(57)【要約】  本発明の態様によれば、生物組織の特性を測定するための近赤外分光（ＮＩＲＳ）センサアセンブリ、システム、及び方法が提供される。ＮＩＲＳセンサアセンブリは、光源と、少なくとも１つの光検出器と、対象コンタクト層と、を含む。光源は、１つ以上の所定の波長で光を出射するために使用可能である。光検出器は、光源によって出射されると共に生物組織を通過された光を検出するための作用面積を有する。光検出器は、検出された光を表す信号を生成するために使用可能である。対象コンタクト層は、光検出器と光源の一方又は両方を覆うように配置される。対象コンタクト層は、少なくとも１つの光学的伝達部分を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生物組織の特性を測定するための近赤外分光センサアセンブリであって、
１つ以上の所定の波長で光を出射するために使用可能である光源と、
前記光源によって出射されると共に前記生物組織を通過された光を検出するための作用面積を有し、検出された前記光を表す信号を生成するために使用可能である少なくとも１つの光検出器と、
前記光検出器と前記光源の一方又は両方を覆うように配置され、少なくとも１つの光学的伝達部分を有する対象コンタクト層と、
を備える近赤外分光センサアセンブリ。
【請求項２】
少なくとも１つの前記光検出器に位置を合わされた少なくとも１つの光検出アパチャと、少なくとも１つの前記光検出器に位置を合わされた少なくとも１つの光源アパチャと、を有するパッドを更に備え、
前記対象コンタクト層は、前記光源と少なくとも１つの前記光検出器の両方を覆うように配置され、前記対象コンタクト層の少なくとも１つの前記光学的伝達部分は、前記光源と少なくとも１つの前記光検出器に位置を合わされた部分を含む
請求項１に記載の近赤外分光センサアセンブリ。
【請求項３】
前記対象コンタクト層は、前記光検出アパチャの内部に配置される
請求項１に記載の近赤外分光センサアセンブリ。
【請求項４】
前記対象コンタクト層は、前記光検出器の前記作用面積に位置を合わされない光学的非伝達部分を含む
請求項１に記載の近赤外分光センサアセンブリ。
【請求項５】
前記対象コンタクト層は、シリコーンフォーム、ポリエチレンフォーム、ウレタンフォーム、又はポリ塩化ビニルフォームの群から選択される１つ以上の材料から形成される
請求項１に記載の近赤外分光センサアセンブリ。
【請求項６】
前記対象コンタクト層は、トリコットファブリック、ニットファブリック、ルーズウィーブファブリック、スパンレースファブリック、マイクロポーラスファブリック、又はエラスティックファブリックの群から選択される１つ以上の材料から形成される
請求項１に記載の近赤外分光センサアセンブリ。
【請求項７】
前記対象コンタクト層は、ヒドロゲル接着剤、親水コロイド接着剤、又はカプセル化ゲルの群から選択される１つ以上の材料から形成される
請求項１に記載の近赤外分光センサアセンブリ。
【請求項８】
前記光検出器と前記対象コンタクト層との間に電磁シールドのレイヤが配置される
請求項１に記載の近赤外分光センサアセンブリ。
【請求項９】
前記対象コンタクト層に電磁シールドのレイヤが統合される
請求項１に記載の近赤外分光センサアセンブリ。
【請求項１０】
前記光検出器と前記対象コンタクト層との間に電気絶縁体のレイヤが配置される
請求項１に記載の近赤外分光センサアセンブリ。
【請求項１１】
前記対象コンタクト層に電気絶縁体のレイヤが統合される
請求項１に記載の近赤外分光センサアセンブリ。
【請求項１２】
前記対象コンタクト層は、一定の光減衰特性と一定の光散乱特性の一方又は両方を有する
請求項１に記載の近赤外分光センサアセンブリ。
【請求項１３】
生物組織の特性を測定するための近赤外分光システムであって、
１つ以上の所定の波長で光を出射するために使用可能である光源と、前記光源によって出射されると共に前記生物組織を通過された光を検出するための作用面積を有し、検出された前記光を表す信号を生成するために使用可能である少なくとも１つの光検出器と、前記光検出器と前記光源の一方又は両方を覆うように配置され、少なくとも１つの光学的伝達部分を有する対象コンタクト層と、を含む少なくとも１つのセンサアセンブリと、
前記生物組織の特性を決定するために前記光検出器によって生成された前記信号を取り扱うために適合され、その決定を行う際に前記対象コンタクト層の光学的透過率を計算するために適合されたプロセッサと、
を備える近赤外分光システム。
【請求項１４】
少なくとも１つの前記センサアセンブリは、少なくとも１つの前記光検出器に位置を合わされた少なくとも１つの光検出アパチャと、少なくとも１つの前記光検出器に位置を合わされた少なくとも１つの光源アパチャと、を有するパッドを更に備え、
前記対象コンタクト層は、前記光源と少なくとも１つの前記光検出器の両方を覆うように配置され、前記対象コンタクト層の少なくとも１つの前記光学的伝達部分は、前記光源と少なくとも１つの前記光検出器に位置を合わされた部分を含む
請求項１３に記載の近赤外分光システム。
【請求項１５】
前記対象コンタクト層は、一定の光減衰特性と一定の光散乱特性の一方又は両方を有する
請求項１３に記載の近赤外分光システム。
【請求項１６】
前記プロセッサは、経験的に収集されたデータにより前記対象コンタクト層の光学的透過率を計算するために適合される
請求項１３に記載の近赤外分光システム。
【請求項１７】
生物組織の血液酸素パラメータを決定する方法であって、
近赤外分光システムを提供するステップであって、前記近赤外分光システムは、１つ以上の所定の波長で光を出射するために使用可能である光源と、前記光源によって出射されると共に前記生物組織を通過された光を検出するための作用面積を有し、検出された前記光を表す信号を生成するために使用可能である少なくとも１つの光検出器と、前記光検出器と前記光源の一方又は両方を覆うように配置され、少なくとも１つの光学的伝達部分を有する対象コンタクト層と、を含む少なくとも１つのセンサアセンブリと、プロセッサと、を含むステップと、
前記センサアセンブリから出射された光により前記生物組織を調査するステップと、
前記光源によって出射された光を検出し、検出された前記光を表す信号を生成するステップであって、前記光は、前記生物組織を通過されると共に前記対象コンタクト層を通過されるステップと、
前記プロセッサと検出された前記光を表す信号とを使用して前記生物組織の血液酸素パラメータを決定するステップであって、前記決定は、前記対象コンタクト層の光学的透過率を計算することを含むステップと、
を備える方法。
【請求項１８】
前記対象コンタクト層の前記光学的透過率は、経験的に収集されたデータを利用して計算する
請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記センサアセンブリは、少なくとも１つの前記光検出器に位置を合わされた少なくとも１つの光検出アパチャと、少なくとも１つの前記光検出器に位置を合わされた少なくとも１つの光源アパチャと、を有するパッドを更に備え、
前記対象コンタクト層は、前記光源と少なくとも１つの前記光検出器の両方を覆うように配置され、前記対象コンタクト層の少なくとも１つの前記光学的伝達部分は、前記光源と少なくとも１つの前記光検出器に位置を合わされた部分を含む
請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２０１２年１２月１０日に出願された米国特許出願第６１／７３５３５４号と２０１３年３月１５日に出願された米国特許出願第６１／７９１１４６号とに対して優先権を主張する。
【０００２】
本発明の態様は、一般に非侵襲性の分光測光法の医療機器に係り、特に対象コンタクト層を有するセンサを含む非侵襲性の医療機器に関する。
【背景技術】
【０００３】
非侵襲性の医療機器（例えば、近赤外分光（ＮＩＲＳ）センサアセンブリやパルス酸素測定センサアセンブリ等）は、大抵は、光信号（例えば、可視光信号や近赤外光信号等）を出射する１つ以上の発光素子（例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザダイオード等）と、発光素子によって出射された光信号を、例えば、光信号が生物組織を通過した後に検出する１つ以上の光検出素子（例えば、フォトダイオードや電荷結合素子等）と、を含む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
非侵襲性の医療機器に共通する問題は、非侵襲性の医療機器が所定の期間に亘って対象に接触するときに対象によって感じられる不快感及び／又は刺激である。本発明の態様は、これと他の問題に向けられる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の態様によれば、生物組織の特性を測定するための近赤外分光（ＮＩＲＳ）センサアセンブリが提供される。ＮＩＲＳセンサアセンブリは、光源と、少なくとも１つの光検出器と、対象コンタクト層と、を含む。光源は、１つ以上の所定の波長で光を出射するために使用可能である。光検出器は、光源によって出射されると共に生物組織を通過した検出光のための作用面積を有する。光検出器は、検出された光を表す信号を生成するために使用可能である。対象コンタクト層は、光検出器と光源の一方又は両方を覆うように配置される。対象コンタクト層は、少なくとも１つの光学的伝達部分を有する。
【０００６】
本発明の他の態様によれば、生物組織の特性を測定するための近赤外分光（ＮＩＲＳ）システムが提供される。システムは、ここで説明されたような少なくとも１つのセンサアセンブリと、プロセッサと、を含む。プロセッサは、組織の特性を決定するために検出器によって生成された信号を取り扱うのに適する。プロセッサは、組織の特性を決定するときに対象コンタクト層の光学的透過率を計算するのに適する。
【０００７】
本発明の他の態様によれば、対象組織の血液酸素パラメータを決定するための方法が提供される。方法は、以下のステップを備える：ａ）ここで説明されたような近赤外分光（ＮＩＲＳ）システムを提供するステップ；ｂ）センサアセンブリから出射された光により対象組織を調査するステップ；ｃ）光源によって出射され、生物組織を通過すると共に対象コンタクト層の素材を通過した光を検出し、且つ検出された光を表す信号を生成するステップ；ｄ）対象コンタクト層の光学的透過率を計算するステップを含み、プロセッサと検出された光を表す信号とを使用して対象組織の血液酸素パラメータを決定するステップ。
【０００８】
本発明の上で説明された態様の何れかの実施の形態は、以下のエレメントの１つ以上をも含む。例えば、ＮＩＲＳセンサアセンブリは、少なくとも１つの光検出器に位置を合わされた少なくとも１つの光検出アパチャと少なくとも１つの光検出器に位置を合わされた少なくとも１つの光源アパチャとを有するパッドと、を含む。この実施の形態では、対象コンタクト層は、光源と少なくとも１つの光検出器の両方を覆うように配置され、対象コンタクト層の少なくとも１つの光学的伝達部分は、光源と少なくとも１つの光検出器に位置を合わされた部分を含む。他の例としては、対象コンタクト層は、光検出アパチャの内部に配置される。他の例としては、対象コンタクト層は、光検出器の作用面積と位置を合わされない光学的非伝達部分を含む。他の例としては、対象コンタクト層は、以下に含まれる１つ以上の素材から形成される。シリコーンフォーム、ポリエチレンフォーム、ウレタンフォーム、ポリ塩化ビニルフォーム、トリコットファブリック、ニットファブリック、ルーズウィーブファブリック、スパンレースファブリック、マイクロポーラスファブリック、エラスティックファブリック、ヒドロゲル接着剤、親水コロイド接着剤、又はカプセル化ゲル。他の例としては、センサアセンブリは、光検出器と対象コンタクト層との間に配置された電磁（ＥＭＩ）シールドのレイヤを含む。他の例としては、センサアセンブリは、対象コンタクト層に統合されたＥＭＩシールドのレイヤを含む。他の例としては、センサアセンブリは、光検出器と対象コンタクト層との間に配置された電気絶縁体のレイヤを含む。他の例としては、センサアセンブリは、対象コンタクト層に統合された電気絶縁体のレイヤを含む。他の例としては、対象コンタクト層は、一定の光減衰特性と一定の光散乱特性の一方又は両方を有する。
【０００９】
本発明と実施の形態の上で説明された態様は、別々に又は相互に組み合わせて使用され、本発明は特に何れの構成にも限定されない。これらと他の態様、本発明の実施の形態、特徴、及び利点は、添付図面に図示され、以下に提供される本発明の詳細な説明に照らして明らかにとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ＮＩＲＳシステムに関連して使用されるＮＩＲＳセンサアセンブリの線図である。
【図２】図１のＮＩＲＳセンサアセンブリの分解平面図である。
【図３】図１のＮＩＲＳセンサアセンブリの断面正面図である。
【図４】他のＮＩＲＳセンサアセンブリの断面正面図である。
【図５】他のＮＩＲＳセンサアセンブリの断面正面図である。
【図６】他のＮＩＲＳセンサアセンブリの断面正面図である。
【図７】他のＮＩＲＳセンサアセンブリの断面図である。
【図８】輝度測定装置を示す回路図である。
【図９】温度測定装置を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本開示は、ＮＩＲＳセンサアセンブリの実施の形態を説明する；しかしながら、本発明の態様は、例えば、パルス酸素測定センサアセンブリを含む他の種の非侵襲性の医療機器に適用される。
【００１２】
ここで説明されたＮＩＲＳセンサアセンブリは、ＮＩＲＳシステムの様々な種に関して利用することができる。図１で示された実施の形態では、ＮＩＲＳセンサアセンブリ１０は、ベースユニット１４を含むＮＩＲＳシステム１２関して利用される。ベースユニット１４は、ディスプレイ１６と、オペレータ制御１８と、ＮＩＲＳセンサアセンブリ１０に信号を提供する及び／又はＮＩＲＳセンサアセンブリ１０から信号を受信するためのプロセッサ２０と、を含む。プロセッサ２０は、ここで説明された機能を実行するために必要な機能を選択的に実行するのに適した（例えば、プログラムされた）１つ以上の中央処理装置（ＣＰＵ）を含む。例えば、プロセッサ２０は、光源２２から光信号を出射し、光検出器２４、２６からセンサ信号を受信し、センサ信号を使用して組織の特性（例えば、血液酸素飽和度値）を決定するために、ＮＩＲＳセンサアセンブリ１０を動作させるのに適している。プロセッサ２０は、以下に説明される方法で較正されたＮＩＲＳセンサアセンブリ１０に利用するのに更に適している。米国特許第７０７２７０１号と米国特許第８３９６５２６号の両方は、引用によって全体がここに統合され、プロセッサを有するＮＩＲＳ酸素測定システムの例が血液酸素飽和度値を決定するのに適することを説明する。これらの特許に記載された方法は、以下に説明されるのと同様に本発明の態様に応じて適する方法論の例である。本発明は、これらの特定の方法論の広い適用可能性を有するが、これらの特許に記載された方法論に限定されない。プロセッサ２０の機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はその組み合わせを利用して実現される。当業者は、過度の試験を伴なわず、ここで説明された機能を実行するためにプロセッサ２０を適応させる（例えば、プログラムする）ことができる。
【００１３】
図２から７を参照すると、ＮＩＲＳセンサアセンブリ１０は、１つ以上の光源２２と、１つ以上の光検出器２４、２６と、回路２８と、コネクタ３０と、パッド３２と、対象コンタクト層３４と、カバー３６と、を含む。図２から７に図示された実施の形態を含むいくつかの実施の形態では、ＮＩＲＳセンサアセンブリ１０は更にカバー３６を含む。ＮＩＲＳセンサアセンブリ１０及び／又はＮＩＲＳセンサアセンブリ１０の特徴は、Ｘ軸に沿って延在する長さ、Ｙ軸に沿って延在する幅、及び／又はＺ軸に沿って延在する高さを有するものとして説明される。図はそれぞれの軸を図示する。
【００１４】
光源２２は、活性領域を通じて１つ以上の所定の波長で光を出射するのに選択的に使用可能である１つ以上の発光素子（例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザダイオード等）を含む。光源２２によって出射された光は、赤外領域（即ち、約７００ナノメートル（７００ｎｍ）から約１０００ナノメートル（１０００ｎｍ）の波長帯）及び／又は可視領域（即ち、約３９０ナノメートル（３９０ｎｍ）から約７５０ナノメートル（７５０ｎｍ）の波長帯）の光を含む。以下に説明されるように、光源２２は、ベースユニット１４（図１を参照）に対する電気接続のための回路２８に取り付けられる。
【００１５】
光検出器２４、２６のそれぞれは、活性領域を通じて光源２２によって出射された光信号を検出し、且つ検出された光を表すと共にプロセッサ２０に送られる信号を生成するために、選択的に使用可能である１つ以上の光検出素子（例えば、フォトダイオードや電荷結合素子等）を含む。光検出器２４、２６は、例えば、光が対象の生物組織（例えば、脳組織）を通過した後で光を検出する。以下に説明されるように、光検出器２４、２６は、ベースユニット１４（図１を参照）に対する電気接続のための回路２８に取り付けられる。更に以下に説明されるように、ＮＩＲＳセンサアセンブリ１０は、対象コンタクト層３４の光学的透過率、及び／又は光信号が光検出器２４、２６によって検出される前に通過するように意図されたＮＩＲＳセンサアセンブリ１０の１つ以上の他のコンポーネントの光学的透過率の測定に光検出器２４、２６の１つ以上を使用することができるように構成される。
【００１６】
光源２２と光検出器２４、２６は、ＮＩＲＳセンサアセンブリ１０の上の様々な相対位置を仮定することができる。国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ１２／２４８８９号は、引用によって全体がここに統合され、好ましい相対位置のいくつかの例を開示する。光源２２と光検出器２４、２６の相対位置は、好ましくは以下のように選択される：（１）光源２２と光検出器２４、２６は、少なくとも実質的に直線的に縦に延在する軸３８に沿って位置が調整される（図２を参照）；（２）光源２２と光検出器２４、２６のそれぞれとの間の分離距離は同一ではない。
【００１７】
回路２８は、コネクタ３０に光源２２と光検出器２４、２６とを電気接続する。コネクタ３０は、順番に、ＮＩＲＳセンサアセンブリ１０がベースユニット１４に電気接続されることを可能にする構造を提供する（図１を参照）。ＮＩＲＳセンサアセンブリ１０は、回路２８の様々な種を含むことができる。図１から７に図示された実施の形態では、回路２８は、米国特許出願第６１／７３５３１８号に記載されたものに類似するフレキシブル回路であり、それは引用によって全体がここに統合される。
【００１８】
図１、２を参照すると、コネクタ３０は、ＮＩＲＳセンサアセンブリ１０とベースユニット１４との間に、電気通信を直接的又は間接的に提供するように構成される。ＮＩＲＳセンサアセンブリ１０は、コネクタ３０の様々な種を含むことができる。いくつかの実施の形態では、コネクタ３０は、国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ１２／２４８８９号と米国仮特許出願第６１／７１７４０１号とに開示されたコネクタと同一又は類似し、両者は引用によって全体がここに統合される。いくつかの実施の形態では、ＮＩＲＳセンサアセンブリ１０は、コネクタ３０を含まない。
【００１９】
図２から７を参照すると、パッド３２は、回路２８に対して配置される。パッド３２は、下面６４と、反対の上面６６と、下面６４と上面６６との間の高さ方向に延在する少なくとも１つの光源アパチャ６８と、下面６４と上面６６との間の高さ方向に延在する１つ以上の光検出アパチャ７０、７２と、を含む。
【００２０】
パッド３２は、光学的非伝達である。用語「光学的非伝達」は、ＮＩＲＳセンサアセンブリ１０の通常動作中に光源２２によって出射された光信号が遮断され、又はパッド３２を通過することを妨げ、パッド３２を通過して脱出した全ての光信号がＮＩＲＳ測定のための不十分な発光強度を有することを説明するために、ここではパッド３２に関連して使用される。
【００２１】
パッド３２は、光源２２が少なくとも光源アパチャ６８の内部に部分的に配置されるように、且つ光検出器２４、２６が少なくとも光検出器アパチャ７０、７２のそれぞれの内部に部分的に配置されるように、ＮＩＲＳセンサアセンブリ１０に配置される。パッド３２の下面６４は、回路２８に直接的又は間接的に貼り付けられる（例えば、接着剤を使用して）。図２から７に図示された実施の形態では、パッド３２の下面６４は、回路２８に直接的に貼り付けられる。パッド３２は、様々な形状を有することができる。図２で図示された実施の形態では、パッド３２の形状は、光源アパチャ６８と光検出アパチャ７０、７２とが縦に延在する軸７４に沿って直線的に位置が調整されるようにされる。
【００２２】
パッド３２は、様々な材料又は材料の組み合わせから形成することができる。パッド３２のための好ましい素材の一例は、柔軟で、しなやかで、患者環境のために適切なものである。好ましいパッド３２の素材の具体例は、アメリカ合衆国のコネチカット州のウッドストックのロジャーズ株式会社の製品であるＰｏｒｏｎ（登録商標）セルラーウレタンフォームがある。
【００２３】
図２から７を参照すると、対象コンタクト層３４は、パッド３２に対して光検出器２４、２６の露出部分、いくつかの実施の形態では、光源２２の露出部分を覆うように配置される。対象コンタクト層３４は、下面３３と、反対の上面３５と、を含む。いくつかの実施の形態では、対象コンタクト層３４は、回路２８に直接的又は間接的に接続される（例えば、接着剤を使用して）シートの形を呈する。図２から６に図示された実施の形態では、例えば、対象コンタクト層３４は、シートの形を呈し、対象コンタクト層３４の下面３３は、パッド３２の上面６６に直接的に貼り付けられる。他の実施の形態では、対象コンタクト層３４は、パッド３２の内部のアパチャ６８、７０、７２の１つ以上の内部に少なくとも部分的に配置されたコーティングの形を呈する。図７で図示された実施の形態では、例えば、対象コンタクト層３４は、光源アパチャ６８とパッド３２の光検出アパチャ７０、７２のそれぞれの内部に配置されたコーティングの形を呈する。
【００２４】
対象コンタクト層３４の１つ以上の部分又は全ての部分は光学的伝達である。いくつかの実施の形態では、対象コンタクト層３４の１つ以上の部分が光学的非伝達である。用語「光学的伝達」は、ＮＩＲＳセンサアセンブリ１０の通常動作中に光源２２によって出射された光信号が通過してＮＩＲＳ測定のための十分な発光強度で部分を脱出することを説明するために、ここでは対象コンタクト層３４の部分に関連して使用される。用語「光学的非伝達」は、ＮＩＲＳセンサアセンブリ１０の通常動作中に光源２２によって出射された光信号が遮断され、又は部分を通過することを妨げ、部分を通過して脱出した全ての光信号がＮＩＲＳ測定のための不十分な発光強度を有することを説明するために、ここでは対象コンタクト層３４の部分に関連して使用される。用語「光学的伝達」と「光学的非伝達」は、人間の目に対して可視である透明性を説明するか、又は人間の目に可視である非透明性を説明するためには、ここでは使用されない。用語「光学的透明性」は、光源によって伝達され、光検出器によって集められ、光検出器によって検出され、対象コンタクト層３４を通じて対象組織の内部に伝達することができるか、又は対象組織から対象コンタクト層３４を通じて伝達することができる波長と強度の光を説明するために、ここでは対象コンタクト層３４に関連して使用される。対象コンタクト層３４の光学的透過率は、例えば、対象コンタクト層３４の寸法及び／又は対象コンタクト層３４の材質を含む対象コンタクト層３４の１つ以上の特性に依存する。いくつかの実施の形態では、例えば、光学的透過率は、対象コンタクト層３４の下面３３と上面３５との間の高さ方向に延在する距離に依存する。
【００２５】
対象コンタクト層３４は、光学的伝達である対象コンタクト層３４の１つ以上の部分が光源２２の活性領域と光検出器２４、２６のそれぞれの活性領域とに位置を合わされるように、ＮＩＲＳセンサアセンブリ１０に配置される。図４で図示された実施の形態では、例えば、対象コンタクト層３４は、光源２２と光検出器２４、２６の活性領域に位置を合わされた光学的伝達部分９４と、他の場所の光学的非伝達部分９６と、を含む。対象コンタクト層３４は、対象コンタクト層３４の上面３５がＮＩＲＳセンサアセンブリ１０の動作中に検出されている対象組織と接触するように、ＮＩＲＳセンサアセンブリ１０に配置される。いくつかの実施の形態では、対象コンタクト層３４は、所定の厚さを有し、及び／又は一定の光減衰と散乱特性を有する。
【００２６】
対象コンタクト層３４は、１つの連続セクション、又は複数の個別セクションを含む。図２から４、６に図示された実施の形態では、対象コンタクト層３４は１つの連続セクションを含む。しかしながら、図５、７に図示された実施の形態では、対象コンタクト層３４は、３つの個別セクション３７、３９、４１を含む。対象コンタクト層３４は、様々な形状を有することができる。対象コンタクト層３４の形状は、対象コンタクト層３４がパッド３２の上面６６の全体を覆うために使用可能なようにされ、又は対象コンタクト層３４がパッド３２の上面６６の１つ以上の部分のみを覆うために使用可能なようにされる。図３、４、６に示された実施の形態では、例えば、対象コンタクト層３４は、光源アパチャ６８と光検出アパチャ７０、７２とを含むパッド３２の上面６６の全体を覆って貼り付けられる。図５に示された実施の形態では、対照的に、対象コンタクト層３４の３つの個別セクション３７、３９、４１のそれぞれは、露出された上面６６の他の部分を残して、パッド３２の上面６６の部分を覆う。図５に示された実施の形態では、対象コンタクト層３４の３つの個別セクション３７、３９、４１は、光源アパチャ６８と、第１の光検出アパチャ７０と、第２の光検出アパチャ７２と、をそれぞれ覆う。
【００２７】
対象コンタクト層３４は、様々な素材又は素材の組み合わせから形成することができる。対象コンタクト層３４は、１つ以上のフォーム材、１つ以上の織ファブリック材、１つ以上の不織ファブリック材、１つ以上のゲル材、又はその組み合わせを含む。好ましいフォーム材の例は以下のものを含む：シリコーンフォーム；ポリエチレンフォーム；ウレタンフォーム；ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）フォーム。好ましい織ファブリック材の例は以下のものを含む：トリコットファブリック；ニットファブリック；ルーズウィーブファブリック。好ましい不織ファブリック材の例は以下のものを含む：スパンレースファブリック；マイクロポーラスファブリック；エラスティックファブリック。好ましいゲル材の例は以下のものを含む：ヒドロゲル接着剤；親水コロイド接着剤；カプセル化ゲル。光学的透明部分９４と光学的不透明部分９６とを含む実施の形態では、これらの部分９４、９６の材料が相互に異なる。好ましい光学的透明材料の具体例は、エイブリーデニスン株式会社によって用意された圧感接着剤を有するポリエチレンフォーム製品、製品名AveryMed362である。
【００２８】
対象コンタクト層３４は、ＮＩＲＳセンサアセンブリ１０のコンポーネントがもたらす対象に対する不快感を低減又は排除することを助ける。例えば、ある応用例では、対象コンタクト層３４が無い状態における不快感を所定の時間に亘って対象に感じさせる熱源として光源２２が作用する可能性がある。このような応用例では、対象コンタクト層３４は、光源２２から対象の皮膚に到達する熱エネルギの量を減少させる熱障壁として作用する。他の例としては、ある応用例では、ＮＩＲＳセンサアセンブリ１０のコンポーネント（例えば、光源２２や光検出器２４、２６等）が対象コンタクト層３４が無い状態における対象の不快感をもたらす圧点を生じさせる可能性がある。このような応用例では、対象コンタクト層３４は、このような圧点の大きさを減少させるか又は排除する緩衝層として作用する。対象コンタクト層３４によってもたらされた緩衝効果は、対象の皮膚が虚弱な（例えば、新生児の皮膚や老人の皮膚等）応用例で特に有利である。
【００２９】
いくつかの実施の形態では、ＮＩＲＳセンサアセンブリ１０の１つ以上のコンポーネントが、光源２２と対象コンタクト層３４との間、又は光検出器２４、２６と対象コンタクト層３４との間に配置される。これらのコンポーネントは、単一のセクション又は複数の個別セクションの形状を呈するＥＭＩシールド８６を含む。図６に示された実施の形態では、例えば、ＥＭＩシールド８６のレイヤが以下の３つの個別セクションを含む：第１のセクション８８が光源２２に関連して配置され、第２のセクション９０が光源２２に接近する光検出器２４に関連して配置され、第３のセクション９２が光源２２から最も遠い光検出器２６に関連して配置される。ＥＭＩシールド８６は、ＥＭＩを遮蔽するために使用可能である任意の好ましい材料又は材料の組み合わせで形成される。好ましいＥＭＩシールド８６の材料の例は、米国特許出願第６１／７３５３１８号に開示される。いくつかの実施の形態では、電気絶縁体の１つ以上のレイヤ（図示せず）が、光源２２と対象コンタクト層３４との間、又は光検出器２４、２６と対象コンタクト層３４との間に更に又は代わりに配置される。電気絶縁体のレイヤは、非導電性である任意の好ましい材料又は材料の組み合わせで形成される。好ましい電気絶縁体の例は、米国特許出願第６１／７３５３１８号に開示される。いくつかの実施の形態では、ＥＭＩシールド８６の１つ以上のレイヤ及び／又は電気絶縁体の１つ以上のレイヤが、対象コンタクト層３４に統合される。例えば、対象コンタクト層３４は、複数のサブレイヤを含み、ＥＭＩシールド８６のレイヤは、サブレイヤの間に配置される。
【００３０】
図２から７を参照すると、カバー３６は、回路２８に関連して配置される。図２から７に図示された実施の形態では、カバー３６は、光源２２と光検出器２４、２６の反対の回路２８の表面に貼り付けられる（例えば、接着剤を使用して）。カバー３６は、様々な形状を有することができる。図２では、カバー３６は、一般にパッド３２の形状と一致する形状を有する。カバー３６は、様々な材料又は材料の組み合わせで形成することができる。カバー３６は、好ましくは患者環境で利用することができる柔軟でしなやかな材料からなる。好ましいカバー３６の材料の例は以下のものを含む：Ｔｙｖｅｋ（登録商標）（デュポンによって製造された製品）；Ｐｏｒｏｎ（登録商標）のセルラーウレタンフォーム；ビニル材、プラスチック材；及びフォーム材。
【００３１】
ＮＩＲＳセンサアセンブリ１０は、光源２２の輝度及び／又は温度を測定するために光検出器２４、２６の１つ以上を使用することができるように構成される。例えば、いくつかの実施の形態では、光検出器２４、２６の１つ以上によって検出された光信号の輝度が光源２２によって出射された光の輝度を表すように、及び光検出器２４、２６の１つ以上の温度が光源２２の温度を表すように、光検出器２４、２６の１つ以上が光源２２に対して十分に接近して配置される。ＮＩＲＳセンサアセンブリ１０は、光検出器２４、２６の１つ以上によって検出された光の輝度を測定するために使用可能である輝度測定装置を含む。好ましい輝度測定装置の例は、米国特許出願第１３／５４３１８０号に開示され、それは引用によって全体がここに統合される。図８は、光検出器２４、２６の１つによって検出された光の輝度を測定するために使用可能である輝度測定装置４０の例を図示する。輝度測定装置４０は、ゼロバイアスとゼロオーム入力インピーダンスとを有する光起電力回路４２を含む。光起電力回路４２の入力４４は、光検出器２４、２６の１つから信号を受信する。光起電力回路４２の出力４６は、光検出器２４、２６のそれぞれの輝度に関連する輝度信号を提供し、その輝度信号は、処理のためにベースユニット１４（図１を参照）に伝達される。ベースユニット１４のプロセッサ２０（図１を参照）は、輝度信号に応じて光源２２によって出射される光の特性（例えば、輝度）を調整する。ＮＩＲＳセンサアセンブリ１０は、光検出器２４、２６の１つ以上の温度を測定するために使用可能である温度測定装置を含む。好ましい温度測定装置の例は、米国特許出願第１３／５４３１８０号に開示される。図９は、光検出器２４、２６の１つの温度を測定するために使用可能である温度測定装置４８の例を図示する。温度測定装置４８は、光検出器２４、２６の１つから受信された信号を光検出器２４、２６のそれぞれの温度を表す温度信号に変換するための回路５０を含む。温度測定装置４８は、定電流により光検出器２４、２６の１つにバイアスをかける回路５０を含む。回路５０は、オペアンプ５２と、第１の抵抗５４と、第２の抵抗５６と、電圧源５８と、を含む。回路５０の入力６０は、光検出器２４、２６の１つから信号を受信する。回路５０の出力６２は、光検出器２４、２６のそれぞれの温度に関連する温度信号を提供し、その信号は、処理のためにベースユニット１４（図１を参照）に伝達される。ベースユニット１４のプロセッサ２０（図１を参照）は、温度信号に応じて光源２２によって出射された光信号の特性（例えば、輝度）を調整する。
【００３２】
ＮＩＲＳセンサアセンブリ１０の動作中に、ＮＩＲＳセンサアセンブリ１０は、対象の生物組織に関連して配置される。光源２２によって出射された光信号は、対象コンタクト層３４を通過し、対象の組織に入出し、対象コンタクト層３４に戻って通過し、その後、光検出器２４、２６によって検出される。光検出器２４、２６によって検出された光信号を表す信号は、ベースユニット１４に戻り中継され、これらは対象の生物組織の１つ以上の特性（例えば、血液酸素）に関連するデータを得るためにプロセッサ２０によって処理される。
【００３３】
本発明の態様によれば、プロセッサ２０は、上で説明されたように対象コンタクト層３４を有するセンサアセンブリの用途に適する；例えば、プロセッサ２０は、対象コンタクト層３４を通過する光信号を計算する較正を含む１つ以上のアルゴリズムを含む対象コンタクト層３４を含むセンサアセンブリの用途に適する。
【００３４】
本発明の態様によれば、プロセッサ２０は、経験的に収集されたデータを使用して「コンタクト層センサアセンブリ」の用途に適する。例えば、離散的標本化又は連続監視によって同一の対象から同時に（又は時間内の近い点で）経験的な酸素飽和度データを収集することができるが、対象の臨床的適正値の血液酸素飽和レベルはコンタクト層センサアセンブリを使用して検知される（ここに説明されたように）。ＮＩＲＳ検知の時間的及び物理的近接と経験的なデータの開発とが正確性を保証することを支援する。経験的に測定されたデータ値と酸素濃度計で計測されたデータ値との間の一致を与えるために必要なキャリブレーションパラメータは、米国特許第７０７２７０１号に記載されたものに類似する技術とそれに応じて適合されたプロセッサ２０とを使用して決定される。このように、「コンタクト層センサアセンブリ」の光特性は、キャリブレーションパラメータで計算される。
【００３５】
代わりに、プロセッサ２０は、好ましくはＮＩＲＳシステムによって一般に検知される生物組織（例えば、皮膚、骨、脳等）に類似する既知の光特性を有するファントム試料を検知することによってコンタクト層センサアセンブリの用途のために較正される。この実施の形態では、ファントム試料は、対象コンタクト層３４を伴わない１つ以上のセンサアセンブリと、対象コンタクト層３４伴う１つ以上のセンサアセンブリにより検知される。このとき、ここで説明されるようにコンタクト層センサアセンブリによる連続使用のためのプロセッサ２０を較正するために光信号減衰量の差異を使用することができる。
【００３６】
いくつかの実施の形態が開示されるが、本発明の態様が多くの実施の形態を含むことが技術分野の通常の技量の者にとって明白である。従って、本発明の態様は、添付の特許請求の範囲とそれらの同等物の見解を除いて制限されない。
【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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【国際調査報告】
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