(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
血液の１つ以上のパラメータを測定するためのシステム（１０）において、
任意量の血液を収容するためのチャンバ（１８）を有するカセット（１２）であって、少なくとも１つの光学センサ（２８，３０，３２，３４）を備えるカセット（１２）と、
解放自在に前記カセット（１２）に接続するためのカップリング（２０２）付きのハウジング（２００）を有する装置（１４）であって、該ハウジング（２００）に固定され、前記少なくとも１つの光学センサ（２８，３０，３２，３４）に光を導く少なくとも１つの光源（４１２）と、該ハウジング（２００）に固定され、前記少なくとも１つの光学センサ（２８，３０，３２，３４）から光を検出する少なくとも１つの光検出器（４１４）と、該ハウジング（２００）に固定されると共に該少なくとも１つの光検出器（４１４）に接続される少なくとも１つの信号変換器（４３８，４３９，４４０）とを備え、該少なくとも１つの信号変換器（４３８，４３９，４４０）が、該少なくとも１つの光検出器（４１４）によって検出された光量に応答して変化するデジタル出力信号を生成するように構成された装置（１４）と、
を具備し、
前記装置（１４）が、光学的基準材料（２５４）と、前記少なくとも１つの光源（４１２）から該光学的基準材料（２５４）に光の一部を導くための第１の基準通路（２８２）と、該光学的基準材料（２５４）から前記少なくとも１つの光検出器（４１４）に光を導くための第２の基準通路（２８５）とをさらに備えること、
を特徴とするシステム（１０）。
【請求項２】
前記少なくとも１つの光源（４１２）が少なくとも１つのソリッドステート光源を備える、請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項３】
前記少なくとも１つの光検出器（４１４）がソリッドステート光検出器である、請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項４】
前記少なくとも１つのソリッドステート光源（４１２）がガリウム窒化物発光ダイオードである、請求項２に記載のシステム（１０）。
【請求項５】
前記少なくとも１つのセンサ（２８，３０，３２，３４）が螢光発光センサである、請求項４に記載のシステム（１０）。
【請求項６】
前記少なくとも１つのセンサ（２８，３０，３２，３４）がクマロクリプタンドベースのイオンセンサである、請求項４に記載のシステム（１０）。
【請求項７】
前記少なくとも１つのセンサ（２８，３０，３２，３４）が多芳香族の炭化水素ベースの酸素センサである、請求項４に記載のシステム（１０）。
【請求項８】
前記装置（１４）が、第１の複数の光ファイバ（２８１）と、第２の複数の光ファイバ（２８０）とを備え、該第１の複数の光ファイバ（２８１）は、前記少なくとも１つの光源（４１２）に光学的に結合されるとともに、前記少なくとも１つのセンサ（２８，３０，３２，３４）に光を導くために前記カップリング（２０２）に向かって延在し、該第１の複数の光ファイバ（２８１）が、前記カップリング（２０２）に隣接して第１の断面積を有し、該第２の複数の光ファイバ（２８０）は、前記少なくとも１つの光検出器（４１４）に光学的に結合されるとともに、前記少なくとも１つのセンサ（２８，３０，３２，３４）から光を受けるために前記カップリング（２０２）に向かって延在し、該第２の複数の光ファイバ（２８０）が、前記カップリング（２０２）に隣接して、該第１の複数の光ファイバ（２８１）の該第１の断面積の約２倍から約４倍の範囲にある第２の断面積を有する、請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項９】
前記ハウジング（２００）が長手軸線を有し、前記第１の複数の光ファイバ（２８１）および前記第２の複数の光ファイバ（２８０）が、該長手軸線に対して略平行な部分と該長手軸線に対して略直交する部分とを含むそれぞれの略直角通路に沿って延在する、請求項８に記載のシステム（１０）。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの光検出器（４１４）がソリッドステート光検出器である、請求項４に記載のシステム（１０）。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの信号変換器（４３８，４３９，４４０）が少なくとも１つのアナログ／デジタル信号変換器を備える、請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項１２】
前記出力信号が電気出力信号である、請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項１３】
前記出力信号が遠隔測定による出力信号である、請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項１４】
前記ハウジング（２００）が前記少なくとも１つの光源（４１２）と前記少なくとも１つの光検出器（４１４）とを囲む、請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項１５】
血液の１つ以上のパラメータを測定するための装置（１４）において、
センサ（３２）を有する血液パラメータ測定カセット（１２）に解放自在に接続するためのカップリング（２０２）を有するハウジング（２００）と、
光源（４１２）と、
光学的基準材料（２５４）と、
前記光源（４１２）に光学的に結合された第１組の光ファイバであって、前記光源（４１２）から前記センサ（３２）に光を導くための第１群の光ファイバ（２８３）と、前記光源（４１２）から前記光学的基準材料（２５４）に光を導くための第２群の光ファイバ（２８２）とを含む第１組の光ファイバと、
第１の光検出器（４１４）及び第２の光検出器（４１４）と、
前記光検出器（４１４）に結合された第２組の光ファイバであって、前記センサ（３２）から前記第１の光検出器（４１４）に光を導くための第１群の光ファイバ（２８４）と、前記光学的基準材料（２５４）から前記第２の光検出器（４１４）に光を導くための第２群の光ファイバ（２８５）とを含む第２組の光ファイバと、
前記第１及び第２の光検出器（４１４）の各々に接続された信号変換器（４３９，４４０）であって、前記第１の光検出器（４１４）と前記第２の光検出器（４１４）とによって検出された光量に応答して変化する少なくとも１つの出力信号を生成する信号変換器（４３９，４４０）と、
を具備し、
前記光源（４１２）、前記光検出器（４１４）、前記第１組の光ファイバ、前記第２組のファイバ、前記光学的基準材料（２５４）および前記信号変換器（４３９，４４０）のすべてが、前記ハウジング（２００）に収容されること、
を特徴とする装置（１４）。
【請求項１６】
前記カップリングの隣に配置された光ファイバ端子ブロック（２１０）を備え、前記光学的基準材料が該光ファイバ端子ブロック（２１０）に固定され、前記第１組の前記第１群の光ファイバ（２８３）、前記第１組の前記第２群の光ファイバ（２８２）、前記第２組の前記第１群の光ファイバ（２８４）および前記第２組の前記第２群の光ファイバ（２８５）が、各々、該光ファイバ端子ブロック（２１０）に固定された少なくとも１つの端部を有する請求項１５に記載の装置（１４）。
【請求項１７】
前記光ファイバ端子ブロック（２１０）が前記カップリング（２０２）に固定される、請求項１６に記載の装置（１４）。
【請求項１８】
前記カップリング（２０２）が開口部を有し、前記光ファイバ端子ブロック（２１０）が、該開口部の中に延在する突出部（２１６）を有し、前記第１組の前記第１群の光ファイバ（２８３）および前記第２組の前記第１群の光ファイバ（２８４）が、各々、該突出部（２１６）内に配置された端部を有する、請求項１６に記載の装置（１４）。
【請求項１９】
前記突出部（２１６）が細長く、前記装置（１４）が少なくとも１つの追加の組のファイバ（２８６）を備え、該少なくとも１つの追加の組のファイバの端部が、前記突出部（２１６）内にそれぞれ配置された前記第１組の前記第１群の光ファイバ（２８３）の前記端部と前記第２組の前記第１群の光ファイバ（２８４）の前記端部とに対して、前記突出部（２１６）の長手軸線に沿って離間した関係で前記突出部（２１６）内に配置される、請求項１８に記載の装置（１４）。
【請求項２０】
前記出力信号がデジタル出力信号である、請求項１５に記載の装置（１４）。
【請求項２１】
前記光源（４１２）が単一のガリウム窒化物発光ダイオードである、請求項１５に記載の装置（１４）。
【請求項２２】
血液の１つ以上のパラメータを測定するための装置（１４）において、
血液パラメータ測定カセット（１２）を解放自在に接続するためのカップリング（２０２）を有するハウジング（２００）と、
少なくとも１つの光源（４１２）と、
前記少なくとも１つの光源（４１２）に光学的に結合されると共に前記カセット（１２）に光を導くために前記カップリング（２０２）に向かって延在する第１の複数の光ファイバ（２８１）であって、前記カップリング（２０２）に隣接して第１の断面積を有する第１の複数の光ファイバ（２８１）と、
少なくとも１つの光検出器（４１４）と、
前記少なくとも１つの光検出器（４１４）に光学的に結合されると共に前記カセット（１２）から光を受けるために前記カップリング（２０２）に向かって延在する第２の複数の光ファイバ（２８０）であって、前記カップリング（２０２）に隣接して、前記第１の複数の光ファイバ（２８１）の前記第１の断面積の約２倍から約４倍の範囲にある第２の断面積を有する第２の複数の光ファイバ（２８０）と、
光学的基準材料（２５４）と、
前記少なくとも１つの光源（４１２）から前記光学的基準材料（２５４）に光の一部を導くための第１の基準光路（２８２）と、
前記光学的基準材料（２５４）から前記少なくとも１つの光検出器（４１４）に光の少なくとも一部分を導くための第２の基準光路（２８５）と、
を具備することを特徴とする装置（１４）。
【請求項２３】
前記第２の複数の光ファイバ（２８０）が、前記カップリング（２０２）に隣接して、前記第１の複数の光ファイバ（２８１）の前記第１の断面積の約３倍の前記第２の断面積を有する、請求項２２に記載の装置（１４）。
【請求項２４】
第２の光源（４１２）と、該第２の光源（４１２）に光学的に結合された第３の複数の光ファイバ（２８８）と、第２の光検出器（４１４）と、該第２の光検出器（４１４）に光学的に結合された第４の複数の光ファイバ（２８９）とを備える、請求項２２に記載の装置（１４）。
【請求項２５】
前記ハウジング（２００）に固定されると共に前記少なくとも１つの光検出器（４１４）に接続される信号変換器（４３８，４３９，４４０）を備え、該信号変換器（４３８，４３９，４４０）が、前記少なくとも１つの光検出器（４１４）によって検出された光量に応答して変化する出力信号を生成する、請求項２２に記載の装置（１４）。
【請求項２６】
前記信号変換器（４３８，４３９，４４０）が少なくとも１つのアナログ／デジタル信号変換器を備える、請求項２５に記載の装置（１４）。
【請求項２７】
前記出力信号が電気出力信号である、請求項２５に記載の装置（１４）。
【請求項２８】
前記出力信号が遠隔測定による出力信号である、請求項２５に記載の装置（１４）。
【請求項２９】
前記ハウジング（２００）が、前記少なくとも１つの光源（４１２）と、前記少なくとも１つの光検出器（４１４）と、前記第１の複数の光ファイバ（２８１）と、前記第２の複数（２８０）の光ファイバとを囲む、請求項２２に記載の装置（１４）。
【請求項３０】
前記少なくとも１つの光源（４１２）がソリッドステート光源を備える、請求項２２に記載の装置（１４）。
【請求項３１】
前記ハウジング（２００）が長手軸線を有し、前記第１の複数の光ファイバ（２８１）および前記第２の複数のファイバ（２８０）が、該長手軸線に対して略平行な部分と該長手軸線に対して略直交する部分とを含むそれぞれの略直角通路に沿って延在する、請求項２２に記載の装置（１４）。
【請求項３２】
血液の１つ以上のパラメータを測定するためのシステム（１０）において、
カップリング（２０２）付きの細長いハウジング（２００）と、該ハウジング（２００）に固定された少なくとも１つの光源（４１２）と、該ハウジング（２００）に固定された少なくとも１つの光検出器（４１４）とを有する装置（１４）と、
任意量の血液を収容するためのチャンバ（１８）を画定する壁部を有するカセット（１２）であって、該カセット（１２）を前記装置（１４）に解放自在に接続するためのカップリング（４４）を有するとともに、該チャンバ（１８）内の血液の少なくとも１つのパラメータを感知するために該壁部に接続された少なくとも１つのセンサ（２８，３０，３２，３４）を有し、該チャンバ（１８）が、前記ハウジング（２００）の長手軸線にほぼ平行な方向に延在する所定の通路に沿って該チャンバを血流が通ることを可能にするための入口ポートと出口ポートとを含んでなるカセットと、
を具備し、
前記装置（１４）が、前記少なくとも１つの光源（４１２）から延在する第１複数の光ファイバ（２８１）と、前記少なくとも１つの光検出器（４１４）から延在する第２の複数の光ファイバ（２８０）とを備え、該１の複数の光ファイバ（２８１）と該第２の複数の光ファイバ（２８０）とが、前記カセット（１２）を前記装置（１４）に結合するときに、前記少なくとも１つのセンサ（２８，３０，３２，３４）に向かって、それぞれの略直角通路に沿って延在すること、
を特徴とするシステム（１０）。
【請求項３３】
前記少なくとも１つのセンサ（２８，３０，３２，３４）が少なくとも１つの螢光性のセンサを備える、請求項３２に記載のシステム（１０）。
【請求項３４】
前記装置（１４）が、前記ハウジング（２００）に結合されると共に前記少なくとも１つの光検出器（４１４）に接続される信号変換器（４３８，４３９，４４０）を備え、該信号変換器（４３８，４３９，４４０）が、前記少なくとも１つの光検出器（４１４）によって検出された光量に応答して変化する出力信号を生成する、請求項３２に記載のシステム（１０）。
【請求項３５】
前記信号変換器（４３８，４３９，４４０）が少なくとも１つのアナログ／デジタル信号変換器を備える、請求項３４に記載のシステム（１０）。
【請求項３６】
前記信号変換器（４３８，４３９，４４０）および前記少なくとも１つの光源（４１２）が、前記ハウジング（２００）の長手軸線に沿った位置に位置決めされる請求項３４に記載のシステム（１０）。
【請求項３７】
前記少なくとも１つの光源（４１２）が少なくとも１つのソリッドステート光源を備える、請求項３２に記載のシステム（１０）。
【請求項３８】
前記少なくとも１つのソリッドステート光源（４１２）がガリウム窒化物発光ダイオードである、請求項３７に記載のシステム（１０）。
【請求項３９】
前記装置（１４）が、前記少なくとも１つの光源（４１２）から延在する第１の複数の光ファイバ（２８１）と、前記少なくとも１つの光検出器（４１４）から延在する第２の複数の光ファイバ（２８０）とを備え、該第１の複数の光ファイバ（２８１）が、前記カップリング（４４）に隣接して第１の断面積を有し、該第２の複数の光ファイバ（２８０）が、前記カップリング（４４）に隣接して、該第１の複数の光ファイバ（２８１）の該第１の断面積の約２倍から約４倍の範囲にある第２の断面積を有する、請求項３２に記載のシステム（１０）。
【請求項４０】
前記第２の複数の光ファイバ（２８０）が、前記カップリング（４４）に隣接して、前記第１の複数の光ファイバ（２８１）の前記第１の断面積の約３倍の前記第２の断面積を有する、請求項３９に記載のシステム（１０）。
【請求項４１】
前記少なくとも１つの光源（４１２）および前記少なくとも１つの光検出器（４１４）が前記ハウジング（２００）に収容される、請求項３２に記載のシステム（１０）。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
１．発明の分野
本発明は、概して血液の１つ以上のパラメータを測定するための装置に関し、また外科的処置の間の使用に特に適している。
２．関連技術の説明
ある特定の外科的処置の間に、血液の種々の特性またはパラメータがリアルタイムで頻繁に監視される。例えば、心臓切開手術の間に外科用のチームの外科医と他のメンバーは、患者血液のｐＨならびに二酸化炭素と酸素のようなある特定の血液ガスの濃度を頻繁に監視する。多くの事例では、患者の血液のパラメータは、手術が進行している時だけでなく、外科的処置の前後の期間に監視される。さらに、カリウムイオンは心臓切開手術の間に心臓を止めるために使用され、この結果カリウムイオンを処置中に定期的に監視しなければならない。
血液パラメータの測定は、患者の脈管系と流体連通した通路付きの可撓性の管長を有する体外血液回路を用いて頻繁に実施されている。多くの体外血液回路では、血液パラメータを決定するために有用な１つ以上のセンサが通路に隣接して配置され、また処理ユニットに接続される。処理ユニットは、外科チームが望むなら関連のパラメータを再検討できるように、モニタのような表示装置に典型的に接続される。選択的に、処理ユニットは、ある期間にわたってパラメータの記録を行うプリンタのような記録装置に接続される。
リアルタイムで血液パラメータを感知するために、光学式センサが頻繁に使用される。例えば、Ｌｕｂｂｅｒｓ等への米国再発行特許第３１，８９７号およびＢｅｎｔｚｅｎ等への米国特許第５，４０３，７４６号は酸素分圧、二酸化炭素分圧および血液のｐＨに従う光に応答する蛍光センサを開示している。Ｍａｓｉｌａｍａｎｉ等への米国特許第５，１６２，５２５号およびＴｒｅｎｄ等への米国特許第５，４７４，７４３号は、カリウムイオンまたは他のイオンに反応する蛍光センサを開示している。光吸収の原理で機能するセンサが例えばＦｏｓｔｉｃｋへの米国特許第４，０４１，９３２に開示されている。
血液パラメータを測定するための光学式センサは、センサに光を導くための光源と、センサから戻る光を分析するための装置と、測定の視覚的表示を設けるためのモニタとを含む遠隔測定装置に光学的に頻繁に結合される。多くのシステムでは、光ファイバの束は遠隔装置から伝送ブロックまたは保持器まで延在し、またセルまたはセンサを支持するハウジングに保持器またはブロックを取外し自在に接続するために、解放自在なカップリングが設けられる。このようなシステムは、例えばＧｅｈｒｉｃｈ等への米国特許第４，９８１９，６０６号に示されている。残念ながら、それらのシステムの光ファイバの束は若干費用がかかり、また保護しなければ損傷する可能性がある。
血液パラメータを決定するためのセンサを有する体外血液回路は種々の方法で配設することが可能であり、また特定の事例で使用するために選択される方法は、外科チームの選択に任されている。ある場合には、センサは、一方の端部のみが患者の血液供給に接続された長尺のかなり小さな直径の管に沿って配置されたハウジングの中に装着され、またセンサを通過する血液サンプルを引き抜くために、注射器のような装置が使用される。このような回路の実例がＧｅｈｒｉｃｈ等への前述の米国特許第４，９８９，６０６号の中に開示されている。
他の型式の体外血液回路は、人工肺に接続された動脈または静脈通路の一部である管に沿って配置されたセンサを有する。この種の回路のセンサは、回路の管に結合するために対向側上に取付け具を有する貫流セルとして既知のエレメントに接続している。貫流セルは、例えばＣｏｏｐｅｒへの米国特許第４，６４０，８２０号に開示されている。
上述のシステムは概して満足できるものであるが、当業者には従来の血液ガス測定装置の便利さ、精度および効率を改良する継続的必要性がある。さらに、相対的にコンパクトで目立たないシステムは多くの医療で特に利点となるであろう。
本発明の概要
本発明の１つの態様によれば、血液の１つ以上のパラメータを測定するためのシステムが提供される。このシステムは、任意量の血液を収容するためのチャンバを有するカセットであって、少なくとも１つの光学センサを備えるカセットと、解放自在に前記カセットに接続するためのカップリング付きのハウジングを有する装置とを備える。この装置は、ハウジングに固定され、少なくとも１つの光学センサに光を導く少なくとも１つの光源と、ハウジングに固定され、少なくとも１つの光学センサから光を検出する少なくとも１つの光検出器と、ハウジングに固定されると共に少なくとも１つの光検出器に接続される少なくとも１つの信号変換器とを備え、少なくとも１つの信号変換器が、少なくとも１つの光検出器によって検出された光量に応答して変化するデジタル出力信号を生成するように構成される。また、この装置は、光学的基準材料と、少なくとも１つの光源から光学的基準材料に光の一部を導くための第１の基準通路と、光学的基準材料から少なくとも１つの光検出器に光を導くための第２の基準通路とをさらに備える。
本発明の他の態様によれば、血液の１つ以上のパラメータを測定するための装置が提供される。この装置は、センサを有する血液パラメータ測定カセットに解放自在に接続するためのカップリングを有するハウジングと、光源と、光学的基準材料と、光源に光学的に結合された第１組の光ファイバと、第１の光検出器及び第２の光検出器と、光検出器に結合された第２組の光ファイバと、第１及び第２の光検出器の各々に接続された信号変換器とを備える。第１組の光ファイバは、光源からセンサに光を導くための第１群の光ファイバと、光源から光学的基準材料に光を導くための第２群の光ファイバとを含む。第２組の光ファイバは、センサから第１の光検出器に光を導くための第１群の光ファイバと、光学的基準材料から第２の光検出器に光を導くための第２群の光ファイバとを含む。信号変換器は、第１の光検出器と第２の光検出器とによって検出された光量に応答して変化する少なくとも１つの出力信号を生成する。そして、光源、光検出器、第１組の光ファイバ、第２組の光ファイバ、光学的基準材料および信号変換器のすべてが、ハウジングに収容される。
本発明の他の態様によれば、血液の１つ以上のパラメータを測定するための装置が提供される。この装置は、血液パラメータ測定カセットを解放自在に接続するためのカップリングを有するハウジングと、少なくとも１つの光源と、少なくとも１つの光源に光学的に結合されると共にカセットに光を導くためにカップリングに向かって延在する第１の複数の光ファイバと、少なくとも１つの光検出器と、少なくとも１つの光検出器に光学的に結合されると共にカセットから光を受けるためにカップリングに向かって延在する第２の複数の光ファイバとを備える。第１の複数の光ファイバは、カップリングに隣接して第１の断面積を有する。第２の複数の光ファイバは、カップリングに隣接して、第１の複数の光ファイバの第１の断面積の約２倍から約４倍の範囲にある第２の断面積を有する。この装置はさらに、光学的基準材料と、少なくとも１つの光源から光学的基準材料に光の一部を導くための第１の基準光路と、光学的基準材料から少なくとも１つの光検出器に光の少なくとも一部分を導くための第２の基準光路とを備える。
本発明のさらに他の態様によれば、血液の１つ以上のパラメータを測定するためのシステムが提供される。このシステムは、カップリング付きの細長いハウジングと、ハウジングに固定された少なくとも１つの光源と、ハウジングに固定された少なくとも１つの光検出器とを有する装置を備える。このシステムはさらに、任意量の血液を収容するためのチャンバを画定する壁部を有するカセットを備える。このカセットは、カセットを上記装置に解放自在に接続するためのカップリングを有するとともに、チャンバ内の血液の少なくとも１つのパラメータを感知するために壁部に接続された少なくとも１つのセンサを有し、チャンバが、ハウジングの長手軸線にほぼ平行な方向に延在する所定の通路に沿ってチャンバを血流が通ることを可能にするための入口ポートと出口ポートとを含んでなる。また、上記装置は、少なくとも１つの光源から延在する第１の複数の光ファイバと、少なくとも１つの光検出器から延在する第２の複数の光ファイバとを備える。第１の複数の光ファイバと第２の複数の光ファイバとは、カセットを装置に結合するときに、少なくとも１つのセンサに向かって、それぞれの略直角通路に沿って延在する。上述したいくつかの実施形態で設定されるような信号変換器は、信号変換器によって供給される出力信号が、（例えば）廉価な電気ケーブルによってまたは遠隔測定法によって遠隔分析器に伝送することができ、したがって、従来の血液パラメータ測定装置に関連した光ファイバ束はもはや必要でないという点で長所である。上述した他の実施形態では、カセットを通して流れる血液の通路に関して装置ハウジングを平行に配向することによって、処置中に患者へのアクセスを著しく制限しないかなりコンパクトな構成が提供される。
本発明のさらなる詳細が請求の範囲の特徴に規定されている。
【図面の簡単な説明】
図１は、流体パラメータ測定装置と共に示した本発明の校正および流体パラメータ測定カセットの斜視図であり、カセットと測定装置が一緒に結合される前に互いに関して配向される方法の１つの実例を示している。
図２は、図１に示したカセットのみの縦方向直交拡大断面図である。
図３は、異なった基準面に沿って示している点を除いて、図２とある程度類似した図面である。
図４は、図２−３に示したカセットの一部分の拡大立面図であり、図１のカセットと測定装置が互いに結合される時に測定装置に向かい合うカセットの側面を示している。
図５は、図１のカセットおよび測定装置部分の拡大側面断面図であるが、互いに結合された状態が示され、またさらに心肺バイパス回路のような流体回路にカセットを結合するためのコネクタと管が示されている。
図６は、測定装置が図示されておらず、またカセットのセンサの校正のために追加のコンポーネントがカセットに接続されている点を除いて、図５とある程度類似した図面である。
図７は、図１に示したカセットのみの異なった図面による分解斜視図であり、模範的な目的のカセットの２つの部分から成る構造を示している。
図８は、装置内の光ファイバを示していない点を除いて、図１に示した測定装置のみの拡大側面断面図である。
図９は、図１に示した測定装置の分解斜視図である。
図１０は、測定装置のハウジングが取り除かれている点を除いて、図１の測定装置の拡大分解斜視図である。
図１１は、図１の測定装置部分の拡大側面断面図であり、装置ハウジングの長手軸線に対して平行方向に図示されており、また他の部品の中で特に繊維端子ブロック組立体を示している。
図１２は、図１１に示した繊維端子ブロック組立体の拡大底面図である。
図１３は、図１１に示した繊維端子ブロック組立体の一部の拡大側面断面図である。
図１４は、図１１に示した繊維端子ブロック組立体の部分である挿入プレートの拡大底面図である。
図１５は、図１に示した測定装置の光ファイバ束の種々の通路を示した概略図である。
図１６は、図１の測定装置のレンズ組立体部分を一部分解した形態の拡大斜視図である。
図１６ａは、図１６に示したレンズ組立体のレンズの拡大側面図である。
図１７は、図１６に示したレンズ組立体の１つの光学保持器の長手軸線に沿って見た拡大断面図である。
図１７ａ、図１７ｂ、図１７ｃは、図１７に示した光学保持器の種々の部分の拡大図である。
図１８は、図１７に示した光学保持器の平面図である。
図１９は、図１６−１７に示した保持器の長手軸線に垂直の基準面に沿って見た前記保持器の断面図である。
図１９ａは、図１９に示した保持器の一部の拡大図である。
図２０は、図１６に示したレンズ組立体のもう１つの光学保持器の拡大平面図である。
図２１は、図２０に示した光学保持器の長手軸線に沿って見た断面図である。
図２２は、図１に示した測定装置の電気光学結合プレートの拡大立面図である。
図２３は、図１の装置の電気組立体ならびにモニタ部分の概略ブロック図である。
図２４は、モニタの概略ブロック図であり、他の装置への接続と共に図１の装置への接続を示している。
図２５は、図１のカセットと装置とを使用する心肺バイパス回路の概略図である。
図２６は、図１にある程度類似しているが、本発明の他の実施形態による図面である。
図２７は、図２５にある程度類似しているが、本発明の他の実施形態による図面である。
図２８は、本発明の他の実施形態に従って構成された血液パラメータ測定カセット本体の拡大斜視図である。
図２９は、本体に対し他の方向から見ている点以外では、図２８とある程度類似した図面である。
図３０は、図２８−２９に示したカセット本体と取外し自在に結合するための模範的なカセットケーシングの拡大斜視図である。
図３１は、図３０のカセットケーシングの拡大端部断面図であり、図２８−２９のカセット本体に取り付けられた状態で示され、さらにカセットに結合された図１の血液パラメータ測定装置のカップリングを示している。
図３２は、望むなら血液の通路用に若干より大きな断面積を設けるため、図２８−２９に示したカセット本体に取り付けることができる他のカセットケーシングの部分的分解形態による拡大斜視図である。
図３３は、カセットケーシングに対し他の方向から示して、分解形態の他のケーシング部分を示している点を除いて、図３２とある程度類似した図面である。
図３４は、図３０のカセットケーシングの代わりに図３２−３３のカセットケーシングを示している点を除いて、図３１とある程度類似した図面である。
図３５は、図３２−３３のカセットケーシングを使用するための出荷用キャップの拡大斜視図である。
図３６は、キャップに対し他の方向から示している点を除いて、図３５とある程度類似した図面である。
図３７は、本発明の他の実施形態によるカセット本体に接続した他のカセットケーシングを示している点を除いて、図３４とある程度類似した図面である。
図３８は、本発明のさらに他の実施形態によるカセット本体に結合した他のカセットケーシングを示している点を除いて、図３４とある程度類似した図面である。
好適な実施形態の詳細な説明
血液のような流体の１つ以上の特性またはパラメータを測定するためのシステム１０が図１に示されている。システム１０は、カセット１２の中の流体のパラメータを測定するための測定装置１４と共に流体を収容するカセット１２を含む。
カセット１２はより詳細に図２−６に示され、またケーシング１６の長手軸線に沿って延在する細長い内部貫流流体チャンバ１８を画定する壁部を有する細長いケーシング１６を含む。図５と図６に示したように、流体チャンバ１８は、チャンバ１８内への流体の流入を許容するための第１または「入口」ポートを有する第１の部分２０と、チャンバ１８からの流体の流出を許容するための第２または「出口」ポートを有する第２の部分２２と、部分２０、２２の間に配置された中央部分２４とを含む。（以降の説明は、第１の部分２０を通してチャンバ１８内に流れ、また第２の部分２２を通してチャンバ１８から放出される流体に言及するが、流体が第２のポートを通してチャンバ１８に入り、また第１のポートを通して出るように、望むならチャンバ１８を通して反対方向にも流体が流れることが可能であることを理解すべきである）。
また流体チャンバ１８は中央部分２４と第２の部分２２との間に配置されたフルスト円錐拡張領域または部分２５を含む。拡張部分２５は、ケーシング１６の長手軸線に垂直の基準面の中央部分２４の自由領域よりも大きく第２の部分２２が接近するにつれて寸法が大きくなる自由領域を有する。部分２０、２２、２４、２５は互いに連通し、またカセット１６の長手軸線に対して垂直の基準面に円形の断面を有する。少なくとも中央部分２４を画定する壁部は親水性の表面を含むことが好ましく、また部分２０、２２、２４、２５すべてを画定する壁部は親水性の表面を含むことがより好ましい。選択的に、親水性の表面はヘパリンの被着部を備える。
ケーシング１６の外側面は概して楕円形状の凹部２６を有する中央部を含む。チャンバ１８内の流体の１つ以上のパラメータを決定するために、少なくとも１つのセンサがケーシング１６によって支承される。図示した実施例では、一連の４つのセンサが凹部２６と、流体チャンバ１８の中央部２４との間に配置され、またこれらのセンサは、整合し、離間した関係でケーシング１６の長手軸線に沿って配設された４つの空洞の中に配置される。図４に示したように、センサは、空洞２７、２９、３１、３３の中にそれぞれ収容された酸素センサ３４と、イオン（カリウム）センサ２８と、ｐＨセンサ３０と、二酸化炭素センサ３２とを含む。
望むなら以下に述べるように追加のセンサを使用することが可能である。本発明の装置で有用なセンサは、好ましくはカセットケーシング１６に接着取付けできる多層アセンブリを備える。
イオンセンサ２８は次の層を備えることが好ましい：（ｉ）支持膜、（ｉｉ）支持膜上に被着された粘着剤（ＰＳＡ）、（ｉｉｉ）（例えば不干渉の接着剤によって）膜に取り付けられた基板に結合された、イオン感知化合物を備える感知要素（ｉｖ）基板の露光面の最も外側の不透明な保護膜層。
有用な粘着剤は、シリコン接着剤と、ポリウレタン接着剤と、（以下に説明する）膜をカセットに接着する能力を有する他の接着剤とを含む。好ましくは、接着剤は本発明の感知カセットに使用される光の波長に実質的に透明であり、また有用なイオンセンサに化学的影響を及ぼさない。有用なシリコン接着剤は、米国特許第５，５０８，５０９号の実例２に開示されたＰＳＡ−５１８TM（Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏ．，Ｓｃｈｅｎｅｃｔａｄｙ、ＮＹ）を含む。有用なポリウレタン接着剤は、米国特許第５，５９１，４００号の実例３に開示されたＦＬＥＸＯＢＯＮＤ  ４３１TM（ベーコン社、Ｉｒｖｉｎｅ、ＣＡ）を含む。
イオンセンサを製造する時に接着層の露光面を保護するために、剥離ライナが有用であるかもしれない。これらのライナは、その目的のために工業で一般に用いられている任意のライナであることができ、また接着剤からライナを解放すべきその接着剤に応じて選択することができる。有用な剥離ライナの実例は、接着剤からの剥離をより容易にするために、例えばシリコンまたはフッ素重合体と選択的に被着可能であるポリ（エチレンテレフタル酸塩）（ＰＥＴ）を含む。１つの有用なライナは、Ｓｃｏｔｃｈ  Ｐａｃｋ  １０２２TM（スリーエム社、Ｓｔ．Ｐａｕｌ、ＭＮ）、すなわち米国特許第５，５０８，５０９号の実例２に開示された、ペルフルオロポリエーテルを被着したＰＥＴフィルムである。
支持膜は多層組立体のために補助（例えば剛性と取扱い性能）を行う。好ましくは、支持膜は透明であり、また血液または校正溶液のようなターゲットイオンが存在する溶液に対して実質的に不透過性であるか、または前記溶液に対する感知基板の透過性よりもはるかに透過性が低い。膜は、感知要素と基板とからの１つまたは複数の信号、好ましくは光学的信号が前記感知要素と基板とを通過するのを可能にすることが好ましい。特に、この支持膜のために有用な構成材料は、ポリエーテルスルホンおよびポリフェニルスルホン、ポリビニリデンフッ化物、ポリメチルペンテンおよび類似物を含むが、それらに限定されないポリエステル、ポリカーボネート、ポリスルホンのような重合体材料を含む。イオンセンサ２８の本発明の好適な実施形態では、支持膜はポリカーボネートである。
カリウムセンサとして使用可能である適切なイオンセンサは米国特許第５，４７４，７４３号（Ｔｒｅｎｄ等）、第５，１７６，８８２号（Ｇｒａｙ等）、第５，１３６，０３３号、第５，１６２，５２５号（Ｍａｓｉｌａｍａｎｉ等）；米国特許出願第０８／５２１，８６９号；米国特許出願整理番号第５２６３０ＵＳＡ７Ａ号（これによって同日に出願され、また本発明の譲受人に譲渡された）に開示されている。
好適なセンサ２８は、イオンと蛍光発光部分を結合するための錯化部分を含む螢光性のイオン透過坦体化合物（「イオノフォア」）を備える。化合物は少なくとも約３５０ｎｍの最大吸光度の波長を有する。適切な蛍光発光部分は密接して位置するｎπ*とππ*の励起状態を含むことが好ましい。適切な蛍光発光部分は、適切な錯化部分に結合された場合、イオンに依存して平面逸脱のしわ形成能力を有することが好ましい。また、適切な蛍光発光部分のππ*状態は、イオン依存の混合が基底状態に対する非放射性結合を支配する程度に、十分にエネルギが高いことが好ましい。他の芳香族のカルボニルまたは芳香族ニトロ化合物またはＮ複素環部分が使用可能であるが、特に好適な蛍光発光部分はクマリン部分を含む。適切なイオン錯化部分は、イオン結合能力を有する環式の「ケージ」部分を含む。ケージはイオンを選択的に結合する能力を有することが好ましい。好適なイオン錯化部分はクリプタンドおよびクラウンエーテル部分を含むが、クリプタンド部分が特に好適である。
イオノフォアを使用することによって感知可能なイオンは、例えばＡｇ+、Ｂａ+2、Ｃａ+2、Ｃｅ+、Ｃｄ2+、Ｆｒ+、Ｈｇ2+、Ｋ+、Ｌｉ+、Ｍｇ+2、Ｍｎ2+、Ｎａ+、Ｐｂ+2、Ｒｕ+、Ｓｒ+2、Ｔｉ+、Ｚｎ2+を含む。望むなら、イオノフォアはイオンの選択的な膜と関連して使用することが可能である。好適なセンサは、Ｋ+、Ｎａ+およびＣａ+2を感知するイオノフォアを備える。
適切な螢光性のイオン透過坦体の化合物は次の一般式（式「Ａ」）を有する化合物を含む：
0003917192.tif 000002
この場合
ＴがＯである場合、ｑは０またｎは０から２であり、またＴがＮである場合、ｑは１でありまたｍとｎは無関係に０または１であるという条件で、ＴはＯまたはＮである；
各Ｒ2は、無関係に、水素、ハロゲン、ハイドロカルビルを含む基、複素非環式基、または式（ＣＨ2Ｘ）aＥを有する基のような部分を含む立体的に非干渉の基であり、この場合前記式においてＸはＯ、ＮＨまたは単結合であり、Ｅは活性水素を含む官能基であり、またａは１から１００の整数である；
Ｒ3は、水素、ハイドロカルビルを含む基、複素非環式基、複素環式基、または式（ＣＨ2Ｘ）bＥ有する基のような非電子引抜き部分を含む非電子引抜き基であることが好ましく、この場合前記式においてＸとＥは上に規定した通りであり、またｂは０から１００の整数である；
Ｒ1は、カルボキシル、カルボキサミド、スルホニルアリール、エステル、ケトンアルキルエステル、複素環式部分および芳香族基のような部分を含む電子引き抜きまたは分極化可能な基であり（好ましくは１つ以上の位置で置換され）、最も好適なＲ1基は一般式を有する置換された複素環式部分を含む（式「Ｃ」）：
0003917192.tif 000003
この場合ＹとＹ’は、ＹとＹ’の少なくとも一方がＯ、Ｓ、またはＮＨxでなければならないという条件で、無関係にＯ、Ｓ、ＮＨx、またはＣＨyであり、ここでｘは０または１であり、またｙは１または２であり、各Ｒ4基は、無関係に、水素、ハロゲン、ハイドロカルビルを含む基、複素非環式基、複素環式基、または式（ＣＨ2Ｘ）cＥを有する基であり、前記式においてＸとＥは上に規定した通りであり、またｃは０から１００の整数であり、あるいは両方のＲ4基はそれらが結合される炭素原子と共に５員または６員の環を形成し、この環は、結合される１つ以上のさらに別のＲ4基を有することができる；また
ＺはＯまたはＮＲ5であり、ここでＲ5は水素またはハイドロカルビルを含む基であり、より好ましくはＲ5はＨまたはＣ１からＣ４のアルキル基であり、最も好ましくはＲ5はＨである。
概して、式Ａの化合物は少なくとも約３５０ｎｍの励起波長と、好ましくは約５００ｎｍ以下の発光波長とを有する。好適な化合物（例えばＲ1が、式「Ｃ」の一般式を有する複素環式部分である場合）は、少なくとも約３８０ｎｍの励起波長と、約５００ｎｍ以下の発光波長とを有する。特に好適な実施形態では、置換基とクマリンリング上のそれらの位置は、本発明のイオノフォアの励起（すなわち吸収）の最大が３８０ｎｍより長い波長に集中されるように保証すべく選択された。これによって、例えば青色ＬＥＤとレーザのようなソリッドステート光源と共に本発明のイオノフォアの使用が可能になる。これらの化合物の励起と発光波長は少なくとも約１０ｎｍ離れていることが好ましく、これによってこれらの化合物は蛍光発光ベースの陽イオン濃度測定技術において有用となり得る。また置換基とそれらの位置は発光波長を５００ｎｍ以下に維持するように選択することが好ましく、これによってこのクラスの指示薬のためにイオノフォア反応が維持される。最後に、置換基とそれらの位置は、基板に対する共有結合接着の選択を提供するように選択することが好ましい。好ましくは、指示薬が取り付けられた基板は均一かつ再現可能なイオノフォア反応を補助し、また生理的ｐＨ変化のイオノフォア反応に対する影響を最小にするように選択される。共有結合接着のための適切な結合剤が米国特許第５，０５３，５２０号に開示されている。ホモ二官能基および／またはヘテロ二官能基の結合剤が国際特許ＷＯ９６／０７２６８とＷＯ９６／１０７４７に開示されている。
イオノフォアは、以下に述べるように、支持膜に取り付けることができる適切な基板に共有結合することが好ましい。基板は、水で膨張可能であると共にイオン性の対象化学種に透過性である重合体材料であり、また監視すべき媒体内で不溶性であることが好ましい。特に有用な基板重合体は、例えばイオン透過性のセルロース材料、高分子量または交差結合のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、デキストラン、交差結合のデキストラン、ポリウレタン、４基にしたポリスチレン、スルホン化ポリスチレン、ポリアクリルアミド、ポリハイドロオキシアルキルアクリル酸塩、ポリビニルピロリドン、親水性のポリアミド、ポリエステルおよびそれらの混合物を含む。特に有効な実施形態では、基板はセルロース化合物、特にイオン透過性の交差結合したセルロースである。本発明の好適な実施形態では、基板は、米国特許第５，５９１，４００号の実例４に開示されているように、ブタンジオールジグリシジルエーテルのようなエポキシドと交差結合し、さらにジアミンに反応させてセルロースの重合体からアミン官能価ペンダントを提供する再生セルロース膜（ＣＵＰＲＯＰＨＡＮTM、Ｅｎｋａ  ＡＧ、Ｏｈｄｅｒｓｔｒａｓｓｅ、ドイツ）を備える。
上述のイオノフォアは、イオノフォアの化学官能価に依存することが可能である任意の有効な反応技術によって、アミン官能基セルロース基板に共有結合することが好ましい。
イオノフォアによって官能化されたセルロース基板は、任意の非干渉の接着剤によって上述の支持膜に選択的に接着結合することができる。好ましくは、接着剤はイオノフォアの励起に使用される光に対して、またそれから放射される光に対して実質的に透明である。１つのこのような有用な接着剤はＦＬＥＸＯＢＯＮＤ  ４３１TMウレタン接着剤（Ｂａｃｏｎ社、Ｉｒｖｉｎｅ、ＣＡ）である。
代わりに、熱接着に必要な状態がイオノフォア、センサおよび支持膜の機能に対して有害でないことを条件として、官能化された基板を膜に熱的に融合することができる。
多層感知組立体の最も外側の層、すなわち、監視すべき流体に直接接触した層は、感知組立体内のイオノフォアを光学的に隔離する不透明層を備えることが好ましい。米国特許第５，０８１，０４１号と５，０８１，０４２号に開示されているように、イオノフォア基板要素を支持膜に加える前に、または感知要素を基板に取り付けた後に、不透明剤を加えることができる。不透明剤は感知要素に直接取り付けることができるか、または感知要素から分離することができる。好適な実施形態では、感知要素を支持膜に取り付けた後に不透明剤が加えられる。
保護膜は、カーボンブラック、または炭素ベースの不透明剤、酸化第二鉄、金属製のフタロシアニンおよび類似物のような不透明剤を含む、上述のような重合体材料のような関連分析物に透過可能な材料であることが好ましい。このような不透明剤は、所望の光学的隔離を設けるために、所望の不透明度を設けるのに有効な量で重合体にほぼ均等に拡散することが好ましい。特に有用な不透明剤はカーボンブラックである。また保護膜は、インクジェット技術またはインクスクリーニング技術のような種々の技術を用いて印加される感知要素上のインク被着であることができる。また保護膜は、感知要素を保持するカセットにステープルで留められるか、または熱ステーキ固定される黒色膜であることができる。例えば、保護膜は黒色のＤＵＲＡＰＯＲＥTM膜（Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅから白色膜として入手可能で、次に黒色インクで処理される）であることができ、また米国特許第５，５０８、５０９号と第５，５９１，４００号に開示されているように、カセットに対して熱封止される。本発明の好適な実施形態は、米国特許第４，９１９，８９１号に開示されているように、エポキシ交差結合のデキストランの基材に拡散されたカーボンブラックを備える。
センサ２８の本発明の好適な実施形態は、交差結合のアミン官能基セルロース膜（ＣＵＰＲＯＰＨＡＮTM、Ｅｎｋａ  ＡＧ、Ｏｈｄｅｒｓｔｒａｓｓｅ、ドイツ）に共有結合された６，７−［２．２．２］−クリプタンド−３−［２”−（５”カルボキシ）フリル）］クマリンを含む感知層を備え、感知層はＦＬＥＸＯＢＯＮＤ  ４３０TMウレタン接着剤によってポリカーボネート支持膜に接着され、また支持膜はその上に、剥離ライナ上のＣＷ１４TM粘着剤を被着している。
適切なｐＨセンサ３０は、米国再発行特許第３１，８７９（Ｌｕｂｂｅｒｓ）、米国特許第４，７９８，７３８号（Ｙａｆｕｓｏ）、第４，８２４，７８９号（Ｙａｆｕｓｏ）、第４，８８６，３３８号（Ｙａｆｕｓｏ）、第４，９９９，３０６号（Ｙａｆｕｓｏ）、第５，０８１，０４１号（Ｙａｆｕｓｏ）、第５，０８１，０４２号（Ｙａｆｕｓｏ）、第５，１２７，０７７号（Ｉｙｅｒ）、第５，１３２，０５７号（Ｔｏｍｉｓａｋａ）、第５，４０３，７４６号（Ｂｅｎｔｓｅｎ）、第５，５０８，５０９号（Ｙａｆｕｓｏ）、第５，５９１，４００号（Ｄｅｋｔａｒ等）に開示されている。
ｐＨセンサ３０は好ましくは次の層を備える：（ｉ）支持膜、（ｉｉ）支持膜上に被着された粘着剤（ＰＳＡ）、（ｉｉｉ）（例えば非干渉の接着剤によって）膜に取り付けられた基板に結合されたｐＨ感知要素、（ｉｖ）基板の露光面の最も外側の不透明な保護膜層。ｐＨセンサを例外として、これらの層と多層の構造はカリウムイオンセンサ２８について上述したものと実質的に同じである。
適切なｐＨ感知要素は、多くの周知のｐＨ指示薬および／またはこのような指示薬の官能化された誘導体を含む。有用なｐＨ感知要素の中には、ヒドロキシピレン三スルホン酸（「ＨＰＴＳ」）と誘導体、例えばその塩、フェノールフタレイン、フルオレセイン、フェノールレッド、クレゾールレッド、パラローザニリン、マゼンタレッド、キシレノールブルー、ブロモクレゾールパープル、ブロモフェノールブルー、ブロモチモールブルー、メタクレゾールパープル、チモールブルー、ブロモフェノールブルー、ブロモチモールブルー、テトラブロモフェノールブルー、ブロムクロールフェノールブルー、ブロモクレゾールグリーン、クロールフェノレッド、ｏ−クレゾールフタレイン、チモールフタレイン、メタニルイエロージフェニルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、インジゴブルー、アリザリン、アリザリンイエローＧＧ、アリザリンイエローＲ、コンゴレッド、メチルレッド、メチルバイオレット６Ｂ、２，５−ジニトロフェノール、および／または上記化学種の官能化された種々の誘導体がある。他のイオン性の化学種のための感知要素は、フルオレセイン、ジョードフルオレセイン、ジクロロフルオレセイン、フェノサフラニン、ローズベンガル、コジンＩブルーイッシュ、コジンイエローイッシュ、マグネソン、タルトラジン、エリオクロムブラックＴ、クマリン、アリザリンおよび他のものを含む有機的な化学種から作ることができる。好適なｐＨ感知成分は、ヒドロキシピレン三スルホン酸（ＨＰＴＳ）、ヒドロキシピレン三スルホン酸の誘導体とその混合物である。
本発明で使用するための追加の適切な指示薬成分は：９−アミノ−６−クロロ−２−メトキシアクリジン；２’，７’−ビス−（２−カルボキシエチル）−５−（および−６）−カルボキシフルオレスセイン；２’，７’−ビス−（２−カルボキシエチル）−５−（および−６）−カルボキシフルオレスセイン、アセトキシメチルエステル；２’，７’−ビス−（２−カルボキシエチル）−５−（および−６）−カルボキシフルオレスセイン、アセトキシメチルエステル；５−（および−６）−カルボキシ−２’，７’−ジクロロフルオレスセイン；５−（および−６）−カルボキシ−２’，７’−ジクロロフルオレスセインジアセテート；５−（および−６）−カルボキシ−４’，５’−ジメチルフルオレスセイン；５−（および−６）−カルボキシ−４’，５’−ジメチルフルオレスセインジアセテート；５−カルボキシフルオレスセイン；６−カルボキシフルオレスセイン；５−（および−６）−カルボキシフルオレスセイン；５−カルボキシフルオレスセインジアセテート；６−カルボキシフルオレスセインジアセテート；５−カルボキシフルオレスセインジアセテート、アセトキシメチルエステル；５−（および−６）−カルボキシフルオレスセインジアセテート；５−（および−６）−カルボキシナフトフルオレスセイン；５−（および−６）−カルボキシナフトフルオレスセインジアセテート；５−（および−６）−カルボキシＳＮＡＦＬ（Ｒ）−１、スクシンイミジルエステル｛５’（および６’）−スクシンイミジルエステル−３，１０−ジヒドロキシ−スピロ［７Ｈ−ベンゾ［ｃ］キサンチン−７，１’（３’Ｈ）−イソベンゾフラン］−３’−１｝；５−（および−６）−カルボキシＳＮＡＦＬ（Ｒ）−２、スクシンイミジルエステル｛５’（および６’）−スクシンイミジルエステル−９−クロロ−３，１０−ジヒドロキシ−スピロ［７Ｈ−ベンゾ［ｃ］キサンチン−７，１’（３’Ｈ）−イソベンゾフラン］−３’−１｝；カルボキシＳＮＡＦＬ（Ｒ）−１｛５’（および６’）カルボキシ−３，１０−ジヒドロキシ−スピロ［７Ｈ−ベンゾ［ｃ］キサンチン−７，１’（３’Ｈ）−イソベンゾフラン］−３’−１｝；カルボキシＳＮＡＦＬ（Ｒ）−１ジアセテート｛５’（および６’）カルボキシ−３，１０−ジアセトキシ−スピロ［７Ｈ−ベンゾ［ｃ］キサンチン−７，１’（３’Ｈ）−イソベンゾフラン］−３’−１｝；カルボキシＳＮＡＦＬ（Ｒ）−２｛５’（および６’）カルボキシ−９−クロロ−３，１０−ジヒドロキシ−スピロ［７Ｈ−ベンゾ［ｃ］キサンチン−７，１’（３’Ｈ）−イソベンゾフラン］−３’−１｝；カルボキシＳＮＡＦＬ（Ｒ）−２ジアセテート｛５’（および６’）カルボキシ−９−クロロ−３，１０−ジアセトキシ−スピロ［７Ｈ−ベンゾ［ｃ］キサンチン−７，１’（３’Ｈ）−イソベンゾフラン］−３’−１｝；カルボキシＳＮＡＦＬ（Ｒ）−１、｛５’（および６’）カルボキシ−１０−ジメチルアミノ−３−ヒドロキシ−スピロ［７Ｈ−ベンゾ［ｃ］キサンチン−７，１’（３’Ｈ）−イソベンゾフラン］−３’−１｝；カルボキシＳＮＡＦＬ（Ｒ）−１、ＡＭアセテート｛３−アセトキシ−５’−アセトキシメトキシカルボニル−１０−ジメチルアミノ−スピロ［７Ｈ−ベンゾ［ｃ］キサンチン−７，１’（３’Ｈ）−イソベンゾフラン］−３’−１｝；カルボキシＳＮＡＦＬ（Ｒ）−２｛５’（および６’）カルボキシ−１０−ジメチルアミノ−３−ヒドロキシ−スピロ［７Ｈ−ベンゾ［ｃ］キサンチン−７，１’（３’Ｈ）−イソベンゾフラン］−３’−１｝；カルボキシＳＮＡＦＬ（Ｒ）−２、ＡＭアセテート｛３−アセトキシ−５’−アセトキシメトキ、シカルボニル−１０−ジメチルアミノ−３−ヒドロキシ−スピロ［７Ｈ−ベンゾ［ｃ］キサンチン−７，１’（３’Ｈ）−イソベンゾフラン］−３’−１｝；カルボキシＳＮＡＦＬ（Ｒ）−６｛５’（および６’）カルボキシ−１０−ジメチルアミノ−３−ヒドロキシ−スピロ［７Ｈ−ベンゾ［ｃ］キサンチン−７，１’（３’Ｈ）−イソベンゾフラン］−３’−１｝；カルボキシＳＮＡＦＬ（Ｒ）−Ｘ｛５’（および６’）カルボキシ−３−ヒドロキシ−テトラヒドロキノリジノ［１，９−ｈｉ］スピロ［７Ｈ−ベンゾ［ｃ］キサンチン−７，１’（３’Ｈ）−イソベンゾフラン］−３’−１｝；５−クロロメチルフルオレスセインジアセテート；４−クロロメチル−７−ヒドロキシクマリン；Ｃｌ−ＮＥＲＦ｛４−［２−クロロ−６−（エチルアミノ）−７−メチル−３−オキソ−３Ｈ−キサンテン−９−基］−１，３−ベンゼン−ジカルボン酸｝；デキストラン、ＢＣＥＣＦ、１０，０００ＭＷ、陰イオン｛デキストラン、２’、７’−ビス（２−カルボキシエチル）−５（および６）−カルボキシフルオレスセイン、陰イオン｝；デキストラン、ＢＣＥＣＦ、４０，０００ＭＷ、陰イオン；デキストラン、ＢＣＥＣＦ、７０，０００ＭＷ、陰イオン；デキストラン、Ｃｌ−ＮＥＲＦ、１０，０００ＭＷ、陰イオン；デキストラン、Ｃｌ−ＮＥＲＦ、７０，０００ＭＷ、陰イオン；デキストラン、Ｃｌ−ＮＥＲＦ、１０，０００ＭＷ、陰イオン、固定可能なリジン；デキストラン、ＤＭ−ＮＥＲＦ、１０，０００ＭＷ、陰イオン｛デキストラン、４−［２，７−ジメチル−６−（エチルアミノ）−３−オキソ−３Ｈ−キサンテン−９−基］−１，３ベンゼンジカルボン酸、陰イオン｝；デキストラン、ＤＭ−ＮＥＲＦ、７０，０００ＭＷ、陰イオン；デキストラン、ＤＭ−ＮＥＲＦ、１０，０００ＭＷ、陰イオン、固定可能なリジン；デキストラン、７−ヒドロキシクマリン、１０，０００  ＭＷ、中性；デキストラン、７−ヒドロキシクマリン、７０，０００  ＭＷ、中性；デキストラン、ｂ−メチルアンベラフェロン、１０，０００ＭＷ、中性；デキストラン、ｂ−メチルアンベラフェロン、７０，０００  ＭＷ、中性；デキストラン、ＳＮＡＦＬ（Ｒ）−２，１０，０００  ＭＷ、陰イオン｛デキストラン、９−クロロ−３，１０−ジヒドロキシ−スピロ［７Ｈ−ベンゾ［ｃ］キサンチン−７，１’（３’Ｈ）−イソベンゾフラン］３’−１、陰イオン｝；デキストラン、ＳＮＡＦＬ（Ｒ）−２，７０，０００  ＭＷ、陰イオン｛デキストラン、１０−ジメチルアミノ−３−ヒドロキシ−スピロ［７Ｈ−ベンゾ［ｃ］キサンチン−７，１’（３’Ｈ）−イソベンゾフラン］３’−１、陰イオン｝；デキストラン、ＳＮＡＲＦ（Ｒ）−１、１０，０００  ＭＷ、陰イオン；デキストラン、ＳＮＡＲＦ（Ｒ）−１、７０，０００ＭＷ、陰イオン；１，４−ジヒドロキシフタロニトリル；ＤＭ−ＮＥＲＦ｛４−［２，７ジメチル−６−エチルアミノ）−３−オキソ−３Ｈ−キサンテン−９−基］１，３−ベンゼンジカルボン酸｝；フルオレセインジアセテート；８−ヒドロキシピレン−１，３，６−三スルホン酸、三ナトリウム塩；ナフトフルオレスセイン；ナフトフルオレスセインジアセテート；ＳＮＡＦＬ（Ｒ）−１｛３，１０−ジヒドロキシ−スピロ［７Ｈ−ベンゾ［ｃ］キサンチン−７，１’（３’Ｈ）−イソベンゾフラン］−３’−１｝；ＳＮＡＦＬ（Ｒ）−１，ジアセテート｛３，１０−ジアセトキシ−スピロ［７Ｈ−ベンゾ［ｃ］キサンチン−７，１’（３’Ｈ）−イソベンゾフラン］−３’−１｝；を含む。
好適な実施例では、ＨＰＴＳ指示薬はＦＬＥＸＯＢＯＮＤ４３１TMポリウレタン接着剤によってポリカーボネート支持膜に接合されるアミン官能基のＣＵＰＲＯＰＨＡＮTM基板に共有結合される。感知基板は、その中に拡散されたカーボンブラックを有するエポキシ交差結合のデキストラン基材によって上塗りされる。
適切な二酸化炭素センサ３２は、米国再発行特許Ｒｅ３１，８７９（Ｌｕｂｂｅｒｓ）、米国特許第４，５５７，９００号（Ｈｅｉｔｚｍａｎｎ）、第４，８２４，７８９号（Ｙａｆｕｓｏ）、第４，８４９，１７２号（Ｙａｆｕｓｏ）、第４，８６７，９１９号（Ｙａｆｕｓｏ）、第４，９１９，８９１号（Ｙａｆｕｓｏ）、第５，１２７，０７７号（Ｉｙｅｒ）、第５，１７５，０１６号（Ｙａｆｕｓｏ）、第５，２７２，０８８号（Ｍｏｒｌｏｔｔｉ）、第５，４０３，７４６号（Ｂｅｎｔｓｅｎ）、第５，４５３，２４８号（Ｏｌｓｔｅｉｎ）、第５，５０８，５０９号（Ｙａｆｕｓｏ）に開示されている。
また二酸化炭素センサ３２は多層組立体の形態であることが可能である。１つの本発明の好適な実施形態では、センサ３２の感知基板層は、二酸化炭素感知指示薬を運ぶ親水性の複数の粒子またはビードが拡散された疎水性の基材を備える。指示薬は、任意の有効な方法でビードにまたはその中に取り付けることができる。
ビードは親水性であるので、指示薬の水溶液を収容し、また含むように適合される。「親水性」とは、その構造内に大きな割合の水（例えば、その重さの２０％以上）を保持するが、水の中に溶けない重合体の物質のような材料を意味する。二酸化炭素センサ内のビードとして有用な親水性の材料は、ガラスビードまたはヒドロゲル、ポリアクリルアミド、交差結合のデキストラン、アガロース、ポリ（ヒドロキシアルキルメタクリレート）、スルホン化したポリスチレンおよび類似物を含む。本発明の好適な親水性のビード材料はＳＥＰＨＡＤＥＸ７５ＧTMの交差結合のデキストラン（Ｐｈａｒｍａｃｉａ  Ｂｉｏｔｅｃｈ，Ｉｎｃ．，Ｐｉｓｃａｔａｗａｙ，ＮＪ）である。
二酸化炭素濃度を感知する時、使用できる吸光度指示薬の実例は、クロロフェニルレッド、ブロモクレゾールパープル、ニトロフェノール、ブロモチモールブルー、ペナクロローム、フェノールレッドおよび類似物を含む。二酸化炭素に有用な蛍光指示薬は、ｐＨ感知に有用な上に挙げたセンサ、β−メチルアンベラフェロン、フルオレセインおよび類似物を含む。特に有用な二酸化炭素センサはヒドロキシピレン３，６，８−三スルホン酸、本発明ではＨＰＴＳまたはヒドロキシピレン三スルホン酸と誘導体、例えばＨＰＴＳの塩と参照される。特に血液内の二酸化炭素の濃度を感知するためにより好適な感知要素は、ＨＰＴＳと、ＨＰＴＳの誘導体と、それらの混合物とから選択される。アルカリとＨＰＴＳのアルカリ土類金属塩は有用なＨＰＴＳ誘導体である。
適切な指示薬を運ぶビードが拡散される疎水性の基材材料は、本発明の感知カセットで有用な光の励起と放射波長に好ましくは透明であり、またさもなければ二酸化炭素、吸収または蛍光指示薬およびビードに対して不活性である。疎水性の基材は指示薬を隔離するために働き、他方で二酸化炭素がそれを通して拡散することを可能にする。適切な疎水性の基材材料は、シリコンエラストマ、室温加硫可能な（ＲＴＶ）シリコーンゴム、熱加硫可能なシリコーンゴム、ポリジメチルシロキサン、ポリ（ビニルシロキサン）、シリコン−ポリカーボネート共重合体および類似物、ならびにペルフルオル化した（ポリエーテル）ウレタンのような多数のシリコーンを含む。特に好適なシリコンの基材材料は、ＰＳ４４３TMのビニルを末端基とするジメチルシロキサンとＰＥ１０５５TMポリジメチルシロキサンとを含み、共にＰｅｔｒａｒｃｈ  Ｓｙｓｔｅｍｓ社から市場で調達可能である。本発明の好適な実施形態では、二酸化炭素センサ３２は、シリコン基材内のＳＥＰＨＡＤＥＸ７５ＧTMの交差結合デキストランビード上のＨＰＴＳ感知染料を含む感知層を備え、前記シリコン基材は、ポリカーボネート支持膜に接着され、またシリコン基材の中に拡散された酸化鉄顔料を備える不透明層によって上塗りされる。
代替実施例では、適切な指示薬染料の溶液を水性の緩衝剤内に形成することができ、また溶液を疎水性の重合体基材の液体前駆体によって乳化することができる。前駆体を重合した後、乳化した指示薬は重合体基材全体にわたって実質的に均一に拡散される。上述の指示薬染料とシリコン重合体は実施形態で有用であり得る。
適切な酸素センサ３４は、米国特許番号第４，５５７，９００号（Ｈｅｉｔｚｍａｎｎ）、第４，８４９，１７２号（Ｙａｆｕｓｏ）、第４，８６７，９１９（Ｙａｆｕｓｏ）、第４，９１９，８９１号（Ｙａｆｕｓｏ）、第５，０４３，２８５号（Ｓｕｒｇｉ）、第５，１２７，０７７号（Ｉｙｅｒ）、第５，２９６，３８１号（Ｙａｆｕｓｏ）、第５，４０９，６６６号（Ｎａｇｅｌ等）、第５，４５３，２４８号（Ｏｌｓｔｅｉｎ）、第５，４６２，８７９号（Ｂｅｎｔｓｅｎ）、第５，４６２，８８０号（Ｋａｎｅ）、第５，４８０，７２３号（Ｋｌａｉｎｅｒ）、第５，４９８，５４９号（Ｎａｇｅｌ等）、第５，５０８，５０９号（Ｙａｆｕｓｏ）および欧州特許出願ＥＰ５８５，２１２号に開示されている。
酸素センサ３４は多層感知組立体の形態であることが可能である。特に、感知層がガス透過性（例えばシリコン）基材の中に感知染料または指示薬を備え、また上塗り層がシリコン基材の中に顔料を備えることが可能であるという点で、酸素センサ３４の構造は二酸化炭素センサ３２のそれに酷似することが可能である。酸素センサ３４で有用なガス透過性の基材材料は、前述の材料と同じであり得ることが好ましい。
有用な酸素感知指示薬は、１つ以上の多核芳香族化合物、多核芳香族化合物の誘導体および類似物を含む蛍光指示薬を備える。このような多核芳香族化合物の実例はデカシクレン、ベンゾ−ギ−ペリレンおよびコロネンを含む。酸素指示薬は、このような多核芳香族化合物の第３のブチル誘導体の混合物を含むことが可能である。このような指示薬はＹａｆｕｓｏ等の米国特許第４，８４９，１７２号により詳しく開示されている。
追加の有用な酸素指示薬は、ルテニウム（II）、オスミウム（II）、イリジウム（III）、ロジウム、レニウムおよびクロム（III）と、２，２ビピリジン、１，１０−フェナントロリン、４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン、４，７−ジメチル−１，１０−フェナントロリン、４，７−ジスルホン化−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン、２，２’重−２−チアゾリン、２，２’バイチアゾレ、５−ブロモ−１，１０−フェナントロリンおよび５−クロロ−１，１０−フェナントロリンとの錯体と、Ｃｏ（II）、銅（II）、Ｐｔ（II）、Ｐｄ（II）およびＺｎ（II）と、ポルフィリン、エチオポルフィリン、テトラフェニルポルフォリン、テトラフルオロフェニルポルフィリン、テトラベンズポルフィリン、テトラフルオロベンズポルフィリン、テトラクロロベンズポルフィリン、メソポルフィリンＩＸジエステル、プロトポルフィリンＩＸジメチルエステルおよびオクタエチルポルフォリンとの錯体と、を含む。ルテニウム錯体は金属錯体の中で好適である。
酸素指示薬は、感知組成に含まれた重合体材料またはマトリックス材料に共有結合することが可能である。このような共有結合は、重合体基材材料の前駆体成分の１つの中に存在する反応可能な基、好ましくは異なった反応可能な基に反応する反応可能な基を含む酸素指示薬成分を設けることによって、達成することが好ましい。かくして重合体基材材料の形成の間に、上記の反応可能な基は、酸素指示薬を基材材料に共有結合するようにも反応する。特に有用な酸素指示薬成分は上記の多核芳香族化合物を含み、この化合物は、機能的な炭素−炭素不飽和を有する反応可能な基のように、反応可能な基を含むように誘導される。このような化合物のビニル誘導体は特に好適である。
代わりに、酸素センサは感知要素、励起手段および検出手段を備えることができ、この場合感知手段は、基材材料、好ましくは固い基材材料に配置された、より好ましくはその材料に共有結合された１つ以上の、好ましくは１つまたは２つの単量体の指示薬成分を含む。単量体のこれらの指示薬成分の各々は、第１の励起信号への露出に応答して所定の波長の第１の放射信号を供給する能力を有する。さらに、この感知要素は（励起状態の錯体による放射のため）、好ましくは第２の励起信号に応答して、第１の１つまたは複数の放射信号よりも長い波長を有する第２の放射信号を供給する能力を有する。
特に有用な実施形態では、指示薬成分は流体内の酸素濃度に対して高感度であり、また１つ以上の多核芳香族化合物および／またはその１つ以上の誘導体を備える。多核芳香族化合物は、多核芳香族クラスの蛍光性または吸収性の、より好ましくは螢光性で光学的な任意の指示薬であることが好ましい。指示薬成分が導かれる多核芳香族化合物は、ペリレン、デカシクレン、ベンゾペリレン（例えばベンゾ［ギ］ペリレン）、コロネン、ピレン、ポルフィシン、ポルフィリン、クロリン、フタロシアニンと誘導体、およびそれらの混合物から構成される基から選択されることがなおより好ましい。ペリレンとペリレンの誘導体は酸素に相対的に感度が低いので、検体が酸素である場合、本発明で指摘したような他の多核芳香族化合物を使用することが好ましい。エクシマ成分を利用する場合、単量体の指示薬成分は、１つの多核芳香族化合物と、同一の１つの多核芳香族化合物の誘導体と、その混合物とから選択することが好ましい。多核芳香族化合物がベンゾ［ギ］ペリレンであるならば、優れた結果が達成される。
望むなら、基本的な多核芳香族化合物は１つ以上の他の基、例えばアルキル基のような非官能置換基によって誘導することが可能であるが、これは、このような誘導が、励起状態の錯体によって得られる放射信号の発生にあまり干渉しないことを前提とする。このような誘導体はＮａｇｅｌ等の米国特許第５，４０９，６６６号に開示されている。例えば、追加加硫シリコン重合体の中でビニルベンゾ［ギ］ペリレンを共有結合することによって導かれる感知要素の単量体の指示薬成分は、ベンゾ［ギ］ペリレンの誘導体であると言われる。
例えばセンサ３４で有用な単量体の成分は、２つ以上の類似の単量体の指示薬成分と、２つ以上の異なった単量体の指示薬成分、あるいは１つ以上の、好ましくは１つの単量体の指示薬成分と、１つ以上の、好ましくは１つの単量体の非指示薬成分とを含むことが可能である。このような単量体の成分は、感知要素に、センサシステムに、感知要素がさらされる検体または媒体に、有害な影響をほとんど及ぼさないことが好ましい。
より好適な酸素感知成分を生み出す単量体の成分の実例は：（１）多核の芳香族単量体成分と；（２）脂肪族または芳香族のアミン含有の、または芳香族のエーテル含有の単量体成分と；（３）芳香族のニトリル単量体成分と；を含む。より好適なエクシプレックス成分は、グループ（１）から選択される少なくとも１つの単量体成分と、グループ（２）から選択される少なくとも１つの単量体成分とを備える。代わりに、もう１つのより好適な成分は、グループ（３）から選択される少なくとも１つの単量体の成分と、グループ（１）または（２）から選択される少なくとも１つの単量体の成分とを備える。
有用な芳香族の単量体の成分（グループ１）の実例は、ビフェニル、ナフタリン、フェナントレン、ｐ−テルフェニル、クリセン、ベンズピレン、ピレン、ジベンズアントロン、ベンズアントロン、アントラセン、ペリレン、ベンズペリレン、フルオルアンテン、コロネン、キノリン、フェニルキノリン、ベンズキノリン、キノキサリン、ジベンズキノキサリン、ベンズキノキサリン、フタルイミド、ピリジン、フェナジン、ジベンズフェンジン、アクリジン、ベンズアクリジン、およびこれらの化合物の誘導体を含む。有用な脂肪族またはアミン含有のまたは芳香族のエーテル含有の単量体の成分（グループ２）の実例は、テトラメチル−ｐ−フェニレンジアミン、ジメトキシジメチルアニリン、メトキシジメチルアニリン、ジエチルアニリン、ジフェニルメチルアミン、トリエチルアミン、インドール、ジメチルトルイジン、トリ−ｐ−アニシルアミン、ジトリルメチルアミン、トリトリルアミン、トリフェニルアミン、エチルカルバゾール、トリメトキシベンゼン、テトラメトキシベンゼン、およびこれらの化合物の誘導体を含む。芳香族のニトリル受容体単量体成分（グループ３）の実例は、ベンゾニトリル、シアノナフタリン、ジシアノベンゼンおよびこれらの化合物の誘導体を含む。
これらの単量体の成分対のすべては、基材材料、例えばシリコンに結びつけおよび／または共有結合することができる。
本発明の好適な実施形態では、酸素センサ３４はビニルベンゾ［ギ］ペリレンを含む感知層を備え、この感知層は、交差結合のポリアルキル（アリール）ヒドロシロキサンを備えるシリコン基材に共有結合され、このシリコン基材はポリカーボネート支持膜に接着され、また拡散されたカーボンブラックのシリコン基材によって上塗りされる。
本発明の特に好適な実施形態では、センサ２８は、空洞２７の中のカセット１２に取り付けられた多層の薄層として設けられる。イオンセンサ２８とｐＨセンサ３０は、それらが校正の間にカセットの下半分に位置決めされるように、流体チャンバ１８の第１の「入口」部分２０の近くに配置されることが好ましい。これによって、校正の間にセンサ２８と３０が液体にさらされることが保証される。校正の間にセンサ３２と３４を液体内に浸漬する必要性が小さくなる。
代わりに、カセット１２はカリウム、ナトリウム、カルシウムおよびグルコースのためのセンサを含むことができ、この場合これらのセンサは上述のように実質的に同一の化学反応を使用する。例えば、カリウム、ナトリウムおよびカルシウムイオンの検出は、式Ａによる適切なイオン透過坦体のクマロクリプタンドを使用することができ、この場合クリプタンドのケージの寸法は各イオンについて固有である。適切なグルコースセンサは、酵素グルコースオキシダーゼの存在によって修正される上述の酸素センサの任意の１つを備えることができる。グルコース検出は、上述のように、例えば米国特許第５，５１８，６９４号のグルコースの酵素酸化作用の間の酸素減少を根拠とすることができる。以下に説明する一連の光学系の小さな修正によって、これらの代わりのセンサを収容するように測定装置１４を適合することができる。ある用途、例えば心臓血管の血液パラメータモニタでは、両方の型式の測定装置を使用することが有利であるかもしれない。
カセット１２で有用であり得る他のセンサは、例えば、ルテニウム（II）（ジフェニルフェナントロリン）３（ジメチルシリルプロパンスルホン酸塩）２のようなルテニウムに基づく指示薬を、酸素不透過性の基材、例えばポリ（メチルメタクリレート）に固定することによって用意できるような蛍光発光ベースの温度センサを含むことが可能である。
ケーシング１６の穴はｐＨセンサ３０と二酸化炭素センサ３２との間に配置される。サーミスタを収容するウェル３６はケーシング１６に固定され、また穴の上方に延在する。ウェル３６は、流体チャンバ１８の中央部分２４に面するケーシング１６の壁部に接着剤によって接合されるつばを有する帽子形状の構造を有する。適切な接着剤は、ロクタイト株式会社の商標「ＵＶ  Ｃｕｒｅ」の接着剤のようなアクリルウレタン接着剤である。ウェル３６は、厚さ０．００４インチ（０．１ｍｍ）のチタンのような金属と同様の熱伝導率を有する耐食性材料から造ることが好ましい。例えば図５と図６に示したように、ウェル３６は流体チャンバ１８の中央部分２４の中に突出して、チャンバ内の流体との密接な熱接触を行う。
またケーシング１６は、凹部２６を取り囲むと共にケーシング１６の長手軸線から離れた方向に外側方向に延在する概して楕円形状のリム４０を含む。図４を参照して理解できるように、楕円形状の凹部２６と周囲リム４０の主軸は一致し、またセンサ２８、３０、３２、３４とウェル３６の中心に交差して延在し、またケーシング１６と流体チャンバ１８の長手軸線に平行でもある。
半円筒状の整合キー４２はリム４０の内壁に一体接続される。整合キー４２は、ケーシング１６の長手軸線に垂直であると共にセンサ３２とセンサ３４との間に等距離に延在する基準面が、その中央の正反対の面に沿ってもキー４２を二分するように配向することが好ましい。
カセット１２は、取外し自在にケーシング１６を測定装置１４に接続するためにさらに第１の雄のカップリング４４を含む。カップリング４４は、図２と図３に示したようにケーシング１６の長手軸線に対して垂直方向に凸状である概してＵ字形状の構造を有する。カップリング４４はケーシング１６の前述の中央部と、リム４０の外側延在部の方向から離れた方向のケーシング１６から外側方向に延在する向かい合った脚部部分４６とを含む。各脚部部分４６は、それぞれの脚部部分４６の外側に平行である平坦な同一平面の外面４７を有する１対の支持部（例えば図２、図３、図７を参照；図４では省略）を含む。好ましくは、向かい合った脚部部分４６の外面４７はケーシング１６が接近するにつれて互いに近寄り、また互いに関して約２８°から約３２°の範囲の角度で配向されるそれぞれの基準面に沿って延在する。より好ましくは、外面４７は互いに関して約３０°の角度で配向されるそれぞれの基準面に沿って延在する。
フランジ４８は、各脚部部分４６の外部端部に一体接続される。フランジ４８は、ケーシング１６の長手軸線に平行である共通の基準面に位置する。脚部部分４６は若干可撓性であり、また指の圧力の影響を受けて互いに向かってわずかに動くことができるが、指の圧力が解放されると、図面に示したような脚部部分の元の通常の配向に迅速かつ繰り返して戻るのに十分な記憶を有する。
各脚部部分４６の外部の中央端部領域は支持部分の間に位置するウェッジ形状のタブ５０に一体接続される。タブ５０は互いに離れて、また互いに関して約８０°の角度で配向されたそれぞれの基準面に沿ってそれぞれの脚部部分から外側方向に延在する。
さらに、各タブ５０の末端縁部はフランジ４８の延在部の方向に関して２５°の角度で配向された基準面に延在する。タブ５０の最も外側の縁部は、それぞれの脚部部分４６の隣接領域に関して外側方向に離間し、またケーシング１６の長手軸線と、フランジ４８を含む前述の基準面との間にある共通の基準面に位置する。
好ましくは、ケーシング１６は医療等級のポリカーボネートのようなかなり透明なプラスチック材料から造られ、またこのケーシングは最初は別々の２つ以上の部片から構成され、これらは射出成形され、次に互いに接合される。適切なツーピース構造の実例が図７に示されている。図７では、ケーシング１６の１つの部片は凹部２６とリム４０とを含み、また４つのセンサ２８、３０、３２、３４を支承し、また第２の部片は、図示したように脚部部分４７と、入口および出口ポートと、他のエレメントとを含む。部片は超音波圧接、溶剤溶接または接着結合によって互いに接続することが可能である。もちろん、他の構造（一体のワンピース構造またはスリーピース構造）も可能である。
図１および図４−６に示したように、ケーシング１６は第１の部分２０の入口ポートを囲む第１の外部ねじ付き部を有する。第１のねじ部は、チャンバ１８を通して流れる流体の測定パラメータのためにカセット１２を使用する場合、図５に示した雄のＬｕｅｒコネクタ５２のように、雌ねじ付きのＬｕｅｒ型式コネクタと噛合接続するように造ることが好ましい。コネクタ５２は、流体をチャンバ１８に導く可撓性の管５４の部分に締りばめ結合を設けるために肋材強化部分を有する。
第２の雄ねじ部は、第２の流体チャンバ部分２２の出口ポートを囲む。図５に示したように、取付け具５６は第２のねじ部を噛合して収容する雌ねじ部を有する。取付け具５６は、径方向内側に延在するリブ５８を有する後方に延在するカラーを選択的に含む。ケーシング１６は、取付け具５６がケーシング１６から部分的に抜かれる時には常に、通常の状況下で取付け具５６の分離を防止するために、ストッパとして機能すると共にリブ５８に物理的影響を与える第２のねじ部に隣接して径方向外側に延在する取り囲みリブ６０を有する。
また取付け具５６は、チャンバ１８を通して流れる流体のパラメータを測定するために測定装置１４と共にカセット１２が使用される時に、雌のＬｕｅｒコネクタ６２（図５）を噛合して収容するために構成されるもう１つの雌ねじ部を含む。可撓性の管６４の部分は、チャンバ１８を出る流体の流れを導くために、コネクタ６２の肋材強化部に締りばめ関係で接続される。
図６は、センサ２８、３０、３２、３４の校正の間のカセット１２の模範的な目的に関する図面である。校正の間、ガスフィルタ組立体６６は、図５に示したコネクタ５２に置き換わり、また第１の流体チャンバ部分２０の入口ポートを囲むねじ部を噛合して収容する雌ねじ部を有する。ガスフィルタ組立体６６の反対側端部は、部分ねじによって構成されたコネクタを備えるガス入口開口部６８を有する。このコネクタは管コネクタ（図示せず）に結合するように適合され、次に管は校正用ガスの源に接続される。
ガスフィルタ組立体６６は、フィルタ膜７０の円盤形状部分を含む拡大した円筒状の中央ハウジング部を有する。好ましくは、膜７０はオートクレーブによって消毒された（ポリテトラフルオロエチレンのような）疎水性の材料または放射によって消毒された（修正アクリルのような）材料から造られる。適切な修正アクリル材料はＧｅｌｍａｎ  Ｓｃｉｅｎｃｅｓの商標ＶＥＲＳＡＰＯＲＥ「Ｈ」の膜である。嵌め合わせた同心の円形チャネルと交差径方向チャネルの網目が、膜７０の両側に面する壁部全体にわたって設けられ、膜７０の種々の領域のほぼすべてを通して校正用ガスの通過を容易にする。
またガスフィルタ組立体６６はスパージャ管７２の部分を収容する出口を含む。適切な管７２の実例は、ゼウス製品の０．００３インチ（０．０７５ｍｍ）の内径と、０．０１２インチ（０．３ｍｍ）の外径とを有するポリエーテルエステルケトンから造られる管である。プラグ７４はスパージャ管７２を囲み、また封止関係でフィルタ組立体６６の出口にスパージャ管７２を固定する。プラグ７４に適切な材料の実例は、カセット１２が放射線によって消毒されるならばポリカーボネートを含み、またカセット１２がオートクレーブによって消毒されるならばポリアクリレートを含む。
エンドユーザに出荷するために包装される時、カセット１２は、フィルタ組立体６６ならびにキャップ７８（図６）と、流体チャンバ１８の中に収容されるある量の校正流体８０とを備えることが好ましい。出荷目的のためにキャップ７８は封止関係で取付け具５６の出口部の中にぴったりとねじ込まれ、また取付け具５６は、取付け具５６とケーシング１６との間の流体封止を行うために、ケーシング１６に対して締め付けられる（図５に示した配向に示されているように）。図面には示していないが、出荷キャップは、通過および初期操作中に入口開口部６８の中に汚染物質が侵入するのを防止するために、フィルタ組立体６６の外部端部に確実に結合される。
校正の間、カセット１２は図６に示したように垂直、好ましくは鉛直の位置に配向され、また取付け具５６は、ケーシング１６の長手軸線を中心とする円弧内のケーシング１６に関して取付け具５６を回転することによって部分的に抜かれる。このような運動の間、取付け具５６はガス出口ポートを閉じる第１の位置から、またガス出口ポートを開口するか、または通気するための第２の位置に移動する。リブ５８、６０は、ケーシング１６からの取付け具５６の不注意による分離を防止する。ケーシング１６に関して取付け具５６を緩めることによって、ガスは第２の流体チャンバ部分２２から、図６の矢印によって示されるように、ガス出口ポートを通して大気に流れることが可能となる。選択的に、リブ６０の外部周辺壁部は、流体チャンバ１８の上部出口ポートからのガスの放出を容易にするために、ケーシング１６の長手軸線に平行方向に延在する１つ以上のチャネル５９（図１と７参照）を備える。
校正流体８０の量は、校正中のチャンバ１８内の流体８０のレベルが図６に示したように拡張領域部分２５の下方部に交差して延在するように選択されることが好ましい。このようなレベルは、校正流体８０の一部が上部の出口ポートを通して逃れる可能性を小さくするが、流体８０が完全にセンサ２８、３０、３２、３４を完全に覆うことをなお保証する。好適に、拡張領域部分２５のフルスト円錐構造は、チャンバ１８からの流体８０の漏出の可能性を減少させるために、流体８０を通過する校正用ガス泡の破裂を容易にする。さらに、チャンバ部分２４の壁部上の親水性の表面は、センサ２８、３０、３２、３４を通した校正用ガス泡の滑らかな通過を容易にする。選択的に、親水性の表面に加えてまたはその代わりに発泡防止剤を使用することが可能である。
校正段階のさらなる詳細について以下に説明する。校正が終了すると、フィルタ組立体６６はケーシング１６から取り除かれ、また図５に示したコネクタ５２と交換される。さらに、取付け具５６は図５に示したようにその配向に締められ、取付け具５６とケーシング１６との間に耐漏出の流体シールを形成する。図６に示したキャップ７８も取り除かれ、またコネクタ６２（図５）と交換され、またコネクタ６２の外部端部は管６４の部分に結合される。以下により詳細に説明するように、管５４、６４の部分は、流体のパラメータを測定するためにチャンバ１８の中への、またそれから（血液のような）の流体の流動を可能にする。
図１と図５の中に示した測定装置１４は図８−２０にもより詳細に示されている。装置１４は、図９の組立の前に見られる２部分の細長いハウジング２００を含む。２つの部分は、内部かかり付きコネクタによって（スナップ相互組立のために）、またはねじによって保持することができるであろう。好ましくは、ハウジング２００は、ポリカーボネートとアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（「ＡＢＳ」）重合体との混合物のような耐衝撃性の可塑性材料から造られ、また消毒を容易にするために滑らかな外面を有する。選択的に、ハウジング２００の内面は電磁的に両立可能な遮蔽材料が被着される。
測定装置１４は、陽極処理済みアルミのような金属材料から選択的に造られた第２の雌カップリング２０２を含む。カップリング２０２はハウジング２００の長手軸線に対して垂直方向の概してＵ字形状の構造を有する凹部を有する。凹部は、中央の湾曲部２０６によって相互接続された（例えば図１参照）２つの平坦な向かい合った側壁部分２０４を含む。好ましくは、向かい合った側壁部分２０４は湾曲部２０６が接近するにつれて互いに近寄り、また互いに関して約２８°から約３２°の範囲の角度で配向されるそれぞれの基準面に沿って延在する。より好ましくは、側壁部分２０４は、互いに関して約３０°の角度で配向されるそれぞれの基準面に沿って延在する。各側壁部分２０４の外縁部分は、ハウジング２００の長手軸線と平行方向に延在する細長い条溝２０８を有する。
測定装置１４は繊維端子ブロック組立体２１０を含む（例えば図９参照）。繊維ブロック組立体２１０は、図１０に示したように１対の小ねじによって互いに接合された繊維ブロック挿入プレート２１２と繊維ブロック端部プレート２１４とを含む。好ましくは、挿入プレート２１２はポリカーボネートから造られ、またエンドプレート２１４はアルミニウムから造られる。
挿入プレート２１２の下側は図１０に示した４つの小ねじによってカップリング２０２の頂部に固定される。挿入プレート２１２の下側は、ハウジング２００の長手軸線に平行の主軸を有する概して楕円形状の突出部２１６を含む（例えば図１２参照）。突出部２１６は、カセットキー４２の直径よりほんのわずかに大きな直径を有する半円筒状のキー溝２１８を含む。キー溝２１８をその中央の正反対の面に沿って二分する基準面がハウジング２００の長手軸線に垂直であるように、キー溝２１８を配向することが好ましい。
突出部２１６は、噛合して収容されると共にカップリング２０２の湾曲部２０６の中央に位置する楕円形状の開口部を通して延在する側壁を有する。突出部２１６の外側壁部は底面図で楕円形状構造を有し、この構造は、形状面でカセット１２のリム４０の内側壁部の楕円形状構造を補う（例えば図４参照）。
図５は、互いに結合されている時のカセット１２と、測定装置１４の一部とを示している。測定装置１４がカセット１２に接続される時、カセット１２のタブ５０は測定装置１４のそれぞれの条溝２０８の中に収容される。さらにカセット支持部の外面４７は、測定装置側壁部２０４の平坦なそれぞれの向かい合う面に平坦に接触する。理解できるように、カセットケーシング１６に接続した第１のカップリング４４およびハウジング２００に接続した第２のカップリング２０２は、測定装置１４にカセット１２を解放自在に接続するためのコネクタを一緒に形成する。
カセット１２を測定装置１４に組み立てる間、ケーシング１６は突出部２１６の方向に押圧され、またこのような押圧運動の間、ウェッジ形状のタブ５０の外面はカムとして機能し、各タブ５０の外縁がそれぞれの条溝２０８に隣接する時まで、脚部部分４６を内側方向にまた互いに向かって変位させる。タブ５０の外縁が条溝２０８に隣接すると、脚部部分４６の固有のバイアスは脚部部分を広がるようにさせ、またタブ５０の外縁が条溝２０８の中に収容され、これによってカセット１２を測定装置１４に結合するように、スナップのような方法で脚部部分の通常の構造に戻すようにさせる。
突出部２１６は、測定装置１４とカセット１２が互いに接続される時、噛合かつぴったりと凹部２６内に嵌合する外部端部部分を有する。さらに、測定装置１４とカセット１２が互いに接続される時、カセット１２のキー４２は測定装置１４の噛合キー溝２１８内に嵌合する。反対の方法で（すなわち、図５に示したカセット１２の配向から、垂直の基準軸を中心にカセット１２を１８０°配向するような方法で）、カセット１２を測定装置１４に結合する試みが行われた場合、キー４２によって測定装置１４とカセット１２との結合が好適に防止される。
カセット１２は、タブ５０が条溝２０８を消去するまで、互いに脚部部分４６を締め付けて、またカセット１２を装置１４から離れて動かすによって測定装置１４から取り外される。図面には示していないが、測定装置１２からのカセット１２の分離の際にカセットフランジ４８の外縁上のユーザの掴みを補強するために、カップリング２０２の外側にはそれぞれ指先サイズの凹部を設けることが好ましい。凹部は、フランジ４８の中心をタブ５０に近い位置に係合するための位置方向にユーザの指部を案内する際に助けとなる。
繊維端子ブロック組立体２１０は、挿入プレート２１２に溶剤溶接された直立のポリカーボネート管２２０を含み、この管はサーミスタ組立体を収容する。図５と図１０に示したように、サーミスタ組立体は、中央の内部通路とネックダウンされた下方端部部分とを有するサーミスタ支持体２２２を含む。サーミスタ２２４は、サーミスタ支持体２２２の下方端部部分の空洞内に部分的に装着され、また通路を通して延在する１対のリード線を有する。適切なサーミスタの実例はＴｈｅｒｍｏｍｅｔｒｉｃｓの部品番号ＳＣ３０ＢＦ１０３Ａ−Ｌ８である。
ステンレス鋼のような材料から造られるキャップ２２６（図５参照）はサーミスタ２２４を覆い、また支持体２２２の下方端部部分の取り囲み側壁に注封材料によって固定される。キャップ２２６は、隣接した可塑性の材料の熱伝導率に関して高い熱伝導率を有する。（Ｅｐｏ−ｔｅｋのＨ２０のような）注封材料は、キャップ２２６の内面とサーミスタ２２４の外面との間の空間をほぼ充填し、またキャップ２２６とサーミスタ２２４との間の熱伝達を容易にする。
支持体２２２は管２２０の概して円筒状の内部通路の中に収容され、また支持体２２２の周辺条溝の中に配置されたＯリング２２８は液密封止を行う。支持体２２２は、管２２０の噛合ねじ部内にねじ込まれる上部ねじ部を有する保持器２３０によって管２２０の通路内に保持される。
管２２０の通路は、その下方端部の近くで若干より小さな直径に狭くなり、また図５に示した環状肩部２３２を備える。支持体２２２は、肩部２３２の下の領域の管通路の内径よりも大きな外径を有する上部の円筒状の取り囲みリブ２３４を含む。さらに、螺旋圧縮ばね２３６（図１０も参照）は保持器２３０の下方端部と、リブ２３４の上方対向の環状壁部との間に延在し、それらを支える。ばね２３６は、測定装置１４がカセット１２に結合されていない時にリブ２３４が肩部２３２に支えられるように、耐えられる程度に図５の下方方向に支持体２２２にバイアスをかける。
カセット１２と測定装置１４が互いに結合されていない時、サーミスタキャップ２２６の下方端部は、図５では、凹部２６の頂部面に関してカセット１２のウェル３６の深さよりも深い距離でプレート２１２の底部下に突出する。したがって、カセット１２が測定装置１４に結合されている時、キャップ２２６はウェル３６の底部に接触し、また支持体２２２をばね２３６のバイアスに対抗して上方方向に付勢する。カップリング４４とカップリング２０２が互いに接続されると、ばね２３６は、キャップ２２６の底部をウェル３６の底部との密接した接触位置に保持する傾向を有し、キャップ２２６とウェル３６との間の有効接触面積を増加し、また熱抵抗を減らす。チャンバ１８の中央部分２４の流体からの通路に沿った、ウェル３６とキャップ２２６との間のジョイントに交差した、また最終的にサーミスタ２２４への熱伝達を改良するために、ウェル３６の内部構造はキャップ２２６の外部構造に対して若干相補的であることが好ましく、また密接に相補的であることがより好ましい。
図１２を参考にすると、挿入プレート２１２は、突出部２１６を通して延在すると共に楕円形状の突出部２１６の主軸に沿って離間関係で配設された４つの穴２３８、２４０、２４２、２４４を含む。さらに底部プレートは、突出部２１６から離間した３つの穴２４６、２４８、２５０を含み、これらの穴は挿入プレート２１２の上部の外部端部部分上に配置された隆起プラットホーム２５２（図１０と図１３参照）を通して延在する。図１３に示したように、光学的基準材料から造られた円盤２５４は穴２４８に配置され、また穴２４８の下方ねじ部内にねじ込まれた止めねじ２５６によって穴２４８の肩部に固定される。光学的基準円盤２５４は好ましくは（ポリカーボネート内の０．００２重量％の蛍光材料のような）螢光材料から造られる。適切な蛍光材料は、Ｂａｙｅｒの商標「ＭＡＣＲＯＬＵＸ  １０ＧＮ」材料のような高い量子効率の蛍光染料である。
穴２４６、２５０は穴２４８と同一であり、また各穴は止めねじ２５６と類似の止めねじと、光学的基準円盤２５４ａ、２５４ｂ（図１５に番号のみ表示）とを収容する。穴２４６の光学的基準円盤２５４ａは光学的基準円盤２５４と同一である。穴２５０の光学的基準円盤２５４ｂは光学的基準円盤２５４と類似しているが、その代わりにポリカーボネート内に溶解した０．００３５重量％の蛍光材料から造ることが好ましい。
繊維端子ブロック組立体２１０の端部プレート２１４は図１４に番号付けした９つの穴２５８−２７４を有する。穴２５８−２７４は、各列に３つの穴を有する３列の配列で配設される。穴２５８−２７４ならびに穴２３８−２５０は、１束の光ファイバの端部を囲むフェルールを収容するように適合される。模範的なフェルールが図１３の数字２７６によって示されている。穴２４６−２５０の中に収容されるフェルールに適切な材料の実例は、黄銅またはステンレス鋼である。穴２３８−２４４の中に収容されるフェルールに適切な材料の実例はステンレス鋼であり、また穴２５８−２７４の中に収容されるフェルールに適切な材料の実例は、黄銅またはアルミニウムである。選択的に、底部プレートのプラットホームは３つのネジ付きの小さな開口部（図１０と図１３参照）を含み、その各々は穴２４６、２４８、２５０の１つに交差する。それらの小開口部は、組み立てを容易にするために隣接穴２４６、２４８、２５０のフェルールをプラットホームに固定する小さな止めねじ（図示せず）をねじ込み式に収容するように、それぞれ適合される。
繊維端子ブロック組立体２１０はいくつかの束の光ファイバを含む。光ファイバの束は、説明のために束の模範的な網目を図９（正確に図示せず）に示している以外、すべての図面から省略する。種々の光ファイバ束の概略図が図１５に示され、また穴２３８−２５０と、穴２５８−２７４との間の光ファイバ束の真に好適な種々の通路を示している。
より詳細に、また図１５を参考にすると、繊維端子ブロック組立体２１０は、穴２４０と穴２６０との間に延在する第１の束の光ファイバ２８０と、穴２４０と穴２７０との間に延在する第２の束の光ファイバ２８１と、穴２４６と２７０との間に延在する第３の束の光ファイバ２８２と、穴２４２と穴２７０との間に延在する第４の束の光ファイバ２８３と、穴２４２と穴２５８との間に延在する第５の束の光ファイバ２８４と、穴２４６と穴２６４との間に延在する第６の束の光ファイバ２８５と、穴２４４と穴２６２との間に延在する第７の束の光ファイバ２８６と、穴２４４と穴２７４との間に延在する第８の束の光ファイバ２８７と、穴２５０と穴２７４との間に延在する第９の束の光ファイバ２８８と、穴２５０と穴２６６との間に延在する第１０の束の光ファイバ２８９と、穴２４８と穴２２６との間に延在する第１１の束の光ファイバ２９０と、穴２４８と穴２７２との間に延在する第１２の束の光ファイバ２９１と、穴２３８と穴２７２との間に延在する第１３の束の光ファイバ２９２と、穴２３８と穴２６８との間に延在する第１４の束の光ファイバ２９３と、を含む。
種々の束２８０−２９３の各束に適切な光ファイバは、Ｓｃｈｏｔｔ  ＬＦ５またはＦ２のコアガラス、Ｓｃｈｏｔｔ  ８２５０のＣｏｒｎｉｎｇ７０５６または７０５２の被覆ガラスおよび０．００００８から０．０００１２インチ（２−３ミクロン）の被覆厚さの被覆ガラス付きの０．００２２インチ（５６ミクロン）の呼び外径を有するファイバである。必ずしも必要ではないが、種々の束２８０−２９３の光ファイバはすべて同一であることが好ましい。もちろん、他の型式のファイバが可能であり、また束２８０−２９３の各束のファイバ数は上述の説明と異なることが可能である。
光学開口を設ける目的でファイバ束の端部を（フェルール２７６のような）フェルールの中に固定するために、商標「Ｅｐｏ−ｔｅｋ」の光学的エポキシＮｏ．３０１または３０１−２のような光学的接着剤を使用することが好ましい。束２８０−２９３は好ましくは螢光を発しない光学的に不透明な堅いプラスチックまたは弾性ゴム材料で被着される。図１５に概略的に示したように、１つのフェルールの中に収容された光ファイバがファイバの反対側端部の異なったフェルールに通じることが可能となるように、束２８０−２９３のいくつかの端部は二股部分を設けるために混合される。
さらに、各光学開口の光ファイバはランダム化される（すなわち各光学開口のファイバは、ファイバが二股部分を通過する場合にも空間的に充分に混合される）。例えば、０．０２０インチ（０．５ｍｍ）以上の直径を有する、束２８０、２８１のいずれかを源とするファイバが３本未満の円形領域が存在しないように、穴２４０の光学開口のファイバはランダム化される。
各束２８０−２９３の中央領域に適切な光ファイバ数の実例が表Ｉに設定されている。（本出願の目的のために、「中央領域」とは、その端部と任意の二股部分との間の位置においてその長手方向に沿った束の中央部を意味する）。表IIは、穴２３８−２５０と２５８−２７４の各穴に配置されたフェルール内の光ファイバの目標数と、（１つ以上の束に源を有するファイバを含むことが可能である）光学開口の総直径とを示している。表Ｉと表IIの値は、上述のように５６ミクロンの外径と、７０％のパッキングフラクション（すなわち、ファイバによって占められる領域÷光学開口の総円面積）とを有する光ファイバを根拠としている。小さな光ファイバは組立中に数えることが難しいので、製造業者は、見積もりによって束の中の光ファイバの数をより迅速に決定するために、光ファイバの数を数える代わりに１束の直径を測定する方法を選択することが可能である。
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測定装置１４は、ブロック３０２と９つのレンズ副組立体３０４−３１２とを含むレンズ組立体３００（図１６のみで番号付け）を有する。ブロック３０２は、各列が３つの空洞を有する３つの列に対称的に配設された９つの円筒状の空洞を有し、またレンズ副組立体３０４−３１２の１つは各空洞の中に収容される。ブロック３０２は、金属と同様の熱伝導率を有する材料から造ることが好ましい。適切な材料の実例はアルミニウムである。またブロック３０２は適切な熱伝導率を有するセラミック材料から造ることができる。
３１０、３１１、３１２の番号のレンズ副組立体は励起レンズ副組立体であり、また副組立体３１２は模範的な目的で図１６に分解図で示されている。副組立体３１２は第１の光学保持器３１４と、第１の保持器３１４と同一の第２の光学保持器３１６を含む。保持器３１４、３１６が図１０に示した方法で互いに接続される時、保持器３１４、３１６の内壁部は、中央の縦方向の基準軸３２０を有する若干円筒状の全体構造を有する細長いチャンバ３１８を一緒に形成する。
第１の保持器３１４のみが図１７−１９に示されている。保持器３１４は、第１のチャンバ部分３２２（図１７と図１８）と、第２のチャンバ部分３２４と、第３のチャンバ部分３２６と、第４のチャンバ部分３２８とを画定する内壁部を有する。保持器３１４、３１６が図１０に示した方法で互いに接続される時、保持器３１４、３１６の第１のチャンバ部分３２２は（以下に詳細に説明するように）発光ダイオードを包み隠すための形状を有する概して円筒状の光入口ポートを形成する。第２のチャンバ部分３２４は光学フィルタを収容するための概して円筒状の副チャンバを形成し、第３のチャンバ部分３２６は光学レンズを収容するための副チャンバを形成し、また第４のチャンバ部分３２８は概して円筒状の光出口ポートを形成する。小さな円筒状の開口部は光入口ポートと光学フィルタ副チャンバとの間に延在し、またそれらを連通させる。また第２の小さな円筒状の開口部は光学フィルタ副チャンバとレンズ副チャンバとの間に延在し、またそれらを連通させる。
チャンバ部分３２４、３２６を画定する保持器３１４の壁部は、それぞれ１つ以上のリブ３３０の第１組に接続される。図面に示した実施形態では、第１組は中心軸３２０に対して平行方向に延在する２つの離間したリブ３３０を含む。リブ３３０（例えば図１８参照）の各々はそれぞれのチャンバ部分３２４、３２６の全長に延在することが好ましく、また図１９ａにより詳細に示した最も外側の変形可能な先端部分３３２を有する。変形可能な先端部分３３２はエラストマであるか（すなわち、先端部分は、変形を引き起こす力が除去された後にその元の形状に自分で戻る）または非エラストマであることが可能である。
また保持器３１４は１つ以上のリブ３３４の第２組を含む。図面に示した実施形態では、第２組のリブ３３４は、第４のチャンバ部分３２８に直接隣接した第３のチャンバ部分３２６の径方向壁部に沿って配置される単一のリブから構成される。リブ３３４は図１７と図１７ａに示したように側面図で三角形の全体構造を有し、同時に、図１７ａと図１７ｂに拡大図示した最も外側の変形可能な（エラストマか、または非エラストマ）先端部分３３６を有する。
また第２のチャンバ部分３２４と第３のチャンバ部分３２６は、中心軸３２０に垂直の基準面の中に延在する１つ以上のリブ３３８の第３組を含む。６つのリブ３３８が図１７−１９に示した実施形態に示されている。リブ３３８の内の４つのリブは第２のチャンバ部分３２４に配置され、また１対のリブ３３８が中心軸３２０に垂直の第１の共通基準面に延在し、また他の１対のリブ３３８が中心軸３２０に垂直の第２の基準面に延在するように、対向形態で配設される。２つの残りのリブ３３８は第３のチャンバ部分３２６に配置され、また中心軸３２０に垂直のもう１つの共通基準面に延在する。模範的なリブ３３８が図１７ｃに拡大図示され、また各リブ３３８は、エラストマであるか、または非エラストマであることが可能である最も外側の変形可能な先端部分３４０を含む。
保持器３１４は、１対のペグ３４２と１対の整合穴３４４とを有する対称の正反対の壁部を有する。１つのペグ３４２と１つの穴３４４は、中心軸３２０に垂直の共通面に延在する平行の中央基準軸を有する。同様に、他のペグ３４２と他の穴３４４も、中心軸３２０に垂直であるが、他のペグ３４２と穴３４４の中心軸を含む前述の基準面から離間した共通面に延在するそれぞれの中央基準軸を有する。
また第３のチャンバ部分３２６を画定する壁部は、中心軸３２０を中心とする半円形の通路に延在する環状の面取りした壁部３４６を含む。したがって、レンズ副チャンバは、概して円筒状の部分と、中心軸３２０と同一直線上の共通の中心軸を有する位置合わせしたフルスト円錐部分とを含む全体構造を有する。保持器３１６は保持器３１４と同一であるので、保持器３１６の詳細な説明は行わない。
保持器３１４、３１６が図１０に示した方法で互いに接続される時、保持器３１４のペグ３４２は保持器３１６の穴３４４の中に収容され、また保持器３１６のペグ３４２は保持器３１４の穴３４４の中に収容される。好ましくは、ペグ３４２と穴３４４の少なくとも１つの噛合対は、他方の端部よりも副組立体３１２の一方の端部により近接している。したがって、第１のチャンバ部分３２２が互いに向かい合わず、その代わりに反対側端部に配置されるような方法で、保持器３１４、３１６を互いに接続する試みが行われるならば、保持器３１４、３１６の端部は位置合わせされず、また保持器３１４、３１６が互いに関して適切に配向されなかったという容易に識別できる視覚表示を組立者に提供する。
平凸レンズ３４８（図１６と図１６ａ参照）は第３のチャンバ部分３２６内に収容され、また外周の円筒状壁部３５０を有する円筒状部分と、部分球面の構造の外壁３５２を有する凸状のドーム形状の部分とを含む。ドーム形状の部分の中央の正反対の軸と円筒状部分の中心軸は、レンズ３４８の光軸として既知の共通の基準軸に沿って位置する。適切なレンズの実例は、Ｅｄｍｕｎｄ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃの部品番号４５０７８のように６ｍｍの焦点距離と６ｍｍの直径とを有する。好ましくは、第３のチャンバ部分３２６の面取りした壁部３４６の配向（中心軸３２０に関して）は、保持器３１４、３１６が互いに組み立てられる時に部分３４６が外壁３５２に接触する領域における外壁３５２の係合領域の配向（ドーム形状部分の中心軸に関して）と若干類似している。
組立中、また保持器３１４、３１６がレンズ３４８の周囲で閉じられる時、円筒状壁部３５０は締りばめ関係でリブ３３０、３３４、３３８と接触する。保持器３１４、３１６が完全閉鎖の互いに接続された配向に近づくにつれ、レンズ副チャンバ内の先端部分３３２、３３６、３４０はつぶれて変形し、一方レンズ３４８にそれぞれの力を特定の方向に及ぼす。より詳しくは、保持器３１４、３１６が閉じられるにつれ、リブ３３０、３３８の第１と第３組の先端部分３３２、３４０は、中心軸３２０に向かって径方向内側方向に力をレンズ３４８に導く。一方第２組のリブ３３４の先端部分３３６は、中心軸３２０に向かって径方向内側方向に延在するベクトル成分と、面取りした壁部３４６に向かう方向に中心軸３２０に平行に延在するベクトル成分とを有する力をレンズ３４８に導く。
第３のチャンバ部分３２６に配置されたリブ３３０、３３４、３３８の配向は、レンズ３４８の光軸が中心軸３２０と平行に、好ましくは正確に同一線上に整合されるように、レンズ３４８を適切な同心関係に導くように選択される。保持器３１４、３１６が互いに閉じられるにつれ、レンズ３４８の光軸はリブ３３０、３３４、３３８によって必要に応じて移動され、また中央基準軸３２０と一致する位置にもっていかれる。リブ３３４は、ドーム形状の外壁３５２を、面取りした壁部３４６にぴったり接触した位置に付勢する。またリブ３３４は、レンズ３４８を壁部３４６に枢着するのに十分な力をレンズ３４８に及ぼし、また保持器３１４、３１６が閉じられると、後面が中心軸３２０に対して正確に垂直になるように、光出口ポート３２８の隣の円筒状レンズ部分の後部平坦面をある配向に移動させる。保持器３１４、３１６が閉じられるにつれ、リブ３３０、３３８は、レンズ３４６の光軸が中心軸３２０と同一直線となるように、レンズ３４８を横方向に移動するように機能する。
保持器３１４、３１６が閉じられるにつれ、変形可能な先端部分３３２、３３６、３４０は、レンズ３４８の構造（およびすべての表面凹凸）を収容し、またレンズ３４８を所定の位置に固定するように常温で流れる。またこのような変形可能な先端部分３３２、３３６、３４０（可塑性の保持器３１４、３１６の他の領域とともに）は、レンズ組立体３００または測定装置１４が衝撃または振動を受けた場合にレンズ３４８を損傷から保護する傾向を有する。
保持器３１４、３１６の第２のチャンバ部分３２４は光学フィルタ３５４を収容するように適合される。模範的な目的で、図１０の中に示されるフィルタ３５４は中心軸で円筒状の構造を有する。保持器３１４、３１６が閉鎖した相互結合配向に向かって移動されるにつれ、第２のチャンバ部分３２４に配置されたリブ３３０の先端部分３３２および第２のチャンバ部分３２４に配置されたリブ３３８の先端部分３４０はつぶれて変形し、またフィルタの中心軸が副組立体３１２の中心軸３２０と同一直線になるような配向にフィルタ３５４を付勢する。保持器３１４、３１６が完全に閉じると、リブ３３０、３３８はぴったりとフィルタ３５４の円筒状の側壁に係合し、また所定の位置に確実に前記フィルタを保持する。
互いに閉じられた時に保持器３１４、３１６は、副組立体３１２を収容するブロック３０２の穴の内径に好ましくは非常に近いかまたは同一である直径を有する滑らかな円筒状の外面を形成する。より好ましくは、互いに組み立てられた時に保持器３１４、３１６によって設けられる円筒状の外面は、ブロック３０２と副組立体３１２との間にわずかな締りばめを確立するために、副組立体３１２を収容するブロック３０２の穴よりもわずかに大きい。副組立体３１２が穴の中に収容されると、保持器３１４、３１６は、接着剤、固定装置または類似物を必要とすることなく互いに組み立て維持される。しかし、代わりにブロックの中に保持器３１４、３１６を保持するために接着剤または機械式固定装置を設けることができるであろう。
保持器３１４、３１６の各々は、一体成型され、またＡＢＳ重合体またはＡＢＳ重合体とポリカーボネートとの混合物のようなかなり柔らかい変形可能な可塑性材料から造ることが好ましい。適切なＡＢＳ重合体の実例はＴＡＩＴＡＬＡＣのｎｏ．８５４０Ｈである。材料は限定された常温流れを有するが、光学コンポーネントを所定の位置に確実に保持するのになお十分な伸縮性を有することが好ましい。
選択的に、先端部分３３２、３３６、３４０または代わりにリブ３３０、３３４、３３８全体は、保持器３１４、３１６の残部の可塑性材料の弾性係数よりも高い弾性係数を有する可塑性材料から造られる。例えば、保持器３１４、３１６の材料の残部とは異なった材料から造られた先端部分３３２、３３６、３４０を設けるために、挿入成型を使用することができるであろう。いずれにしろ、先端部分３３２、３３６、３４０および／またはリブ３３０、３３４、３３８全体の材料は、各先端部分３３２、３３６、３４０が温度変動の繰り返しサイクルの後でもレンズ３４８および／またはフィルタ３５４にぴったりと係合し、またそれらの上に力を保持するように選択される。保持器３１４、３１６は、種々の副組立体３０４−３１２のレンズ３４８とフィルタ３５４の温度がブロック３０２の温度変動期間の間にもほぼ同一であるという保証を強めるために、ブロック３０２の材料の熱伝導率よりも小さな熱伝導率を有する材料から造ることが好ましい。
励起レンズ副組立体３１０、３１１は光学フィルタを例外として励起レンズ副組立体３１２と同一である。特に、副組立体３１２の光学フィルタ３５４は０．２５インチ（６ｍｍ）の全径と、０．１４５インチから０．１７５インチ（３．６から４．４ｍｍ）の長さとを有し、３９８ｎｍの中心波長の通過帯域を有し、また３８５ｎｍと４１０ｎｍの波長でピーク伝送の５０％を伝送する。副組立体３１１の光学フィルタは、副組立体３１１の光学フィルタが４１３ｎｍの中心波長の通過帯域を有し、また４００ｎｍと４２５ｎｍの波長でピーク伝送の５０％を伝送するという点を除いて、フィルタ３５４と同一である。副組立体３１０の光学フィルタは、副組立体３１０の光学フィルタが４７５ｎｍの中心波長の通過帯域を有し、また４６０ｎｍと４９０ｎｍの波長でピーク伝送の５０％を伝送するという点を除いて、フィルタ３５４に同一である。副組立体３１０、３１１の他の観点は副組立体３１２と同一であり、したがって副組立体３１０、３１１の詳細な説明は行わない。
しかし、レンズ副組立体３０４−３０９は放射レンズ副組立体であり、また図１６の分解図に示した副組立体３０４を参照して理解できるように、励起レンズ副組立体３１０−３１２とは若干異なっている。副組立体３０４は、以下に説明する違いを除いて保持器３１４、３１６と実質的に類似した２つの保持器３１４ａ、３１６ａを含む。保持器３１４ａのみが図２０と図２１に示されている。保持器３１４ａ、３１６ａは同一であり、したがって保持器３１４ａを詳細に説明することで保持器３１６ａの説明に十分に足りる。保持器３１４ａは、第１のチャンバ部分３２２ａと、第２のチャンバ部分３２４ａと、第３のチャンバ部分３２６ａと、第４のチャンバ部分３２８ａと、第５のチャンバ部分３２９ａとを画定する内壁部を有する。保持器３１４ａ、３１６ａが互いに接続される時、第１のチャンバ部分３２２ａは概して円筒状の光入口ポートを形成し、第４のチャンバ部分３２８ａは概して円筒状の光出口ポートを形成する。さらに保持器３１４ａ、３１６ａが閉じられる時、第２のチャンバ部分３２４ａは、副組立体３１２のフィルタ副チャンバと類似の光学フィルタ３５４ａを収容するために概して円筒状のフィルタ副チャンバを形成し、また第３のチャンバ部分３２６ａは、副組立体３１２のレンズ副チャンバと類似の光学レンズ３４８ａを収容するために第１のレンズ副チャンバを形成する。保持器３１４ａ、３１６ａが閉じられる時、第５のチャンバ部分３２９ａは、副組立体３０４の第１のレンズ副チャンバと類似の光学レンズ３４９ａを収容するために第２のレンズ副チャンバを形成するが、第２のレンズ副チャンバは副組立体３０４の中央基準軸に関して第１のレンズ副チャンバの配向から１８０°反対に配向される。
保持器３１４ａは第１、第２、第３組のリブ３３０ａ、３３４ａ、３３８ａをそれぞれ有し、これらは副組立体３１２の第１のリブの組３３０、第２のリブの組３３４、第３のリブの組３３８と同一であることが好ましい。その結果、保持器３１４ａ、３１６ａが閉じられるにつれ、リブ３３０ａ、３３４ａ、３３８ａは、一旦組み立てられると、レンズ３４８ａ、３４９ａの光学軸と、フィルタ３５４ａの中心軸とを副組立体３０４の中心軸に平行に整列、好ましくは同一直線に整列させるために必要に応じて、レンズ３４８ａ、３４９ａならびにフィルタ３５４ａを移動させるように機能する。また保持器３１４ａ、３１６ａは、保持器３１４、３１６のペグ３４２と穴３４４と類似した２つのペグと２つの噛合穴とをそれぞれ有する。しかし、各々の保持器３１４ａ、３１６ａの各側面上のペグと穴は、保持器３１４、３１６の一方が保持器３１４ａ、３１６ａの一方に偶然に接続されるという可能性を減らすために、中心軸３２０に対して平行方向の保持器３１４、３１６のペグ３４２と穴３４４との間の間隔と若干異なる距離だけ、互いに離間していることが好ましい。
放射レンズ副組立体３０５−３０９は、光学フィルタを除いて放射レンズ副組立体３０４とそれぞれ同一である。特に、副組立体３０４の光学フィルタ３５４ａならびに副組立体３０５、３０７用の光学フィルタは、副組立体３０４、３０５、３０７のフィルタが５５０ｎｍの中心波長の通過帯域を有し、また５１５ｎｍと５８５ｎｍの波長でピーク伝送の５０％を伝送するという点を除いて、上述のフィルタ３５４とそれぞれ同一である。レンズ副組立体３０６は、副組立体３０６の光学フィルタが４８５ｎｍの中心波長の通過帯域を有し、また４５０ｎｍと５２０ｎｍの波長でピーク伝送の５０％を伝送するという点を除いて、フィルタ３５４と同一の光学フィルタを有する。副組立体３０８、３０９の光学フィルタは、副組立体３０８、３０９の光学フィルタが５００ｎｍの中心波長の通過帯域を有し、また４６５ｎｍと５３５ｎｍの波長でピーク伝送の５０％を伝送するという点を除いて、フィルタ３５４と同一である。副組立体３０４のレンズ３４８ａ、３４９ａならびに副組立体３０５−３０９の対応するレンズは、それぞれ上述のレンズ３４８と同一である。
保持器３１４、３１４ａ、３１６、３１６ａは、それらが単にレンズ３４８、３４８ａ、３４９ａとフィルタ３５４、３５４ａとを適切に整合して固定するだけでなく、さらに詳細に以下に説明するように発光ダイオードとフォトダイオードとを収容するために組込み式の開口を提供するので、重要な利点を提供する。さらに、保持器３１４、３１４ａ、３１６、３１６ａは、隣接した光学開口のために適切な寸法の成型された組込み式の光入口ポートと光出口ポートとを備える。保持器３１４、３１４ａ、３１６、３１６ａは、（例えば、レンズ、フィルタおよび座金がワンピースハウジングの円筒状のチャンバの中に順次落とされる従来のレンズ組立体のような）他のレンズ組立体に一般的なガスケットまたは座金を必要とすることなく、種々のコンポーネントの製造と組立のために、廉価でなお簡単かつ効率的な手段を提供する。
当業者は、噛合保持器と光学式ブロックの構想が、双眼鏡、望遠鏡および類似物のような他のレンズ組立体のためにも使用可能であることを認識するであろう。さらに、レンズおよび／または光学フィルタを所定の位置にまた保持器の１つと一体化して成型することによって、有用な組立体を設けることが可能である。他の代替例として、例えば双眼鏡用にしばしば設けられる折り畳みまたはオフセット光学軸を提供するために、保持器を製造することができるであろう。ブロックと保持器との間の急速熱伝達が所望とされる用途（例えば、レンズコンポーネントが加熱される組立体の中）で組立体が使用されるならば、保持器はプラスチック以外の材料から造ることができ、また保持器とブロックとの間に熱注封材料を配置することができるであろう。
本発明では上に詳細に述べたようなレンズ組立体３００が好適であるが、保持器を互いに保持し、また望むならグループとして副組立体を一緒に保持するためにも、ブロック３０２を省略し、また他の構造を設けることによって、代わりのレンズ組立体を組み立てることが可能である。例えば、リングまたはスナップ作用クリップは各対の保持器を互いに保持するために組み立てることが可能であり、また骨組、格子、ストラッピングまたは他の構造部は保持器の組立対を保持器の他の組立対に保持するために設けることが可能である。選択的に、保持器の各組立対の形状は、隣接した保持器対の間に平坦で対向した接触を確立し、またエアギャップを避けることが望まれる場合には（例えば、熱伝達を容易にすることが望まれるように）、六角形、正方形、長方形または三角形のような円筒状以外の形状であることが可能である。
もう１つの選択として、各保持器は、その副組立体の他の保持器にかみ合うか、または他の副組立体の保持器にかみ合うための構造（スナップ作用のペグまたはタブまたはほぞ穴結合構成のような）を設けることが可能である。追加の選択として、いくつかの異なった副組立体のためにいくつかの保持器を並列関係で一配列として互いに一体成型することが可能であり、次に前記配列は、さもなければ個別に取り扱われるかもしれない部品数を減らすために、光学コンポーネントを各副組立体チャンバ内の所定の位置に置いた後に類似のアレイに接続される。例えば、図１６の保持器３１６と類似の３つの保持器を一体成型し、次に図１６の保持器３１４と類似の３つの保持器に組み立てることができるであろう（上述のように、選択的に各保持器３１４は各保持器３１６と同一である）。さらには、１つの列の保持器の背部は、任意のレンズ組立体の部品数をさらに減らすために、隣接した列の保持器の背部に一体成型することができるであろう。さらに、このような保持器の組立対は、上述のような六角形、正方形、長方形、三角形または類似形状のような円筒形状以外の形状を有することができるであろう。
測定装置１４は電気組立体４００も含み（例えば図９参照）、この組立体は、電気光学副組立体４０２と、プリント回路基板と基板上に装着した種々の電子部品とを有するプリント回路基板副組立体４０４とを含む。電気光学副組立体４０２は、各列に３つの凹部４０８を有する２つの列に配設された若干楕円形状の６つの凹部４０８を有する結合プレート４０６（図２２も参照）を含む。また結合プレート４０６は、３列の各列に３つの凹部を有する９つの凹部の配列が凹部４０８、４１０によって形成されるように、単一の列に沿ってまた凹部４０８と段組整列して配設された３つの円形の凹部４１０を含む。
好ましくは、結合プレート４０６の少なくとも一部分はエラストマ材料から造られることが好ましい。１つの実例として、結合プレート４０６は、ポリウレタンまたはシリコンのような伸縮性の材料で覆われているか、または部分的に覆われているアルミニウム基板を含むことが可能である。選択的に、基板は凹部４０８、４１０に対応する凹部を形成し、またエラストマ材料の層は各凹部の中に収容される。選択的に、エラストマ材料は金属基板の４つの縁部を通過して延在し、またレンズ組立体３００と離れて対向する金属基板の平坦な後面の全範囲を覆う。エラストマ材料は非導電性であり、また電気リード線用に設けられた金属内の穴と位置合わせしているが、その穴よりも若干小さな穴を有することが好ましい。したがって、リード線はアルミニウム基板と接触しないように維持される。
電気光学副組立体４０２は３つの発光ダイオードまたは「ＬＥＤ」４１２を含み（図８と図１０参照）、その各々は凹部４１０のそれぞれの１つにぴったりと収容される円形基部を有する。また各ＬＥＤ４１２は、副組立体３１０−３１２のそれぞれの保持器の第１のチャンバ部分によって形成された光入口ポートにぴったりと相補的に収容されたドーム形状部分を有する。また副組立体３１０−３１２の保持器は、対応するＬＥＤの円形基部の残部を収容するために円形の空洞（例えば図１７と図１８の空洞３２３を参照）を有する。適切なＬＥＤの実例はＮｉｃｈｉａの部品番号ＮＬＰＢ−５００または代わりにレーザダイオードのようなガリウム窒化物のＬＥＤである。
また電気光学副組立体４０２は６つのソリッドステートの光検出器またはフォトダイオード４１４を含み、その各々は凹部４０８のそれぞれの１つに部分的にまたぴったりと収容されたボデーを含む。フォトダイオード４１４はシリコンフォトダイオードまたはアバランシェフォトダイオードであることが可能である。適切なシリコンフォトダイオード４１４の実例はＨａｍａｍａｔｓｕの部品番号Ｓ１１３３−１４である。ＬＥＤ４１２とフォトダイオード４１４はそれぞれ結合プレート４０６のそれぞれの穴を通して、特に金属基板および上述のようなエラストマ材料の穴を通して延在する１対のリードを含む。
１対の小ねじ４１６（図１０参照）は、プリント回路基板の折り曲げ部分を通して、結合プレート４０６のそれぞれの穴４１８（図２２参照）を通して、ブロック３０２のそれぞれの穴４２０（図１６参照）を通して延在し、また繊維ブロック端部プレート２１４の噛合してねじ切られた穴４２２（図１４参照）の中にねじ込まれる。ブロック３０２は、組立を容易にする挿入プレート２１４のそれぞれの穴４２６（図１４参照）の中に収容された１対の突出した平行の整列支柱４２４も備えることが好ましい。ねじ４１６が挿入プレート２１４の中に一旦締められると、生じるかもしれない物理的な衝撃力を測定装置１４が受けた時に常に、例えば測定装置１４が偶然に落ちた時に常に電気組立体４００の損傷を防止するのに役立つ降伏可能な層が、結合プレート４０６の基板の上方に延在する伸縮性の材料によって設けられる。
例えば図９に示したように、結合プレート４０６の周縁部分は光学ブロック３０２とプリント回路基板副組立体４０４の隣接した領域から外側方向に突出する。結合プレート４０６の周縁部分は２つの部分のハウジング２００のチャネル４２８内に収容される。カップリング４０６の突出周縁部分とチャネル４２８との組み合わせによって、レンズ組立体３００と電気組立体４００のための安定した装着支持が設けられる。またプリント回路基板副組立体４０４を囲むハウジング２００内の領域から、レンズ組立体３００と繊維ブロック組立体２１０とを含むコンポーネントの残部を囲むハウジング２００内の領域へのさもなければ流れるであろう対流熱の量を減らすのに役立つ。
プリント回路基板副組立体４０４は、リモートモニタ４３２（図２４参照）から電源クロックタイミング信号と指示信号とを受信する制御器４３０（図２３参照）を含む。可撓性電気ケーブル４３４の（図８）は制御器４３０とモニタ４３２とを操作自在に相互接続する。しかし、もう１つの選択として、電気組立体４００にはハウジング２００の中またはそれに隣接して配置されたバッテリによって電源を供給することが可能であり、また電気ケーブル４３４は、１束の光ファイバに、または無線周波数または光学的周波数信号を供給する装置のような遠隔測定通信装置に置き換えることが可能である。
副組立体４０４のプリント回路基板は図８−図１０に示したように長方形の箱のような構造の中に折り込まれる。箱のような構造は、電子コンポーネントが基板上に装着された空間を囲む４つの側面部分と２つの端部部分とを含む。このような構造は電子コンポーネントに好適な電気的遮蔽を設け、またコンポーネントをＬＥＤからある程度熱的に隔離するのに役立つ。
制御器４３０は３つの駆動装置４３６に電気的に接続され（接続は図示せず）、次に、駆動装置はＬＥＤ４１２の対応する１つにそれぞれ電気的に接続される。駆動装置４３６は順次対応してそれぞれのＬＥＤ４１２に電圧を印加する。
プリント回路基板副組立体４０４は図１５ならびに図２３に示した３つのアナログ／デジタル信号変換器４３８、４３９、４４０を含む。適切なアナログ／デジタル変換器はＢＵＲＲ−ＢＲＯＷＮのカタログ番号ＤＤＣ１０１である。図１５に概略的に示したように、変換器４３８は、レンズ副組立体３０５と３０６に関連したフォトダイオード４１４に電気的に接続され、変換器４３９は、レンズ副組立体３０７と３０８に関連したフォトダイオード４１４に電気的に接続され、また変換器４４０はレンズ副組立体３０４、３０９に関連したダイオード４１４に電気的に接続される。さらに、信号アンプまたは演算増幅器４４２（Ａｎａｌｏｇ  Ｄｅｖｉｃｅｓのカタログ番号ＡＤ７９５）副組立体３０９のフォトダイオード４１４と、変換器４３９との間の電気リード線の中に間挿される。
使用時、制御器４３０は、モニタ４３２からある信号を受信すると、信号を駆動装置４３６の１つに送り、次に、駆動装置は対応するＬＥＤ４１２の１つに電圧を印加する。次に、光は前記ＬＥＤ４１２から繊維ブロック組立体２１０の隣接した光ファイバを通して、光が吸収される対応するセンサ２８−３４に移動する。次に、センサは異なった波長の光を放射する。放射光の量は、カセット１２の流体チャンバ１８内の（校正流体または血液のような）検体の濃度によって決定される。このようなセンサ２８−３４から放射される光は、繊維ブロック組立体２１０の他の光ファイバを通して、フォトダイオード４１４の１つに導かれ、また前記ダイオード４１４に電気的に接続された変換器４３８−４４０は、検出された光束量を表すデジタル出力信号を供給する。制御器４３０は所定の時間遅延間隔に従って適切な変換器４３８−４４０から受信されたデータを読み取り、またこのようなデータをケーブル４３４を介してモニタ４３２に送る。
励起レンズ副組立体３１０−３１２の各々の光学フィルタ３５４は、その通過帯域内にあるほぼすべての光を通過させ、また通過帯域内にない波長を有するすべての光をほぼ遮断するように働く。各励起レンズ副組立体３１０−３１２のレンズ３４８は、光学フィルタ３５４から放射された光を隣接した光ファイバ束の光学開口の上に焦点合わせする。
センサ２８−３４から放射され、また放射レンズ副組立体３０４−３０９に導かれる光は、隣接した光ファイバ束の光学開口から対応するレンズ３４８ａに通過する。レンズ３４８ａは、光軸に沿って、隣接した光学フィルタ３５４ａに光の焦点を合わせ、またそれに光を導くように機能する。次に、第２のレンズ３４９ａは対応する隣接したフォトダイオード４１４の上に光の焦点を合わせる。フィルタ３５４ａは通過帯域内の波長を有する光の大部分を通過させ、また通過帯域外の波長を有するほぼ大部分の光を遮断する。任意の所定の光路について、フィルタ３５４は、対応するセンサ２８−３４の蛍光染料を励起する光の波長を選択し、また他のすべての光をほぼ遮断する。フィルタ３５４ａは蛍光染料によって放射された光の波長を選択し、また（反射励起光をすべて含み）残りの光をほぼすべて遮断する。
変換器４３８−４４０は、フォトダイオード４１４から受信されたアナログ信号を、フォトダイオード４１４によって感知される光束量を表すデジタルデータフローに変換する。次に、デジタルデータは、データをモニタ４３２に送る制御器４３０に転送される。
図１５は、副組立体３１０内に収容されたＬＥＤ４１２から放射された光が、同時にセンサ３０と、センサ３２と、穴２４６に隣接した基準円盤２５４とに導かれることを示している。センサ３０から放射された光は副組立体３０５の隣のフォトダイオード４１４によって検出され、また変換器４３８によってデジタル信号に変換される。穴２４６の隣の基準ディスク２５４から放射された光は、副組立体３０７のフォトダイオード４１４によって検出され、また変換器４３９によってデジタル信号に変換される。副組立体３０４に隣接したフォトダイオード４１４によってセンサ３２から検出される光は、変換器４４０によってデジタルデータストリームに変換される。３つの変換器４３８−４４０からのデジタルデータストリームは制御器４３０によって受信され、またモニタ４３２に転送される。
若干類似した方法で、副組立体３１２のＬＥＤ４１２から発する光は、センサ３４と、穴２５０に隣接した基準ディスク２５４とに導かれる。センサ３４から放射された光は、副組立体３０６の隣のフォトダイオード４１４によって検出され、またフォトダイオード４１４のアナログ出力は変換器４３８によってデジタルデータストリームに変換される。同時に、穴２５０に隣接した基準ディスク２５４から放射された光は副組立体３０８の隣のフォトダイオード４１４によって検出され、またそのフォトダイオード４１４からのアナログ信号は変換器４３９によってデジタルデータストリームに変換される。
副組立体３１１のＬＥＤ４１２に電圧が印加される時、同時にセンサ２８と、穴２４８に隣接した基準ディスク２５４とに光が導かれる。穴２４８に隣接した基準ディスク２５４から放射された光は副組立体３０８の隣のフォトダイオード４１４によって検出され、またフォトダイオード４１４のアナログ出力は変換器４３９によってデジタルデータストリームに変更される。センサ２８から放射される光は副組立体３０９の隣のフォトダイオード４１４によって検出され、またそのフォトダイオード４１４からのアナログ出力は増幅器４４２によって増幅され、またアナログ信号をデジタルデータストリームに変える変換器４４０に導かれる。
図１５に示した概略図は、４つのセンサ（すなわちセンサ２８−３４）と３つの基準円盤２５４が使用されているが、３つのみの変換器４３８−４４０の使用を可能にし、また３つのみのＬＥＤ４１２の使用を可能にする。このようなタイムシェアリングまたは「マルチプレクス」構成は、電気組立体４００に必要とされるコンポーネントの数を節約し、またハウジング２００が相対的に小さくなるように空間を節約する。さらに、このような構成はさもなければハウジング２００内に発生する可能性がある発熱量を低減する。
モニタ４３２の概略ブロック図が図２４に示されている。モニタ４３２は、電気副組立体４０４から来るケーブル４３４に接続されたインターフェースカード４５０を含む。インターフェースカード４５０は補助ボード４５２に電気的に結合され、次にこのボードは主制御器または「ＳＢＣ」（シングルボードコンピュータ）４５４に接続している。またインターフェースカード４５０はＬＥＤ４１２に電源を供給する。
ＳＢＣはＬＥＤ４１２に対するパルス駆動の振幅と期間とを制御する。ＳＢＣ４５４は、メモリカード４５６と、ＬＥＤディスプレイのようなディスプレイ４５８とに接続されている。ディスプレイ４５８用の電力インバータ４６０はＳＢＣ４５４にも接続されている。
モニタ４３２は線間電圧源に接続された電源４６２も含む。電源４６２は、バッテリ４６６を充電状態に維持する充電器４６４に電気的に結合されている。電源４６２ならびにバッテリ４６６は電源セレクタ４６８に接続されている。モニタ４３２は、閉じている時に３つのＤＣ／ＤＣ変換器４７２に電源を送るスイッチ４７０を含む。ＤＣ／ＤＣ変換器４７２ならびにプリンタ４７４は、両方とも補助ボード４５２に電気的に結合されている。
図２５は、上述の測定装置１４とカセット１２とを有効に使用する心肺バイパス回路５００の概略図である。回路５００は、心臓切開手術のような手術を受けている患者５０４の静脈血管（好ましくは大静脈）と連通した入口を有する管５０２の第１の長さを含む。管５０２も静脈バッグ容器５０６に接続された出口を含む。また心臓切開容器５０８は管５１０の第２の長さによって静脈バッグ容器５０６に接続されている。
また回路５００は、静脈バッグ容器５０６の出口ポートに接続された入口を有する管５１２の第３の長さを含む。管５１２の第３の長さは、ペリストリック（ｐｅｒｉｓｔｏｌｉｃ）または遠心ポンプ５１４に接続された出口を有する。
ポンプ５１４は、管５１６の第４の長さの入口に結合された出口を有する。管５１６の第４の長さは、人工肺５１８の入口ポートに結合された出口を有する。人工肺５１８は、管５２０の第５の長さの入口に接続された出口ポートを有する。
管５２０の第５の長さは、動脈フィルタ５２２の入口ポートと連通した出口を有する。動脈フィルタ５２２の出口ポートは管５２３の第６の長さの入口に接続している。管５２３の第６の長さも、患者５０４の動脈血管（好ましくは大動脈）に接続した出口を有する。
心肺バイパス回路５００も分岐通路５２４を含む。図２５に示した実施形態では、分岐通路５２４は、動脈フィルタ５２２の出口ポートに接続された入口を有する管５２６の第６の長さを含む。管５２６の第６の長さも、図１−７に示したカセット１２のような血液パラメータ測定カセットの入口ポートに接続された出口を有する。一例として、管５２６の第６の長さは図５に示した管５４と同一であることが可能である。
また分岐通路５２４は、カセット１２の出口ポートに接続された入口を有する管５２８の第７の長さを含む。管５２８の第７の長さは、選択的に図５に示した管８４と同一の長さである。管５２８の第７の長さも、サンプリングポート５３０の入口ポートに接続された出口ポートを有する。
さらに分岐通路５２４は、サンプリングポート５３０の出口ポートに結合された入口を有する管５３２の第８の長さを含む。管５３２の第８の長さは、図２５に示した実施形態の静脈バッグ容器５０６の入口ポートに接続された出口を有する。図面には示していないが、分岐通路５２４は、管５２６、５２８、５３２を通した血液の通過を制限するか、または遮断するバルブを選択的に含むことが可能である。
可撓性の管５０２、５１０、５１２、５１６内の通路、ならびに心臓切開容器５０８、静脈バッグ容器５０６、ポンプ５１４内の通路は静脈通路を備える。可撓性の管５２０、５２３内の通路ならびに動脈フィルタ５２２内の通路は動脈通路を備える。分岐通路５２４の出口（すなわち、図２５に示した実施形態では管５３２の第８の長さの出口）は、静脈の通路に沿っていくつかの異なった位置のいずれにも配置することが可能であり、また模範的な目的のみのために静脈バッグ容器５０６の入口ポートに接続された状態が示されている。分岐通路５２４の出口は、補助ポンプを必要とすることなく分岐通路５２４を通した血液の流れを可能にするために、ポンプ５１４の上流側の静脈通路の中に配置されることが好ましい。
分岐通路５２４の入口（すなわち、図２５に示した実施形態では管５２６の第６の長さの入口）は、動脈通路に沿っていくつかの異なった位置のいずれにおいても動脈通路と連通することが好ましく、また図２５に示したように動脈フィルタ５２２の出口ポートに接続されることがより好ましい。しかし、もう１つの選択として、分岐通路５２４の入口は静脈通路に沿って、好ましくはポンプ５１４の下流側の位置に配置することが可能である。
図２５に示した回路５００では、分岐通路５２４は、動脈通路を通して流れる患者血液の流れの一部を変え、また流れを変えた部分を静脈通路に戻す。好適に、カセット１２をそのセンサ２８−３４と共に分岐通路５２４の長さに沿って配置することによって、カセット１２と、静脈通路または動脈通路とを直列関係に配置する必要性が避けられ、それにもかかわらず、望むなら血液が常にセンサ２８−３４を通して連続的に移動することを可能にする。さらに、分岐通路５２４は、望むなら静脈通路と動脈通路とを通した患者５０４への血液の流動を遮断することなく、外科処理中に静脈および動脈通路に接続するか、またはそれから分離することができる。
これに対して、血液ガス監視装置を有する従来の心肺バイパス回路は、典型的に、静脈または動脈通路の中に間挿された貫流カセットまたはセルを含み、またセルを通して流れる血液のパラメータを決定するために１つ以上のセンサを有する。しかし、貫流セルは静脈および動脈通路と直列であるので、血液をバイパス回路を通して導く前に、セルを静脈または動脈通路に接続されなければならず、これはある場合には不都合である。また、このような構成は、例えば１つ以上のセンサに欠陥があるならば、セルを変更する可能性を実際上妨げる。
分岐通路５２４は、血流に対し垂直の基準面で平均断面積を有することが好ましく、この断面積は、血流に垂直の基準面の静脈および／または動脈通路の平均断面積よりも小さい。例えば、可撓性の管５２６、５２８、５３２を含む分岐通路５２４は０．１２５インチ（３．２ｍｍ）の内径を有することが可能である。一方、可撓性の管５０２、５１２、５１６、５２０、５２３を含む静脈および動脈通路は、約０．２５インチ（６．３ｍｍ）から約０．５インチ（１２．７ｍｍ）の範囲の平均内径を有することが可能である。分岐通路５２４のより小さな内部面積は相対的に小さな寸法の管の使用を可能にし、静脈および動脈通路を通した血流に対する不都合な遮断なしに、常に静脈および動脈通路から前記管を容易に脱着することができる。例えば、分岐通路５２４は、患者が装填および使用中の動脈および静脈通路と共に予備手術室から到着した後に手術室で望まれる場合があるように、血液が動脈通路を通して流れ始めたある時間後に、静脈および動脈通路に接続することが可能である。
さらに、分岐通路５２４は、サンプリングポート５３０をカセット１２に非常に接近して配置することができ、またサンプリングポート５３０から採取される血液サンプルと、カセット１２と測定装置１４とによって決定される血液特性の測定値とのより優れた相互の関連付けの保証が、サンプリングポートによって補助されるという点で利点がある。またこの構成によって、従来の多くの心肺バイパス回路の場合に見られるような、サンプリングポートから血液サンプルを採取するための注射器または他の装置が必要でなくなる。
またカセット１２と装置１４は非心肺バイパス分岐路の用途で使用することが可能である。例えば集中治療室または他の救命救急診療環境では、従来のカニューレ挿入技術を用いて、かなり小さな直径の可撓性の管（例えば０．１２５インチ（３．１ｍｍ）から０．１９インチ（４．８ｍｍ）の外径）を動脈血管と静脈血管とに接続することによって、動脈から静脈への分岐通路を形成することができるであろう。次に、血液は動脈と静脈の圧力差のため管を通して流れる。管に接続されたカセット１２のようなカセットは、血液の１つ以上のパラメータを監視するために使用される。
測定装置１４の長手軸線、特にハウジング２００の長手軸線は概して平行であることが好適であり、またカセット１２の流体チャンバ１８を通して流れる血液の方向に平行であることが好ましい。このような構造はコンパクトな組立体を提供し、さらにさもなければ血液の凝固を助長する傾向がある血流内の渦電流、または他の障害の可能性を低減する。平行構成は、カセット１２と測定装置１４が患者の体の近傍に配置される時に特に有用である。
図２６は、もう１つの本発明の実施形態による心肺バイパス回路５００ａの概略図である。図２５と図２６では、同一の数字によって識別されるエレメントは同一であり、したがってそれらのエレメントの詳細な説明は繰り返さない。しかし、図２６の心肺バイパス回路５００ａは分岐通路５２４と若干異なる分岐通路５２４ａを有する。
より詳しくは、分岐通路５２４ａは、動脈フィルタ５２２に接続された入口と、サンプリングポート５３０ａに接続された出口とを有する管５２６ａの第６の長さを含む。また分岐通路５２４ａは、サンプリングポート５３０ａに接続された入口と、カセット１２に接続された出口を有する管５２８ａの第７の長さを含む。分岐通路５２４ａの管５３２ａの第８の長さは、カセット１２に接続された入口と、心臓切開容器５０８に接続された出口とを有する。
また心肺バイパス回路５００ａは、静脈バッグ容器５０６の入口に接続された入口と、サンプリングポート５３０ａに接続された出口とを有する管５３４ａの第９の長さを含む。ポンプ５３６ａは、静脈バッグ容器５０６から管５３４ａの第９の長さを通して、サンプリングポート５３０ａに血液を導くために管５３４ａの第９の長さの中に間挿される。
サンプリングポート５３０ａは、管５２６ａの第６の長さまたは管５３４ａの第９の長さからの血流を選択的に遮断するためのバルブを含む。例えば、サンプリングポート５３０ａのバルブは、管５２６ａの第６の長さを通したカセット１２への血流を可能にし、また管５３４ａの第９の長さの中の血流を遮断するように調整することが可能であり、この結果動脈血のパラメータを監視するためにカセット１２のセンサ２８−３４を使用できる。もう１つの選択として、サンプリングポート５３０ａのバルブは、静脈血のパラメータを監視するためにセンサ２８−３４を使用できるように、管５２６ａの第６の長さを通した血流を遮断し、また管５３４ａの第９の長さを通したカセット１２への血流を可能にするように調整することが可能である。このような構成によって、ユーザは、２つのカセットと測定装置とを必要とすることなく、代わりに静脈血および動脈血の両方のパラメータを監視することができる。
もう１つの本発明の代替実施形態が図２７に概略的に示され、この場合心肺バイパス回路５００ｂが示されている。同一の識別番号を有する図２５と図２７に示したコンポーネントは同一であり、またこのようなコンポーネントの詳細な説明は繰り返さない。しかし、心肺バイパス回路５００ｂは上述の分岐通路５２４、５２４ａと若干異なる分岐通路５２４ｂを含む。
より詳しくは、分岐通路５２４ｂは、動脈フィルタ５２２の出口に接続された入口と、カセット１２の入口に接続された出口とを有する管５２６ｂの第６の長さを含む。分岐通路５２４ｂの管５２８ｂの第７の長さは、カセット１２の出口コネクタ６２に接続された入口と、サンプリングポート５３０ｂの入口ポートに接続された出口とを有する。分岐通路５２４ｂの管５３２ｂの第８の長さは、サンプリングポート５３０ｂの出口ポートに接続された入口と、心臓切開容器５０８に接続された出口とを有する。
さらに、分岐通路５２４ｂは、静脈バッグ容器５０６の入口ポートに接続された入口と、第２のカセット１２ａの入口取付け具に接続された出口とを有する管５３４ｂの第９の長さを含む。選択的に、第２のカセット１２ａは第１のカセット１２と同一である。第２のカセット１２ａは、管５３８ｂの第１０の長さの入口に接続する（図５に示したＬｕｅｒコネクタ６２のような）出口コネクタを有する。管５３８ｂの第１０の長さはサンプリングポート５３２ｂの入口に接続された出口を有する。ポンプ５３６ｂは、静脈バッグ容器５０６の入口からサンプリングポート５３０ｂへ血液を導くために、管５３８ｂの第１０の長さの中に間挿される。
図２７に示した心肺バイパス回路５００ｂによって、ユーザは、動脈および静脈通路内の両方の血液の特性を同時に監視することができる。図２６と図２７にそれぞれ示した回路５００ａ、５００ｂの代わりとして、管５３４ａ、５３４ｂの第９の長さの入口は、管５１６の第４の長さに接続することが可能であり、またこのような場合、ポンプ５１４によって供給される圧力は、ポンプ５３６ａ、５３６ｂを必要とすることなく管５３４ａ、５３４ｂを通して血流を導くのに十分であることが好ましい。
分岐通路５２４ａ、５２４ｂは、分岐通路５２４と同様に、血流に垂直の基準面で考慮した場合、血流に垂直の基準面で、静脈または動脈通路のいずれかの平均断面積よりも小さな平均断面積を有することが好ましい。分岐通路５２４ａ、５２４ｂは、動脈および静脈通路を通過する血流を遮断することなく、それぞれ回路５００ａ、５００ｂに簡単に取り付けまたは取り外すことができる。
もう１つの本発明の実施形態によるカセット１２ａは図２８−３１に示され、また大まかに図２８と図２９のみに示したカセット本体１５ａと、図３０のみに示したカセットケーシング１６ａとを含む。本体１５ａは、血液のような流体の１つ以上のパラメータを感知するように適合された１つ以上のセンサを取り付けるための中央支持部材１７ａを含む。図２８と図２９に示した実施形態では、支持部材１７ａはカセット１２に関連して上述したセンサ２８−３４と同一の４つのセンサ２８−３４を支承するが、この点に関して、異なったセンサ、あるいはより少ないまたはより多くの数のセンサを代わりに設けることが可能であることを理解すべきである。
カセット本体１５ａのセンサ２８−３４は、リム４０ａに囲まれた楕円形状の凹部２６ａに配置される。キー４２ａは、図２８に示したようにリム４０ａの側壁に一体接続される。凹部２６ａ、リム４０ａおよびキー４２ａは、望むなら測定装置１４の突出部２１６に噛合してかつ解放自在に結合するために、上述の凹部２６、リム４０およびキー４２に構造的に類似している。
カセット本体１５ａは、測定装置１４の雌カップリング２０２に取外し自在に接続するための雄カップリング４４ａも含む。カップリング４４ａは、４つのセンサ２８−３４の中心を通して延在する軸に垂直の基準面で凸状の概してＵ字形状の構造を有する。カップリング４４ａは、リム４０ａの外側方向延在部から離れた方向に、本体１５ａから外側方向に延在する対向脚部部分４６ａを含む。各脚部部分４６ａは、カップリング２０２と接触するために適合された平坦な同一平面の外面４７ａを有する３つの支持部を含む。対向脚部部分４６ａの外面４７ａは、本体１５ａが接近するにつれ互いに近寄り、また互いに関して約２８°から約３２°の範囲の角度で配向された基準面に沿って延在することが好ましい。外面４７ａは互いに関して約３０°の角度で配向されたそれぞれの基準面に沿って延在することがより好ましい。
フランジ４８ａは各脚部部分４６ａの外部端部に一体接続される。フランジ４８ａは、４つのセンサ２８−３４の中心を通して延在する前述の軸に平行な共通面に位置する。脚部部分４６ａは若干可撓性であり、また指の圧力の影響を受けて互いに向かってわずかに動くことができるが、同時に指の圧力が解放されると、迅速かつ繰り返して図面に示したようなそれらの元の通常の配向に戻るために、十分な記憶を有する。
各脚部部分４６ａの外部中央領域はウェッジ形状のタブ５０ａに一体接続される。タブ５０ａは、互いに離れて、また互いに関して約８０°の角度で配向されたそれぞれの基準面に沿ってそれぞれの脚部部分４６ａから外側方向に延在する。さらに、各タブ５０ａの末端縁部は、フランジ４８ａの延在部の方向に関して２５°の角度で配向された基準面に延在する。タブ５０ａの最も外側の縁部は、それぞれの脚部部分４６ａの隣接領域に関して外側方向に離間し、また本体１５ａと、フランジ４８ａを含む前述の基準面との間にある共通基準面に位置する。
さらに、脚部部分４６ａの各々は本体１５ａとタブ５０ａとの間に配置された２つの長方形の開口部４９ａを有し、また本体１５ａに隣接して近接配置されることが好ましい。さらに、カセット本体１５ａは図３１のみに示したＯリング５１ａを収容するために、図２９に示したような条溝５１ａを有する。
図３０のみに示したカセットケーシング１６ａは、チャンバ１８ａと、血液のような流体をチャンバ１８ａに収容するための入口５３ａと、チャンバ１８ａから流体を放出するための出口５５ａとを画定する壁部を有する。ケーシング１６ａは、壁部６１ａによって囲まれた側部開口部１９ａを有し、またチャンバ１８ａの中に延在する。またケーシング１６ａは、チャンバ１８ａから離れた方向に外側方向に延在する１対の細長い翼部５７ａを含む。各々が突出したウェッジ形状の構造を有する２つのスナップまたは突起部５９ａは、チャンバ１８ａの隣の位置で各翼部５７ａに接続している。
翼部５７ａは若干可撓性であり、また指の圧力の影響を受けて互いに向かってわずかに動くことができるが、同時に指の圧力が解放されると、迅速かつ繰り返して図面に示したようなそれらの元の通常の配向に戻るために、十分な記憶を有する。好ましくは、カセット本体１５ａとカセットケーシング１６ａは、かなり透明な医療等級ポリカーボネートのような可塑性材料の当初は分離した部片として、それぞれ射出成形される。
ケーシング翼部５７ａの突起部５９ａおよびカセット本体１５ａの開口部４９ａは、ケーシング１６ａを本体１５ａに取外し自在に結合するためのコネクタを構成する。本体１５ａとケーシング１６ａは、図３１に互いに結合されている状態が示され、この図では突起部５９ａの各々が開口部４９ａのそれぞれに収容され、ケーシング１６ａを本体１５ａに確実に結合している状態を観察することができる。ケーシング１６ａが本体１５ａにそのように接続される時、Ｏリング５１ａ（図３１）は、開口部１９ａを閉じて本体１５ａとケーシング１６ａとの間に耐漏出性の流体シールを設けるために、ケーシング１６ａの壁部６１ａ（図３０）に係合する。
突起部５９ａのウェッジ形状の構造は、ケーシング１６ａが本体１５ａに結合される時に突起部５９ａが脚部部分４６ａの内面に交差して摺動するにつれ、内側方向にまた互いに向かう方向にそれぞれの翼部５７ａをそらすカムとして機能することが好適である。したがって、ユーザは、流体チャンバ１８ａに隣接したケーシング１６ａを押圧することによってケーシング１６ａを本体１５ａに確実に結合することができ、またユーザは翼部５７ａを互いに締め付ける必要がない。突起部５９ａの外縁が開口部４９ａの外側を通過して動くと、翼部５７ａの固有の弾性によって、突起部５９ａは開口部４９ａの所定の位置にはまり込む。しかし、望むなら、突起部５９ａの外縁が開口部４９ａをクリアし、次にケーシング１６ａを本体１５ａから離して動かす時まで、翼部５７ａを互いに向かって押すことによって、ケーシング１６ａを本体１５ａから取り外すことが可能である。
また図３１はカセット１２ａと、上述の測定装置１４の雌カップリング２０２との接続を示している。タブ５０ａは、カセット１２ａが測定装置１４に向かって動くにつれ、カップリング２０２のそれぞれの条溝２０８内にはまり込む。この点に関して、タブ５０ａは機能と動作においてタブ５０に類似し、またカセット１２ａを測定装置１４に解放自在に結合するために、スナップ作用接続を提供する。測定装置１４からカセット１２ａを取り外そうと望む場合、タブ５０ａが条溝２０８をクリアする時まで指の圧力によってフランジ４８ａを互いに向かって内側方向に動かし、次にカセット１２ａを雌カップリング２０２から取り除くことができる。
他の点では、カセット１２ａは構造と機能においてカセット１２に類似している。例えば、カセット１２ａは校正目的のために使用し、また望むなら血液のパラメータを監視するために使用することも可能である。もう１つの実例として、チャンバ１８ａを画定するカセット１２ａの内壁は、ヘパリン被覆のような親水性の表面を備えることが好ましい。またチャンバ１８ａは上述の部分２０、２２、２４、２５と同様のチャンバ部分を含む。
さらに、可撓性の管に接続するために、種々の取付け具とコネクタとを入口５３ａと出口５５ａとに結合することが可能である。代わりに、キャップ５６のようなキャップを出口ポート５５ａに接続することが可能であり、またフィルタ組立体６６と類似のガスフィルタ組立体を入口５３ａに結合することが可能である。このような組立によって、ユーザは、カセット１２について上述した手順と同様の方法でセンサ２８−３４を校正することができる。
カセットケーシング１６ａはかなり小さな内径を有し、また校正中に使用される。選択的に、カセット１２ａが図２５−２７の分岐通路５２４、５２４ａ、５２４ｂのような分岐通路の一部を形成する場合にも、ケーシング１６ａを使用することが可能である。代わりのカセットケーシング１６ａが図３２と図３３に示され、またカセット１２ａが動脈または静脈通路内で感知するための貫流セルとして使用される場合に有用である。例えばケーシング１６ｂは、入口５３ｂと、０．５インチ（１２．５ｍｍ）の呼び内径を有する可撓性の管を収容するように適合された出口５５ｂとを有することが可能である。
ケーシング１６ｂは、楕円形状の開口部１９ｂの対向側に沿って１対で配置された４つのウェッジ形状のスナップまたは突起部５９ｂを含む。突起部５９ｂは、上述した突起部５９ａと同一の相互空間関係を有し、またケーシング１６ｂが本体１５ａに接続される時、カセット本体１５ａの開口部４９ａの中にはめ込まれるように適合される。しかし、突起部５９ｂは翼部５９ａのような翼部に結合されていないので、突起部５９ｂはケーシング１６ｂを本体１５ａにほぼ永久的に接続するように機能し、したがって、ケーシング１６ｂは一旦互いに結合されると本体１５ａから容易に取り外すことができない。
ケーシング１６ｂは側部開口部１９ｂ付きの内部流体チャンバ１８ｂを有する。楕円形状の膜６１ｂは開口部１９ｂに交差して延在し、また楕円形状の面６３ｂに接合される。膜６１ｂは超音波圧接または接着結合によって面６３ｂに接続される。膜６１ｂは、０．００５インチ（０．１２ｍｍ）のトラックエッチングしたポリカーボネートのような一連の小さな目打ちを有する材料から造られる。
膜６１ｂは別として、カセットケーシング１６ｂは、図３３に示したように最初は２つの別々の部片から造られる：第１の部片６５ｂと第２の部片６７ｂ。第１と第２の部片６５ｂ、６７ｂは、例えば超音波圧接または接着結合方法を用いて互いに接合される。
図３４はケーシング１６ｂと、本体１５ａと、測定装置１４の雌カップリング２０２とを通して見た端部断面図である。図３４から観察できるように、センサ２８−３４の近傍の流体チャンバ１８ｂの構造は概して楕円形状であり、この利点は、脚部部分４６ａの境界内に若干より大きなチャンバ領域を設けることができることである。図３４に示した流体チャンバ１８ｂの概して楕円形状部分の断面積は、入口５３ｂと出口５５ｂの円断面積にほぼ等しく、好ましくは同一である。さらに、流体チャンバ１８ｂを画定する壁部は、チャンバ１８ｂを通した血流の不都合な障害を避けるために、円断面積と中央の概して楕円形状の領域との間に滑らかな移行部を設けることがまた好ましい。
図３５と図３６はケーシング１６ｂと共に使用するために適合されたキャップ６９ｂを示している。キャップ６９ｂは、ケーシング１６ｂが本体１５ａに接続される前に、膜６１ｂの上方に延在してそれを保護するように適合された中央の概して楕円形状の部材７１ｂを含む。部材７１ｂは、膜６１ｂがケーシング１６ｂに固定される時、膜６１ｂに対し構造的に相補的な形状を有することが好ましい。
またキャップ６９ｂは、膜６１ｂの上方で気密シールを確立する目的でケーシング１６ｂに封止係合するためのＯリング（図示せず）を支承する条溝７３ｂを有する。キャップ６９ｂは１対の可撓性の翼部７５ｂを含み、その各々は図３５に示したように１対の長方形の開口部７７ｂを有する。キャップ６９ｂがケーシング１６ｂの上に押される時、翼部７５ｂはウェッジ形状の突起部５９ｂに係合し、また互いに離れる方向に外側方向に曲がる。突起部５９ｂが、それぞれの開口部７７ｂに隣接した位置に動かされる時、翼部７５ｂの固有の弾性によって翼部７５ｂは図３５と図３６に示したような通常の配向に自動的に戻され、キャップ６９ｂをケーシング１６ｂに確実に結合する。望むなら翼部７５ｂを互いに向かう方向に押すことによって、突起部５９ｂが開口部７７ｂをクリアし、次にキャップ６９ｂをケーシング１６ｂから離れて動かすまで、キャップ６９ｂをケーシング１６ｂから容易に取り外すことが可能である。
図３７と図３８は模範的な目的のために本体１５ａと共に使用するための２つの他のケーシングを示している。図３７では、例えばケーシング１６ｃは第１の部片６５ｃと、カセット本体１５ａと共に流体チャンバ１８ｃを形成する第２の部片６７ｃとを含む。流体チャンバ１８ｃはその全長に沿って概して円形の断面積を有する。チャンバ１８ｃの面積は、例えば図３４に示したチャンバ１８ｂの断面積よりも小さいので、チャンバ１８ｃの楕円形状の中央部分は必要でなくなる。他の点では、ケーシング１６ｃはケーシング１６ｂと類似している。例えば、ケーシング１６ｃは膜６１ｂと類似の膜を有する。
カセット１２ａの一使用例として、本体１５ａをケーシング１６ａに結合し、次にこのように互いに結合された関係で本体をユーザに送ることが好ましい。さらに、組立体６６（例えば図５参照）のようなガスフィルタ組立体は、取付け具５６とキャップ７８（例えば図６参照）のような取付け具とキャップと共にカセット１２ａに接続される。次に、ユーザはガスフィルタ組立体を校正用ガスの源に接続し、またキャップを緩める。次に校正用ガスは、カセット１２の校正に関して上述した方法で流体チャンバ１８ａを通して導かれる。
校正が完了すると、ケーシング１６ａは、翼部５７ａを互いに向かって締め付けることによって本体１５ａから取り外される。このような時間の間、本体１５ａは測定装置１４のカップリング２０２に接続されたままであることが好ましい。次に、キャップ６９ｂは選択したケーシング１６ｂまたは１６ｃから取り除かれる。例えば、カセット１２ａを０．５インチ（１２．５ｍｍ）の呼び内径の管長を有する動脈または静脈通路の中で使用するように意図するならば、ケーシング１６ｂは図３４に示した方法で本体１５ａに接続される。手順が完了すると、ケーシング１６ｂ付きの本体１５ａはカップリング２０２から除去され、また処分される。他方、カセット１２ａをより小さな通路で使用するように意図するならば、ケーシング１６ｃは図３７に示した方法で本体１５ａに結合される。
好適に、ユーザは、本体１５ａがケーシング１６ｂに結合される前に、膜６１ｂによってケーシング１６ｂを動脈または静脈通路に接続することができる。その結果、ケーシング１６ｂは、モニタを始めるために血流を遮断することなく、動脈および静脈通路に沿って流体を通過させるために使用することが可能である。
図３８に示したカセット組立体は、上述のように本体１５ａを含むが、この場合本体１５ａは、膜６１ｂと類似の膜は別として、好適には一体成形の単一コンポーネントであるケーシング１６ｄに結合される。図３８に示したカセット１２ａの流体チャンバ１８ｄの断面積は、図３１に示した流体チャンバ１８ａの面積と同じであり、したがって、図３８のケーシング１６ｄと共に示したカセット１２ａは、図２５−２７の通路５２４のような分岐通路と共に使用するために好都合に適合される。例えば製造業者が、校正と血液モニタの両方のために使用され、また使用時に本体１５ａがケーシング１６ｄから離れてしまう可能性を減らすための（図３１の翼部５７ａのような）翼部を欠く単一ユニットを出荷しようと望む場合に、ケーシング１６ｄは有用である。他の点では、ケーシング１６ｄはケーシング１６ｂ、１６ｃと類似し、また特にケーシング１６ｄを本体１５ａに結合するための突起部５９ｂと類似の突起部を有する。さらに、望むなら出荷キヤップ６９ｂはケーシング１６ｃ、１６ｄと共に使用することが可能である。
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１４】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１６ａ】
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【図１７】
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【図１７ａ】
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【図１７ｂ】
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【図１９】
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【図１９ａ】
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【図１７ｃ】
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【図１８】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３５】
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【図３６】
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