(57)【要約】フレックス回路光学センサにはファラデーシールドが一体化されている。基板上に配置される導電トレース層は、光検出器の表面をシールドする導電グリッドを形成するために使用される。導電インク層は、トレース層の反対側の基板に形成される。検出器の後部及び両側部はフレックス回路フラップによってシールドされ、これらフラップは導電インク層を有するが実質的にトレース層を除外し、検出器本体に折り重なって検出器に密着する。シールドされた基板フラップにより、別体の検出器シールドが不用になり、有利である。この検出器シールドは一般に、検出器を取り付ける前にフレックス回路に付着されなければならないエッチングされた銅製部品で製造される。
2004532526.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレックス回路と、
光学的放射を放出するように構成されるエミッタと、
前記エミッタからの光学的放射を受け取るように構成される検出器と、
を有し、
前記検出器及び前記エミッタが前記フレックス回路に取り付けられ、
前記フレックス回路の複数のフラップ部がそれぞれ、前記フレックス回路から延出する開いた位置と、前記検出器を少なくとも部分的に封入する閉じた位置と、を有する、
光学センサ。
【請求項２】
前記フラップ部が、
前記検出器の第１の部分に折り重ねられ且つ付着するように構成されるバックフラップと、
前記検出器の第２の部分に折り重ねられ且つ付着するように構成されるサイドフラップと、
を有する、請求項１に記載の光学センサ。
【請求項３】
前記フレックス回路が、
第１の側面と第２の側面とを有する基板層と、
前記閉じた位置にある前記フラップ部が前記検出器を電磁気的干渉から保護するように前記フラップ部を実質的に含む前記第２の側面上に配置される導電層と、
を有する、請求項１に記載の光学センサ。
【請求項４】
前記検出器及び前記エミッタに対し信号の接続をもたらす前記第１の側面上に配置されるトレース層と、
前記フラップ部に近接した前記トレース層の導電グリッド部と、
をさらに含み、前記グリッド部が前記フラップ部とともに前記検出器に対しファラデーシールドを形成するように構成される、
請求項３に記載の光学センサ。
【請求項５】
前記トレース層が前記フラップ部から実質的に除外されている、請求項４に記載の光学センサ。
【請求項６】
第１の側面と、反対側の第２の側面を有するフレックス回路基板と、
エミッタ及び検出器と電気接続するように導体のパターンを有する、前記第１の側面上に配置されるトレース層と、
前記エミッタから前記検出器に光学的放射を通過させるように少なくとも１つのアパーチャを有する前記トレース層の導電グリッド部と、
を有し、前記トレース層が前記検出器を前記グリッド部に近接して取り付けるように構成される、光学センサ。
【請求項７】
前記少なくとも１つのアパーチャが前記基板と前記グリッドを貫いて穿孔される少なくとも１つの孔である、請求項６に記載の光学センサ。
【請求項８】
前記基板が光を透過させるように構成され、前記少なくとも１つのアパーチャが前記グリッドにエッチングされたパターンを含む、請求項６に記載の光学センサ。
【請求項９】
前記第２の側面上に配置されるシールド層をさらに含み、前記基板は、前記シールド層を含むが前記トレース層を実質的に除外する折り曲げ可能部分を有し、前記折り曲げ可能部分が前記導電グリッド部とともにファラデーシールドを形成すべく前記検出器を実質的に封入するように構成される、請求項６に記載の光学センサ。
【請求項１０】
前記折り曲げ可能部分は、前記検出器に付着するように構成される複数のフラップを有する、請求項９に記載の光学センサ。
【請求項１１】
前記基板を保持すると共に、第１の端部を備えた第１のラップと、第２の端部を備えた第２のラップと、を有するストック材料をさらに含み、
前記ラップのそれぞれが前記基板に指を付着させるように構成され、前記ラップが、巻き付けられた位置において前記第１の端部が前記第２の端部を被覆し、前記第２の端部が手のひらから離れて終端するように構成される、請求項６に記載の光学センサ。
【請求項１２】
構成部品面、その反対側面、及び折り曲げ可能部を有する長尺状フレックス回路を製造するステップと、
前記折り曲げ可能部分を実質的に除外した前記構成部品面に複数のトレースを設けるステップと、
前記折り曲げ可能部分を実質的に含む前記反対側面に導電層を設けるステップと、
検出器及びエミッタを前記構成部品面に取り付けるステップであって、前記トレースが前記検出器及び前記エミッタに対し電気接続をもたらすステップと、
前記検出器を電磁妨害から保護するように前記検出器の周囲に前記折り曲げ可能部を配置させるステップと、
を含む光学センサ組み立て方法。
【請求項１３】
前記製造ステップが、前記折り曲げ可能部に１つのバックフラップと複数のサイドフラップとを形成するサブステップを含む、請求項１２に記載の光学センサ組み立て方法。
【請求項１４】
前記配置ステップが、前記サイドフラップを前記検出器の第１の部分に付着させ、前記バックフラップを前記検出器の第２の部分に付着させるサブステップを含む、請求項１２に記載の光学センサ組み立て方法。
【請求項１５】
前記トレースのうち少なくとも１つのトレースの導電グリッド部を作成するステップをさらに含む、請求項１２に記載の光学センサ組み立て方法。
【請求項１６】
前記取り付けステップが、前記検出器を電磁妨害から保護するように前記検出器を前記グリッド部に近接して位置決めするサブステップを含む、請求項１５に記載の光学センサ組み立て方法。
【請求項１７】
フレックス回路を支持するための基板手段と、
検出器及びエミッタに接続するための、前記基板手段の第１の側面に配置されるトレース手段と、
前記フレックス回路をシールドするための、前記基板の第２の側面に配置される導電インク手段と、
前記検出器上に折り重なり、検出器に付着するための、前記基板手段及び前記導電インク手段を含むシールド手段と、
を含む光学センサ。
【請求項１８】
前記検出器の周囲にファラデーシールドを形成するための、前記トレース手段のグリッド手段部をさらに含む、請求項１７に記載の光学センサ。
【請求項１９】
前記グリッド手段が、光を前記検出器に透過させるためのアパーチャ手段を含む、請求項１８に記載の光学センサ。
【請求項２０】
手のひらにラップ端部が接触しないように指を付着させるためのラップ手段をさらに含む、請求項１７に記載の光学センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して光学センサに係り、詳細には、フレックス回路による光学センサのシールド構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
パルス酸素飽和度測定法は、動脈血の酸素飽和水準、即ち、人間の酸素供給の指標を測定するための広く受け入れられている非侵襲的な治療手段である。酸素の供給不足によりほんの数分のうちに脳障害が起きたり死亡する結果となり得ることから、医療分野、例えば、重症者管理や外科的用途において血液中の酸素水準が低いことを早期に発見することは重要である。パルス酸素飽和度測定システムは、患者に適用されるセンサ、パルス酸素濃度計、及び該センサとパルス酸素濃度計とを接続する患者ケーブルから構成される。パルス酸素濃度計は独立型装置であったり、マルチパラメータ患者監視システムのモジュールや内蔵部分として組み込まれていてもよく、一般には患者の酸素飽和度の数値を読み出し、脈拍数の数値を読み出し、さらに各パルスに応答して生じる音響式表示や「ビープ音」を提供する。さらに、パルス酸素濃度計は、患者のパルス波形や脈拍数を視覚的に表示する、患者のプレチスモグラフを表示することができる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
フレックス回路シールド光学センサの一態様は、フレックス回路に取り付けられるエミッタ及び検出器である。エミッタは、光学的放射を放出するように構成され、検出器はエミッタからの光学的放射を受け取るように構成される。フレックス回路の複数のフラップ部はそれぞれ、フレックス回路から延出する開いた位置と、検出器を少なくとも部分的に封入する閉じた位置と、を有する。１つの実施の形態において、これらフラップ部は、検出器の第１の部分に折り重なり且つ付着するように構成されるバックフラップ、及び検出器の第２の部分に折り重なり且つ付着するように構成されるサイドフラップを有する。別の実施の形態において、フレックス回路は、第１の側面と第２の側面を有する基板層、及び閉じた位置におけるフラップ部が電磁気的干渉から検出器を保護するように実質的にフラップ部を含む第２の側面上に配置される導電層を有する。センサはまた、検出器及びエミッタに対し信号接続をもたらす、第１の側面上に配置されるトレース層を有することもある。トレース層の導電グリッド部はフラップ部に近接し、フラップ部と共に検出器に対するファラデーシールドを形成するように構成される。このトレース層は実質的にはフラップ部から除外してもよい。
【０００４】
フレックス回路シールド光学センサの別の態様は、第１の側面と反対側の第２の側面とを有するフレックス回路基板である。トレース層は第１の側面上に配置され、エミッタ及び検出器と電気的に接続するように導体のパターンを有する。トレース層の導電グリッド部は、光学的放射をエミッタから検出器に通過させるように少なくとも１つのアパーチャを有する。トレース層は検出器をグリッド部に近接して取り付けるように構成されている。１つの実施の形態において、この少なくとも１つのアパーチャは、基板及びグリッドに穿孔された少なくとも１つの孔を有する。別の実施の形態において、基板は光を透過するように構成され、少なくとも１つのアパーチャはグリッドにエッチングされたパターンを有する。さらに別の実施の形態において、光学センサは第２の側面に配置されるシールド層を更に有する。基板は折り曲げ可能部を有し、該折り曲げ可能部はシールド層を含むが、トレース層を実質的に除外する。この折り曲げ可能部は、導電グリッド部とともにファラデーシールドを形成するために実質的に検出器を封入するように構成されている。折り曲げ可能部は、検出器に付着するように構成された複数のフラップを有することがある。更なる実施の形態において、センサはストック材料を更に有し、該ストック材料は基板を保持すると共に、第１の端部を備えた第１のラップと、第２の端部を備えた第２のラップと、を有し、これらラップはそれぞれ、基板に指を付着させるように構成されている。これらのラップは、第１の端部が第２の端部によって被覆され、第２の端部が人間の手のひらから離れて終端するように構成されている。
【０００５】
フレックス回路シールド光学センサの更なる態様は、構成部品面、反対側面、及び折り曲げ可能部を有する長尺状フレックス回路を製造するステップを有する光学センサ組み立て方法である。その他に、実質的に折り曲げ可能部を除外した構成部品面に複数のトレースを作成するステップと、実質的に折り曲げ可能部を含む反対側に導電層を作成するステップがある。更に、検出器及びエミッタを構成部品面に取り付け、トレースが検出器とエミッタに対する電気接続をもたらすステップと、検出器を電磁気的干渉から保護（シールド）するように検出器の周囲に折り曲げ可能部を配置させるステップがある。１つの実施の形態において、上記製造ステップは、折り曲げ可能部に１つのバックフラップと複数のサイドフラップを形成するサブステップを有する。別の実施の形態において、上記配置ステップは、サイドフラップを検出器の第１の部分に付着させ、バックフラップを検出器の第２の部分に付着させるサブステップを有する。更なる実施の形態において、上記組み立て方法は、トレースの少なくとも１つの導電グリッド部を作成するステップをさらに有する。上記取り付けステップは、電磁気的干渉から検出器をシールドするように検出器をグリッド部に近接して位置決めするサブステップを有することもある。
【０００６】
フレックス回路シールド光学センサの更に別の態様は、フレックス回路を支持するための基板手段、検出器とエミッタとを接続するために基板手段の第１の側面に配置されるトレース手段、フレックス回路をシールドするために基板の第２の側面に配置される導電インク手段、及び検出器に折り重なり且つ付着するための、上記基板手段と上記導電インク手段とを含むシールド手段である。１つの実施の形態において、光学センサは、検出器の周囲にファラデーシールドを形成するためのトレース手段のグリッド手段部分をさらに有する。グリッド手段は、光を検出器に透過させるためのアパーチャ手段を有することがある。別の実施の形態において、光学センサは、指の手のひら側にラップ端部を接触させずに指を付着させるためのラップ手段をさらに有する。
【０００７】
本発明を要約するために、本発明の特定の態様、利点、及び新規性特徴を上文に説明した。このような態様、利点、又は特徴のすべてが本発明の特定の実施の形態において具体化されるとは限らないことを当然ながら理解すべきである。
【０００８】
発明の種々の特徴を実施する一般的構成を図面を参照しながら説明する。これら図面及び対応付けられる説明が本発明の実施の形態を示すために付与されるが、本発明の範囲を限定するものではない。図面全体を通じて、参照される要素間の対応を示すために参照番号は再使用される。さらに、各参照番号の最初の数字は、その要素が最初に現れる図面を示している。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
［センサ構成］
図１Ａは、フレックス回路シールド光学センサの一つの実施の形態を示している。センサ１００は、中心体１１０、折り返し端部１３０、コネクタ端部１４０、一対の接着性端部取り付けラップ１５０、一対の接着性中間取り付けラップ１６０、コネクタ１８０、及び検出器ハウジング１９０を有する。端部ラップ１５０及び中間ラップ１６０は、中心体１１０の左右に延出し、本発明の譲受人に譲渡され、参考のために本明細書に組み込まれる米国特許第５，７８２，７５７号（名称：低雑音光学プローブ（Low Noise Optical Probe））に記載されている方法と同様の方法で患者の指にセンサ１００を取り付けるために使用される。中心体１１０は、以下で詳述されるフレックス回路アセンブリ２００（図２Ａ、図２Ｂ）を保持する。フレックス回路アセンブリ２００は、以下で図８乃至図１０に関して詳述されるように、完成したセンサ１００の間にはさまれる、センサコアアセンブリ８００（図８Ａ、図８Ｂ）の一部である。
【００１０】
図１Ａに示すように、エミッタ７６０（図７）は、指の配置を示す印刷目標１１２に近接して設置される。検出器７４０（図７）は検出器ハウジング１９０内に設置される。センサ１００は、指に取り付けられた場合、エミッタ７６０（図７）が指の爪、血管、及びその下の毛細血管を通して、指の爪と反対側の指の先端に配置される検出器７４０（図７）内部に光を投じるように構成されている。センサ１００はまた、ＬＥＤ波長のインジケータ、センサのタイプ、センサのメーカー等、製造業者に応じて多重に使用される識別（ＩＤ）構成要素７８０を有することもある。コネクタ１８０は、センサ１００を患者ケーブル（図示せず）上の対応した組み合わせコネクタを介してパルス酸素飽和度測定モニタ（図示せず）に電気的に接続させる。
【００１１】
図１Ａに示すように、広げられた位置において、中間ラップ１６０は短い取り付けラップ１６１と拡張した取り付けラップ１６２とを含む。センサを人間の指に取り付けるために、短い取り付けラップ１６１がまず、指の周囲に巻き付けられる。拡張した取り付けラップ１６２が次に、短い取り付けラップ１６１の周囲に巻き付けられ、短い取り付けラップ端部１６３を被覆する。拡張した取り付けラップ端１６４は、人間の手のひらから離されて終端し、例えば、指の側方、小さな指の場合は手の甲において終端する。この巻き付けられた位置では、人の手のひらにラップ端部１６３、１６４が接触されていない。このように、中間取り付けラップ１６０のラップ端部１６３、１６４がもつれたり、屑を引き寄せたり、あるいは層間剥離を起こしたりすることはない。１つの実施の形態において、センサ１００はコネクタ１８０に対し任意選択の拡張部１１０を有する。あるいはまた、センサ１００は、後述される図１Ｂに示されるように、拡張部１１０を持たずにコネクタ１８０を中間ラップ１６０に近接させた状態で有してもよい。
【００１２】
図１Ｂはフレックス回路シールド光学センサの別の実施の形態を示している。センサ１００は、中心体１１０、印刷目標１１２、折り返し端部１３０、コネクタ端部１４０、接着性端部取り付けラップ１５０、一対の接着性中間取り付けラップ１６０、コネクタ１８０、及び検出器ハウジング１９０を有し、上述の図１Ａに関して記載されたように、フレックス回路アセンブリ２００（図２Ａ、図２Ｂ）を保持する。図１Ａに示された実施の形態と比較すると、端部ラップ１５０及び中間ラップ１６０は、指の密着性をより高めるためにその表面積がより大きく形成されている。特に、端部ラップ１５０は、角部が丸みのある中心体１１０から拡げられた、ほぼ矩形の拡張部である。中間ラップ１６０は短い取り付けラップ１６１及び拡張した取り付けラップ１６２を含む。拡張した取り付けラップ１６２は、上述の図１Ａに関して説明されたように、人間の手のひらにラップ端部１６３、１６４が接触しないように短い取り付けラップ１６１を包み込むように構成されている。
【００１３】
図２Ａ乃至図２Ｅはフレックス回路アセンブリ２００を示している。図２Ａに示すように、フレックス回路アセンブリ２００は、フレックス回路３００、導電性検出器シールド２０１、検出器７４０、エミッタ７６０、及びＩＤ構成要素７８０を有する。フレックス回路３００には、加鉛キャリア上でカプセル化された赤色ＬＥＤ及び赤外線ＬＥＤを共に有するエミッタ７６０、加鉛キャリア上でカプセル化された光ダイオードを有する検出器７４０、及び無鉛キャリア上の抵抗器等のＩＤ構成要素７８０が取り付けられている。フレックス回路３００は以下で図３乃至図５に関して詳細に説明される。これら構成要素７４０、７６０、７８０の取り付けは、以下で図７に関して更に詳細に説明される。
【００１４】
図２Ａ乃至図２Ｅはまた、検出器シールド２０１を検出器７４０の周囲に巻き付ける状態を示している。図２Ａに示すように、検出器シールド２０１はフレックス回路３００と一体的な部分であり、検出器７４０に近接してフレックス回路３００の一端に設置されている。このシールド２０１はバックフラップ２１０及び一対のサイドフラップ２３０を有し、これらフラップには広げられた位置と折り重ねられた位置がある。図２Ａに示される広げられた位置では、フラップ２１０、２３０がフレックス回路３００から延出する。図２Ｄ、図２Ｅに示される折り重ねられた位置では、フラップ２１０、２３０がそれぞれ、検出器７４０を少なくとも部分的に封入する。
【００１５】
図２Ｂに示すように、サイドフラップ２３０は検出器７４０に向けて折り曲げられ、その側部に付着する。図２Ｃに示すように、バックフラップ２１０もまた、検出器７４０に向けて折り曲げられ、その上部に付着する。図２Ｄに示すように、バックフラップ２１０はさらに、検出器７４０に折り重ねられ、検出器７４０の背面とフレックス回路３００の表面に付着する。図２Ｅに示すように、検出器シールド２０１は、検出器７４０に到達する電磁気的干渉（ＥＭＩ）を制限するためのファラデーシールドとして作用する導電グリッド３１０（図３Ａ）と共に実質的に検出器７４０を封入するように構成される。検出器シールド２０１及び導電グリッド５１０（図３Ａ）は、以下で図３Ａ及び図５Ｄ乃至図５Ｆに関して更に詳細に説明される。
【００１６】
図３Ａ及び図３Ｂは、フレックス回路３００の一つの実施の形態を示し、該フレックス回路はコネクタ端部３０４と反対側のシールド端部３０３において拡幅された長尺体３０２を有する。上述の図２Ａ乃至図２Ｅに関して説明されたように、検出器シールド２０１はシールド端部３０３に設置される。これら端部３０３、３０４の間には、エミッタアパーチャ３０８を有する拡幅本体部３０５が形成される。長尺体３０２は構成部品面３０１（図３Ａ）及び非構成部品面３０６（図３Ｂ）を備えている。フレックス回路３００は、以下で図４及び図５に関して記載されるように、多数の導電層と絶縁層から構成される。
【００１７】
図３Ａに示すように、フレックス回路の構成部品面３０１は、導電グリッド５１０、検出器パッド５２０、エミッタパッド５３０、ＩＤパッド５４０、及びコネクタトレース５５０を有する。エミッタパッド５３０及びＩＤパッド５４０は、エミッタパッドアパーチャ３３０及びＩＤパッドアパーチャ３４０においてそれぞれ、カバーレイ４１０、４３０（図４）を介して露出している。検出器７４０（図７）、エミッタ７６０（図７）、及びＩＤ７８０（図７）の各構成要素は、以下で図７に関して説明されるように、検出器パッド５２０、エミッタパッド５３０、及びＩＤパッド５４０においてフレックス回路３００に取り付けられる。検出器シールド２０１は、上述の図２Ａ乃至図２Ｅに関して説明されたように、シールド２０１を検出器７４０（図７）に付着させるバックフラップ圧力感応接着剤（ＰＳＡ）３７２及びサイドフラップＰＳＡ３７４を有する。
【００１８】
図３Ｂに示すように、非構成部品面３０６には、検出器ハウジング１９０（図１）の内側に付着するカバーＰＳＡ３８２及びキャビティＰＳＡ３８４、さらに以下で図８Ａ及び図８Ｂに関して記載されるように、コネクタタブ８２０（図８Ａ）に付着するタブＰＳＡ３８８が設けられている。導電グリッド５１０（図３Ａ）は、光を検出器７４０（図７）に到達させるアパーチャ５１２を有する。詳細には、光は、エミッタ構成要素７６０（図２Ａ）からエミッタアパーチャ３０８及び爪床を透過し、指先から射出し、検出器ハウジング１９０（図１）に入射し、検出器グリッド５１０に入って検出器７４０（図７）によって受光される。フレックス回路３００は、以下で図５Ｄに関して説明されるように、蒸着又はエッチングされた導電性材料の印刷トレースを有する。
【００１９】
図４はフレックス回路３００の重層構造を示し、該重層構造は、上部カバーレイ４１０、上部インク層４２０、内部カバーレイ４３０、トレース層４４０と基板層４６０、下部インク層４７０、下部カバーレイ４８０、ＰＳＡ層４９０、及び剥離ライナー４９６を含む。トレース層４４０は、絶縁基板４６０上で支持される導体材料から構成される。トレース層４４０は、導電グリッド５１０、検出器パッド５２０、エミッタパッド５３０、ＩＤパッド５４０、コネクタ接点５５０、及び対応付けられた相互接続を画定するトレースパターンを有する。特定の実施の形態において、トレース層４４０及び基板層４６０は、片面が１オンス（約３１ｇ）の圧延／焼なまし銅で被覆加工された１ミル（０．０２５４ｍｍ）のポリイミドフィルムから構成され、トレースパターンはそれに応じて銅からエッチングされる。下部インク層４７０は絶縁基板４６０の反対側に支持され、特定の実施の形態では、ＤＵＰＯＮＴ（商標）ＣＢ０２８の銀注入式熱可塑性スクリーン印刷用インクである。内部カバーレイ４３０は上部インク層４２０を支持し、これをトレース層４４０から絶縁する。内部カバーレイ４３０及び基板４６０におけるスルーホールは、トレース層４４０、上部インク層４２０、及び下部インク層４７０を選択的に接続させる。上部カバーレイ４１０及び下部カバーレイ４８０は、上部インク層４２０及び下部インク層４７０に対し絶縁による保護をもたらす。ＰＳＡ層４９０及び剥離ライナー層４９６は、カバー、空洞、及びタブＰＳＡ３８２、３８４、３８８（図３Ｂ）を提供する。上部カバーレイ４１０上の同様の層（図示せず）は検出器シールドＰＳＡ３７２、３７４（図３Ａ）をもたらす。特定の実施の形態において、カバーレイ４１０、４３０、４８０は厚さ１ミル（０．０２５４ｍｍ）のポリイミドであり、ＰＳＡは３Ｍ−４６７ＭＰである。これらの層４１０乃至４７０は、以下で図５Ａ乃至図５Ｆに関して更に詳細に説明される。
【００２０】
図５Ａ乃至図５Ｆは、上記の図４に関して識別されるフレックス回路層を示している。図５Ａは、基板４６０（破線の輪郭で示される）に対して位置決めされる上部カバーレイ４１０を示している。上部カバーレイ４１０は、エミッタアパーチャ３０８、エミッタパッドアパーチャ３３０及びＩＤパッドアパーチャ３４０を有する絶縁膜である。エミッタアパーチャ３３０は、エミッタ７６０（図７）からの光をカバーレイ４１０及びその他の層内に透過させる。エミッタパッドアパーチャ３３０及びＩＤパッドアパーチャ３４０は、エミッタ７６０（図７）及びＩＤ構成要素７８０（図７）を取り付けるためにエミッタパッド接点５３０（図３Ａ）及びＩＤパッド接点５４０（図３Ａ）を露出させる。１つの実施の形態において、上部カバーレイ４１０は厚さ１ミル（０．０２５４ｍｍ）のポリイミドである。
【００２１】
図５Ｂは、基板４６０（破線）及び内部カバーレイ４３０（実線）に対して位置決めされる上部インク層４２０を示している。上部インク層４２０（塗りつぶされた領域）は、内部カバーレイ４３０の周囲にプルバック４２２を備えた状態で内部カバーレイ４３０に付加されている。更なるプルバック４２４は、エミッタアパーチャ３０８（図５Ｃ）、エミッタパッドアパーチャ３３０（図５Ｃ）、及びＩＤパッドアパーチャ３４０（図５Ｃ）のそれぞれの周囲に設けられる。１つの実施の形態において、上部インク層は、ＤＵＰＯＮＴ（商標）ＣＢ０２８の銀注入式熱可塑性スクリーン印刷用インクであり、プルバック４２２、４２４は厚さが最小でも２５ミル（０．６３５ｍｍ）である。
【００２２】
図５Ｃは、基板４６０（破線）に対して位置決めされる内部カバーレイ４３０を示している。内部カバーレイ４３０は、上述の上部カバーレイ４１０（図５Ａ）に関して説明された各アパーチャに対応する、エミッタアパーチャ３０８、エミッタパッドアパーチャ３３０、及びＩＤパッドアパーチャ３４０を有する絶縁膜である。内部カバーレイ４３０はスルーホール４３２、４３４、４３６を有し、これらスルーホールは上部インク層４２０（図５Ｂ）をトレース層４４０（図５Ｄ）の一部と電気的に接続させる。特に、上側スルーホール４３２及び中間スルーホール４３４はグリッドトレース５９０（図５Ｄ）への接続をもたらし、下側スルーホール４３６はガードトレース５８０（図５Ｄ）への接続をもたらす。
【００２３】
図５Ｄは、基板４６０（破線）に対して位置決めされるトレース層４４０を示している。トレース層４４０は基板層４６０のフラップ部４６１、４６５（図５Ｅ）から実質的に除去されるのが有利であり、これによりフラップ２１０、２３０（図２Ａ乃至図２Ｅ）を、回路部品、導体、及びコネクタから妨害されることなく検出器７４０（図２Ａ乃至図２Ｅ）上で折り曲げ、密着させることができる。トレース層４４０は、検出器グリッド５１０、検出器パッド５２０、エミッタパッド５３０、ＩＤパッド５４０、及びコネクタ接点５５０を有する。グリッド５１０は、フレックス回路シールド２０１（図３Ａ）と共に検出器７４０（図７）に対するＥＭＩシールドをもたらすグリッド導体５１２を有する。グリッド５１０はまた、光を検出器７４０（図７）に到達させるグリッドアパーチャ５１４を有する。検出器トレース５６０は、接点５５０の検出器ピン配列部５６１を検出器パッド５２０に電気的に接続させる。エミッタトレース５７０は、接点５５０のエミッタ・ピン配列部５７１をＩＤパッド５４０及びエミッタパッド５３０に電気的に接続させる。ガードトレース５８０は、検出器トレース５６０に近接する接点５５０のシールド・ピン配列部５８１から検出器パッド５２０に近接するスタブまで延出する。グリッドトレース５９０は、グリッド５１０からコネクタ接点５５０に近接するスタブまで延出する。グリッドパッド５９２、５９４は、グリッドトレース５９０の両端において、スルーホール４３２、４３４（図５Ｃ）及びスルーホール４６２、４６４（図５Ｅ）を介して、上部インク層４２０（図５Ｂ）及び下部インク層４７０（図５Ｆ）への電気接続をもたらす。ガードパッド５８２は、ガードトレース５８０の一端で、スルーホール４３６（図５Ｃ）及びスルーホール４６６（図５Ｅ）を介して、上部インク層４２０（図５Ｂ）及び下部インク層４７０（図５Ｆ）への電気接続をもたらす。
【００２４】
図５Ｅは、シールドバックフラップ（図２Ａ乃至図２Ｅ）及びサイドフラップ２３０（図２Ａ乃至図２Ｅ）のそれぞれの基板層部分である、バックフラップ４６１とサイドフラップ４６５を有する、基板層４６０を示している。基板層４６０はまた、基板をバックフラップ４６１とサイドフラップ４６３との間で狭めるへこみ（インデント）４６３を有し、上述の図２Ａ乃至図２Ｅに関して説明されたように、バックフラップ４６１を折り返すことを可能にする。さらに、基板層４６０は、サイドフラップ４６５のインデント４６３とは反対側の端部上にスロット４６７を有し、該スロットは、上述の図２Ａ乃至図２Ｅに関して説明されたように、インデント４６３と共にサイドフラップ４６５を折り返すことを可能にする。さらにまた、基板層４６０は、上述の図３Ａ及び図３Ｂに関して説明された、グリッドアパーチャ５１４及びエミッタアパーチャ３０８を有する。基板のスルーホール４６２、４６４、４６６は、上記のように下部インク４７０（図５Ｆ）をトレース層４４０（図５Ｄ）の一部と接続させるためにドリルで穿孔される。
【００２５】
図５Ｆは、基板４６０（輪郭が実線で示される）に対して位置決めされる下部インク層４７０を示している。下部インク層４７０は、基板層４６０のフラップ部４６１、４６５（図５Ｅ）上に実質的に含まれることが有利であり、これにより、フラップ２１０、２３０（図２Ａ乃至図２Ｅ）は電磁気的干渉から検出器７４０（図２Ａ乃至図２Ｅ）をシールドすることが可能となる。下部インク層４７０（塗りつぶされた領域）は、基板の検出器端部に近接したシールド領域４７４を除いて、基板４６０の周囲にプルバック４７２を備えた状態で基板４６０に付加されている。下部インク層４７０はまた、エミッタアパーチャ３０８の周囲にプルバック４７６を有する。１つの実施の形態において、下部インク層はＤＵＰＯＮＴ（商標）ＣＢ０２８の銀注入式熱可塑性スクリーン印刷用インクであり、プルバックは厚さが最小で２５ミル（約０．６３５mm）である。
【００２６】
［センサ製造］
フレックス回路アセンブリ：
図６は、フレックス回路シールド光学センサ１００（図１）の一般的な構成ステップ６００を示している。フレックス回路パネル製造動作ブロック６１０によって示されるように、多数のフレックス回路３００（図３Ａ乃至図３Ｅ）が、上述のように、多数の層４００（図４）から構成されるパネル上に形成される。特定の実施の形態では、セブンアップパネル配置が使用される。パネル構成要素取り付け動作ブロック６２０によって示されるように、パネル構成要素は、パネル７００（図７）上の多数のフレックス回路のそれぞれに取り付けられる。
【００２７】
図７は、フレックス回路用パネルの製造とパネル構成要素の取り付けを示している。多数のフレックス回路は、トレース層４４０（図４）に導体のパターンをエッチングすることによって形成され、上述の図５Ｄに関して述べられたような回路を作成する。スルーホールは、上述の図５Ｃ及び図５Ｅに関して述べられたように、内部カバーレイ４３０（図４）及び基板４６０（図４）において穿孔される。内部カバーレイ４３０（図４）及び基板４６０（図４）の各層は積層されている。導電インクは、上述の図５Ｂ及び図５Ｆに関して述べられたように、内部カバーレイ４３０（図４）及び基板４６０（図４）上にスクリーン印刷される。残りの層は積層される。接点５５０は選択的に金で電気メッキされる。特定の実施の形態において、このメッキは、７５±２５マイクロインチのニッケル上のパルスメッキ方法を用いた最小で１０マイクロインチ（２．５×１０-6ｃｍ）の硬質金である。グリッドアパーチャの孔５１４はドリルで穿孔される。検出器７４０、エミッタ７６０、及びＩＤ７８０の各構成要素は、それぞれのパネルパッド５２０、５３０、５４０に電気的に接続される。
【００２８】
図６において、パネルダイカット動作ブロック６３０により示されるように、上記のフレックス回路パネル７００（図７）は、個々のフレックス回路２００（図２Ａ乃至図２Ｅ）に分離するようにダイカットされる。シールドを検出器の上に折り返す動作ブロック６４０によって示されるように、各フレックス回路アセンブリ２００のシールド２０１は、上述の図２Ａ乃至図２Ｅに関して述べられたように、検出器７４０（図７）を封入し、これをＥＭＩからシールドするように折り曲げられる。
【００２９】
センサコアアセンブリ：
図６に示されるように、ベースストック上に空洞を配置する動作ブロック６５１、ベースストック上にコネクタタブを配置する動作ブロック６５５、及びベースストック上にフレックス回路を配置する動作ブロック６６０は、検出器キャビティ９００（図９）及びコネクタタブ（図８Ａ）のフレックス回路アセンブリ２００（図８Ａ）への取り付けを示している。空洞上にディスクとカバーを配置する動作ブロック６７０は、後述されるように、センサコアアセンブリ（図８Ａ及び図８Ｂ）を仕上げるために検出器ハウジング１９０（図８Ｂ）を完成することを示している。
【００３０】
図８Ａ及び図８Ｂは、図２Ａ乃至図２Ｅ、及び図７に関して述べられたように、折り返しフレックス回路検出器シールド２０１を含む、フレックス回路アセンブリ２００を有するセンサコアアセンブリ８００を示している。センサコアアセンブリ８００はまた、コネクタタブ８２０、検出器キャビティ９００、不透明な光学ディスク８３０、及びカバー８４０を有する。コネクタタブ８２０は、コネクタ接点５５０の後部にタブＰＳＡ３８８（図３Ｂ）で付着し、上記に引用された米国特許第５，７８２，７５７号で説明されたように、患者用ケーブルのコネクタソケット（図示せず）と係合して電気接続するように構成されるコネクタプラグ１８０を形成する。コネクタタブ８２０は、これと接続されるソケットのラッチ部に係合するアパーチャ８２１を有する。特定の実施の形態において、コネクタタブ８２０はＡＢＳポリマーブレンドから製造される。
【００３１】
図８Ａ及び図８Ｂに示されるように、キャビティ（空洞）９００、ディスク８３０、及びカバー８４０は、検出器７４０（図７）及び対応するフレックス回路シールド２０１を保持する検出器ハウジング１９０を形成する。キャビティ９００はシールドされた検出器７４０（図７）を受容するレセプタクル９２０となり、シールド２０１を検出器７４０（図７）に対して固定するが、これらは図９Ａ乃至図９Ｅに関して後述される。キャビティＰＳＡ３８４（図３Ｂ）は、フレックス回路アセンブリ２００の一部をキャビティ９００内部に付着させる。カバー８４０は、検出器７４０（図７）を物理的に保持し、周囲光を遮断するためにキャビティ９００上に取り付けられる。不透明なディスク８３０は周囲光からの更なる保護をもたらし、１つの実施の形態では金属箔である。カバーＰＳＡ３８２（図３Ｂ）は、ディスク８３０及びカバー８４０をフレックス回路アセンブリ２００に付着させる。カバー８４０は、ベースストック１０１０（図１０Ａ）及び正面ストック１０２０（図１０Ａ）の各材料に対する結合面としての働きをするフランジ８４２を有する。１つの実施の形態において、カバー８４０はポリスチレンから真空成形され、コーティング又はその構成材料から得られる不透明性を有する。
【００３２】
図９Ａ乃至図９Ｅは、検出器キャビティ９００を示し、該検出器キャビティは傾斜部（ランプ）９１０、矩形レセプタクル９２０、バックガイド９３２と２つのサイドガイド９３４を有する位置合わせガイド、及び空洞アパーチャ９４０を有する。矩形レセプタクル９２０は、フレックス回路アセンブリ２００（図８Ａ、図８Ｂ）の検出器端部を収容するように構成される。傾斜部９１０は楔形であり、基準ストック１０１０（図１０Ａ）の表面と矩形レセプタクル９２０の表面との間でフレックス回路アセンブリ２００（図８Ａ、図８Ｂ）がスムーズに移動できるようにする。位置合わせガイド９３２、９３４は、検出器７４０（図７）がアパーチャ９４０と適切に位置合わせされるように、フレックス回路アセンブリ２００（図８Ａ、図８Ｂ）を定位置に保持する。さらに、バックガイド９３２はバックフラップ２１０（図２Ａ乃至図２Ｅ）を固定し、サイドガイド９３４は検出器７４０（図２Ａ乃至図２Ｅ）に対してサイドフラップ２３０（図２Ａ乃至図２Ｅ）を固定する。アパーチャ９４０が、エミッタ及び検出器の光学的減結合（デカップリング）を低減するようにセンサ内の指を固定すると共に、指内を通る光路長を安定させるべく指組織の圧縮を防止し、光のパイピング、即ち、検出器７４０（図７）及びエミッタ７６０（図７）間での光の直接的な結合を軽減することは、上記に引用された米国特許第５，７８２，７５７号に関して説明された通りである。１つの実施の形態において、キャビティ９００はＡＢＳポリマーブレンドから構成され、コーティング又はその構成材料から得られる不透明性を有する。特定の実施の形態において、アパーチャ９４０は円錐形又は円筒形をしている。
【００３３】
センサパネルアセンブリ：
図６において、ベースストック上に正面ストックを配置する動作ブロック６８０によって更に示されるように、正面ストック１０２０（図１０Ａ）をベースストック１０１０（図１０Ａ）上に配置することにより、図１０Ａ及び図１０Ｂに関して後述されるように、ストック材料内にセンサアセンブリ８００（図８Ｂ）が保持される。センサパネルを最終形状にダイカットする動作ブロック６９０によって示されるように、個々のセンサ１００（図１０Ｂ）は後述されるように、センサパネル１０００（図１０Ａ、図１０Ｂ）から切断される。特定の実施の形態では、センサパネル１０００（図１０Ａ、図１０Ｂ）が２つのセンサ１００（図１０Ｂ）に対して構成される。
【００３４】
図１０Ａ及び図１０Ｂは、多数のセンサコアアセンブリ８００を封入するベースストック１０１０及び正面ストック１０２０を有するセンサパネル１０００を示している。図１０Ａに示すように、ベースストック１０１０は、エミッタの波長を透過させる可撓性材料である。別の実施の形態では、ベースストック１０１０が、センサコアアセンブリ８００のエミッタアパーチャ（図３Ａ、図３Ｂ）及びグリッドアパーチャ５１４（図５Ｅ）にそれぞれ対応する孔を有する。基準ストック１０１０は、正面ストック１０２０が付加されるベースストック１０１２側にＰＳＡを備えている。１つの実施の形態において、正面ストック１０２０は、ベッサム・パート番号第１１０７Ｓ等の可撓性を有する織物状の材料である。正面ストック１０２０は、検出器ハウジングカバー８４０の一部を正面ストック１０２０を介して突出させるハウジング・アパーチャ１０２２を有する。１つの実施の形態において、正面ストック１０２０は、ベースストック１０１０に対向する面（図示せず）上にＰＳＡを備えている。センサパネル１０００は、センサコアアセンブリ８００をベースストック１０１０と正面ストック１０２０との間にはさみ、ベースストック１０１０と正面ストック１０２０が結合するように圧力を付加してセンサコアアセンブリ８００を保持することによって作成される。
【００３５】
図１０Ｂに示すように、組み立てセンサパネル１０００が切断され、余分の材料は廃棄されて多数のセンサ１００を完成させる。１つの実施の形態において、完成したセンサパネルアセンブリ１０００は２つのセンサ１００を構成する。
【００３６】
フレックス回路シールド光学センサを、銅製のトレース層を支持するポリイミド基板に関して説明してきた。検出器ファラデーシールドは、銅製トレース層から製造される検出器グリッド部と、光を検出器で受容できるように基板とグリッドに穿孔されたアパーチャ孔を有する。別の実施の形態においては、ポリエステルニトリル（ＰＥＮ）基板が銅製トレース層を支持する。グリッドは、アパーチャ孔が穿孔されるよりもむしろ、アパーチャのパターンがトレース層にエッチングされる。ＰＥＮ材料は透明であり、グリッド領域の機械的強度を維持しながら光を検出器に通過させることを可能にする。
【００３７】
フレックス回路シールド光学センサを特定の好ましい実施の形態において説明してきたが、その他の実施の形態も本明細書の開示内容から当業者に理解されるだろう。さらに、これら実施の形態は例として示されただけであり、添付された特許請求の範囲を限定するためのものではない。当業者であれば多くの変形や修正を十分に理解するだろう。
【００３８】
さらに、本明細書に記載されたすべての刊行物、特許、及び特許出願は、ここでまとめて言及することにより、それら刊行物、特許、又は特許出願のそれぞれを具体的且つ個別に言及した場合と同じ程度に本明細書に組み込まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１Ａ】フレックス回路シールド光学センサの斜視図である。
【図１Ｂ】フレックス回路シールド光学センサの斜視図である。
【図２Ａ】光学センサ検出器を封入するために折り曲げられたフレックス回路シールドの斜視図である。
【図２Ｂ】光学センサ検出器を封入するために折り曲げられたフレックス回路シールドの斜視図である。
【図２Ｃ】光学センサ検出器を封入するために折り曲げられたフレックス回路シールドの斜視図である。
【図２Ｄ】光学センサ検出器を封入するために折り曲げられたフレックス回路シールドの斜視図である。
【図２Ｅ】光学センサ検出器を封入するために折り曲げられたフレックス回路シールドの斜視図である。
【図３Ａ】光学センサのフレックス回路の構成部品面を示す図である。
【図３Ｂ】光学センサのフレックス回路の非構成部品面を示す図である。
【図４】種々のフレックス回路層の相対的な配置を識別する図式的表示である。
【図５Ａ】種々のフレックス回路層を示す図である。
【図５Ｂ】種々のフレックス回路層を示す図である。
【図５Ｃ】種々のフレックス回路層を示す図である。
【図５Ｄ】種々のフレックス回路層を示す図である。
【図５Ｅ】種々のフレックス回路層を示す図である。
【図５Ｆ】種々のフレックス回路層を示す図である。
【図６】フレックス回路シールド光学センサ構成の機能フローチャートである。
【図７】フレックス回路パネルの構成部品面の斜視図である。
【図８Ａ】センサコアアセンブリの拡大斜視図である。
【図８Ｂ】センサコアアセンブリの組み立て斜視図である。
【図９Ａ】検出器キャビティの上面図である。
【図９Ｂ】検出器キャビティの断面図である。
【図９Ｃ】検出器キャビティの底面図である。
【図９Ｄ】検出器キャビティの正面図である。
【図９Ｅ】検出器キャビティの斜視図である。
【図１０Ａ】センサパネルの拡大図である。
【図１０Ｂ】センサパネルの斜視図である。
【図４】
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【図６】
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【図９Ｂ】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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