはサブマウント１５０２に接続される。サブマウント１５０２は上で説明した任意のサブマウントの代わりに用いることができる。サブマウント１５０２は任意のさまざまな材料から作られたセラミック、ガラス等などの非導電性材料とすることができる。ケーブル１５１２はサブマウント１５０２に取り付けられ、ＬＥＤ１５０４と伝達するためにより線等などの電気配線１５１４を含む。ケーブル１５１２は上で説明したケーブル２１２に相当することができる。
【０２１２】
図示されないが、ケーブル１５１２は検出器への電気接続を含むこともできる。明瞭さのためにケーブル１５１２の一部分のみが示される。ケーブル１５１２を描いた実施形態は、外部ジャケット１５１０および外部ジャケット１５１０内に配設された伝導性遮蔽１５０６を含む。伝導性遮蔽１５０６は、織った銅またはアルミニウムなどの金属から作られる接地遮蔽等とすることができる。伝導性遮蔽１５０６または伝導性遮蔽の一部分はサブマウント１５０２に電気的に接続することができ、ワイヤ１５１４に結合するＲＦを低減することによって、センサ１５００Ａ、１５００Ｂに発生する信号中のノイズを低減することができる。代替の実施形態において、ケーブル１５１２は伝導性遮蔽をもたない。例えば、ケーブル１５１２は対のより線ケーブル等とすることができ、より線の１本はヒートシンクとして用いられる。
【０２１３】
詳細に図１５Ａを参照すれば、いくつかの実施形態において、伝導性遮蔽１５０６は、ＬＥＤ１５０４および／またはサブマウント１５０２からの熱エネルギーを吸収することによって、ＬＥＤ１５０４のヒートシンクとして働くことができる。また、自由選択のサブマウント１５０２と伝達する熱絶縁体１５２０は伝導性遮蔽１５０６に向かって熱を導くのを助けることができる。熱絶縁体１５２０はプラスチックまたは他の適切な材料から作ることができる。いくつかの実施形態において、ケーブル１５１２中の伝導性遮蔽１５０６をヒートシンクとして使用することによって、センサのコストを低減することができる。
【０２１４】
図１５Ｂを参照すれば、伝導性遮蔽１５０６は、サブマウント１５０２およびサブマウント１５０２と自由選択的な絶縁体１５２０の間に挟まれたヒートシンク層１５３０の両方に取り付けることができる。互いに、ヒートシンク層１５３０およびケーブル１５１２中の伝導性遮蔽１５０６はＬＥＤおよび／またはサブマウント１５０２からの熱エネルギーの少なくとも一部を吸収することができる。
【０２１５】
図１５Ｃおよび１５Ｄは図１５Ａに関して上で説明したセンサ部分１５００Ａのヒートシンクの特徴を含むセンサ部分１５００Ｃの実施形態を示す。センサ部分１５００Ｃは、自由選択的な絶縁体１５２０が示されないことを除いて、センサ部分１５００Ａの特徴を含む。図１５Ｄはエミッタ１５０４を示すセンサ部分１５００Ｃの側部断面図である。
【０２１６】
ケーブル１５１２は外部ジャケット１５１０と伝導性遮蔽１５０６を含む。伝導性遮蔽１５０６はサブマウント１５０２にハンダ付けされ、ハンダ接合１５６１が示される。いくつかの実施形態において、より大きなハンダ接合１５６１はエミッタ１５９４から熱をより迅速に取り除くのを助けることができる。サブマウント１５０２と回路基板１５１９の間のさまざまな接続１５６３が示される。さらに、回路基板１５１９を通って突き出た、図１４Ｉの円筒状筺体に相当する円筒状筺体１５８０が示される。エミッタ１５０４は円筒状筺体１５８０中に収容される。
【０２１７】
図１５Ｅおよび１５Ｆは、図１５Ｂに関して上で説明したセンサ部分１５００Ｂのヒートシンク特徴を含むセンサ部分１５００Ｅの実施形態を示す。センサ部分１５００Ｅはヒートシンク層１５３０を含む。ヒートシンク層１５３０は銅プレート等などの金属プレートとすることができる。自由選択的な絶縁体１５２０は示されない。図１５Ｆはエミッタ１５０４を示すセンサ部分１５００Ｅの側部断面図である。
【０２１８】
描かれた実施形態において、ケーブル１５１２の伝導性遮蔽１５０６はサブマウント１５０２の代わりにヒートシンク層１５３０にハンダ付けされる。ハンダ接合１５６５が示される。いくつかの実施形態において、より大きなハンダ接合１５６５はエミッタ１５０４から熱をより迅速に取り除くのを助けることができる。サブマウント１５０２と回路基板１５１９の間のさまざまな接続１５６３が示される。さらに、回路基板１５１９を通って突き出た、図１４Ｉの円筒状筺体に相当する円筒状筺体１５８０が示される。エミッタ１５０４は円筒状筺体１５８０中に収容される。
【０２１９】
図１５Ｇおよび１５Ｈは、図１〜１５Ｆに関して上で説明した任意のセンサと一緒に用いることのできるコネクタ特徴の実施形態を示す。図１５Ｇを参照すれば、回路基板１５１９は、ドーターボード１５８７に接続された雄コネクタ１５７７に嵌合する雌コネクタ１５７５を含む。ドーターボード１５８７はケーブル１５１２の電気配線１５１４への接続を含む。図１５Ｈに、接続された基板１５１９、１５８７が示される。上で説明した円筒状筺体１５８０を受け取ることのできる孔１５７３も示される。
【０２２０】
いくつかの実施形態において、回路基板１５１９に接続するためのドーターボード１５８７を使用することによって、回路基板１５１９への接続をより容易にすることができる。さらに、分離した基板を用いることは、回路基板１５１９にハンダ付けされた全ての接続を有する単一回路基板１５１９よりも製造が容易である。
【０２２１】
図１６Ａおよび１６Ｂは、廃棄可能な光センサ１６００の実施形態を示す。一実施形態において、突起、遮蔽、およびまたはヒートシンク特徴などの上で説明した任意の特徴は、図示した廃棄可能なセンサ１６００に組み込むことができる。例えば、センサ１６００は、図１に関して上で説明したシステム１００中のセンサ１０１として用いることができる。さらに、突起、遮蔽、およびまたはヒートシンク特徴などの上で説明した任意の特徴は、本明細書に図示されない他の廃棄可能なセンサ設計に実施することができる。
【０２２２】
センサ１６００は指を置くための成人／小児センサ１６１０、および足指、足または手を置くための廃棄可能な幼児／新生児センサ１６０２を含む。各センサ１６００は、可撓性結合部１６３０によって電気的および機械的に相互接続されたテープ端部１６１０と反対側のコネクタ端部１６２０を有する。テープ端部１６１０はエミッタと検出器を組織部に取り付ける。また、図示されないが、テープ端部１６１０は、上で説明した突起、遮蔽、および／またはヒートシンク特徴を含むことができる。エミッタは組織部位を照明し、検出器は、組織部位内のパルス状の動脈血液流による吸収など、組織吸収の後の光に応答してセンサ信号を発生する。
【０２２３】
センサ信号は可撓性結合部１６３０によってコネクタ端部１６２０に伝達される。コネクタ端部１６２０は、図２Ａ〜２Ｄに関して上に示した任意のケーブルまたはモニタなどのモニタ（図示されない）にセンサ信号を伝達するケーブル（図示されない）と嵌合することができる。代わりに、コネクタ端部１６２０はモニタと直接嵌合することができる。
【０２２４】
図１７は上で説明したセンサ３０１ｆのいくつかの部品の展開図を示す。ヒートシンク１７５１およびケーブル１７８１はエミッタシェル１７０４に取り付けられる。エミッタシェルはフラップ筺体１７０７に取り付けられる。フラップ筺体１７０７は、エミッタサブマウント１７０２に取り付けられた円筒状筺体１４８０／１５８０（図示されない）を受容する受容器１７０９を含み、これは回路基板１７１９に取り付けられる。
【０２２５】
スプリング１７８７は、エミッタと検出器シェル１７０４、１７０６を互いに保持するピン１７８３、１７８５によって検出器シェル１７０６に取り付けられる。遮蔽エンクロージャ１７９０用の支持を提供する支持構造１７９１は検出器シェル１７０６に取り付けられる。ノイズ遮蔽１７１３は遮蔽エンクロージャ１７９０に取り付けられる。検出器サブマウント１７００は遮蔽エンクロージャ１７９０の内部に配設される。指台１７１０はノイズ遮蔽１７０３に取り付けられる。部分的に円筒状の突起１７０５は指台１７１０に配設される。さらに、可撓性回路カバー１７０６はピン１７８３、１７８５に取り付けられる。また、図示されないが、回路基板１７１９をサブマウント１７００と接続する可撓性回路（またはサブマウント１７００が接続される回路基板）を提供することができる。
【０２２６】
本明細書に用いられる条件言語、中でも、「できる（ｃａｎ）」、「できるであろう（ｃｏｕｌｄ）」、「かもしれない（ｍｉｇｈｔ）」、「できる（ｍａｙ）」、「例えば（ｅ．ｇ．）」などは、特記されない限り、または用いられた文脈内で理解される限り、一般に、ある実施形態が、ある特徴、要素、および／または状態を含み、他の実施形態は含まないことを意図する。したがって、それらの条件言語は、一般に、特徴、要素、および／または状態がいずれにしても１つ以上の実施形態に必要であることを意味せず、または、著者の意見または注意があってもなくても、１つ以上の実施形態が、これらの特徴、要素、および／または状態が含まれるか、または任意の特定の実施形態で実行されるかを決定する論理を必然的に含むものではない。
【０２２７】
開示された本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例示によってのみ提示され、本明細書に開示された本発明の範囲を制限するものではない。実際に、本明細書で説明した新規な方法およびシステムは、さまざまな形態で実施することができ、さらに、本明細書に開示した本発明の精神から逸脱することなく、本明細書に説明した方法およびシステムの形態における省略、置き換え、および変更を行うことができる。請求項およびその等価は、本明細書に開示された本発明のいくつかの範囲および精神内にそれらの形態または修正を包含する。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
0005756752.tif 000008
【図３Ｃ】
0005756752.tif 000009
【図３Ｄ】
0005756752.tif 000010
【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図４Ａ】
0005756752.tif 000013
【図４Ｂ】
0005756752.tif 000014
【図４Ｃ】
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【図５】
0005756752.tif 000016
【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
0005756752.tif 000018
【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
0005756752.tif 000020
【図６Ｅ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
0005756752.tif 000029
【図１０Ｂ】
0005756752.tif 000030
【図１１】
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【図１２】
0005756752.tif 000032
【図１３】
0005756752.tif 000033
【図１４Ａ】
0005756752.tif 000034
【図１４Ｂ】
0005756752.tif 000035
【図１４Ｃ】
0005756752.tif 000036
【図１４Ｄ】
0005756752.tif 000037
【図１４Ｅ】
0005756752.tif 000038
【図１４Ｆ】
0005756752.tif 000039
【図１４Ｇ】
0005756752.tif 000040
【図１４Ｈ】
0005756752.tif 000041
【図１４Ｉ】
0005756752.tif 000042
【図１５Ａ】
0005756752.tif 000043
【図１５Ｂ】
0005756752.tif 000044
【図１５Ｃ】
0005756752.tif 000045
【図１５Ｄ】
0005756752.tif 000046
【図１５Ｅ】
0005756752.tif 000047
【図１５Ｆ】
0005756752.tif 000048
【図１５Ｇ】
0005756752.tif 000049
【図１５Ｈ】
0005756752.tif 000050
【図１６Ａ】
0005756752.tif 000051
【図１６Ｂ】
0005756752.tif 000052
【図１７】
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