(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第一及び第二の光エミッタ（２１、２２、１１、１２）を有するプローブ（２０、１０）に光学酸素計（５１、４１）を連結するためのアダプタ（５０、４０）であって、
前記プローブが二線式のプローブ（２０）又は三線式のプローブ（１０）のいずれかのプローブであり、前記光学酸素計が二線式の光学酸素計（４１）又は三線式の光学酸素計（５１）のいずれかの光学酸素計であり、
当該アダプタが、
前記三線式のプローブ（１０）又は前記三線式の光学酸素計（５１）に連結するための接地帰線用の端子（ＧＮＤ）、
前記第一の光エミッタに第一の作動信号を与えるため、前記光学酸素計に連結するための第一の光エミッタ駆動端子（ＶＯ１、ＶＮ１）、
前記第二の光エミッタに第二の作動信号を与えるため、前記光学酸素計に連結するための第二の光エミッタ駆動端子（ＶＯ２、ＶＮ２）、
前記プローブの前記光エミッタのうちの一方の光エミッタに連結するための第一のプローブ端子（２４）、
前記プローブの前記光エミッタのうちの他方の光エミッタに連結するための第二のプローブ端子（２５）、及び
前記第一及び第二の作動信号を第一及び第二の光エミッタ駆動端子のための第一及び第二の駆動信号に交互に変換するための、前記第一及び第二の作動信号の両方の作動信号に応答するスイッチ回路（９０、９２；９４、９６；９８−１０４；８１−８４；６０′−６３′）、
から成るアダプタ。
【請求項２】
請求の範囲第１項に記載のアダプタであって、
前記第一の光エミッタ駆動端子が、前記スイッチ回路により、前記第一のプローブ端子に連結され、
前記第二の光エミッタ駆動端子が、前記第二のプローブ端子に連結される、ところのアダプタ。
【請求項３】
請求の範囲第１項に記載のアダプタであって、
前記スイッチ回路が、前記二線式のプローブ（２０）又は二線式の光学酸素計（４１）の二つの異なった端子に前記接地帰線用の端子を交互に連結する、
ところのアダプタ。
【請求項４】
請求の範囲第１項に記載のアダプタであって、
前記スイッチ回路が、少なくとも一つの光学的に接続されるスイッチ（８１′−８４′、６０−６３）を使用する、
ところのアダプタ。
【請求項５】
請求の範囲第１項に記載のアダプタであって、
前記スイッチ回路が、二極双投（ＤＰＤＴ）スイッチ（９０、９２）を含む、
ところのアダプタ。
【請求項６】
請求の範囲第１項に記載のアダプタであって、
当該アダプタが、
前記プローブ、
前記プローブに取り外しできないように連結したケーブル、又は
前記プローブに取り外しできないように連結したケーブルの端部に形成したケーブルコネクタ、
のうちの一つに組み入れられる、
ところのアダプタ。
【請求項７】
請求の範囲第１項に記載のアダプタであって、
当該アダプタが、前記プローブに着脱可能に連結され且つ前記光学酸素計に連結するケーブルに組み入れられる、
ところのアダプタ。
【請求項８】
請求の範囲第１項に記載のアダプタであって、
少なくとも一つの作動信号が、制御信号として機能し、前記作動信号のゲート制御を能動的に制御する、
ところのアダプタ。
【請求項９】
複数のパルス式酸素計との使用のための二重使用のプローブ（１２０）であって、
エミッタ駆動端子とエミッタ出力端子とを有する第一のエミッタ（１２４）、
第一のプローブ出力端子（１３４）と前記第一の光エミッタの前記エミッタ出力端子とに接続されるエミッタ駆動端子を有し且つ第二のプローブ出力端子（１３０）と前記第一の光エミッタの前記エミッタ駆動端子とに接続されるエミッタ出力端子を有する、第二の光エミッタ（１２６）、及び
前記第二のプローブ出力端子に接続されるエミッタ駆動端子を有し且つ第三のプローブ出力端子（１３２）に接続されるエミッタ出力端子を有する、第三の光エミッタ（１２８）、
から成る二重使用のプローブ。
【請求項１０】
請求の範囲第９項に記載の二重使用のプローブであって、
前記光エミッタが、発光ダイオードである、
ところの二重使用のプローブ。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、一般に、光学酸素計に関し、特に、関連した酸素計モニターで使用できるように設計／配列された光学酸素計プローブを異なった酸素計モニターで使用可能にするアダプタに関する。
図面中の符号について
図面中、同一の構成要素は、各図、同一の符号にて示す。
発明の背景
健康な人体の新陳代謝において酸素が重要であることから、患者の血中酸素含有量を計測できるということが重要である。手術中や手術後の患者の動脈血のヘモグロビン酸素飽和度をモニターすることは、特に重要である。
指等の患者の皮膚を通じて動脈血を含んでいる領域に光を直射する非侵襲式の酸素計が開発されてきた。この光は、典型的に、二つ又はそれ以上の光の一次波長を含んでいる。このような酸素計の例は、米国特許第5209230号（"Adhesive Pulse Oximeter Sensor With Reusable Portion"、Swedlowら）、及び米国特許第4700708号（"Calibrated Optical Oximeter Probe"、New,Jrら）に開示されており、これらは本発明の参照文献であり、なお、これらは両方とも本発明の特許出願人に譲渡されているものである。New,Jrらの特許の酸酸素計は、モニターに取り付けられるプローブを含み、このプローブは、モニターにより計測できる抵抗を有する抵抗器を収容する。この抵抗の計測値は、患者の表皮を通じ発光ダイオード（LED）から直射した光の波長を示す。モニターは、この情報と、これら波長で検出された光の計測強度とを使用して、患者の動脈血酸素含有量を計算する。これら二つの波長の各々における光吸収量を別々に計測するために、LEDは、重複しない時間間隔で作動される。
光学プローブは、複数の形態で電気的に配列される。米国特許第5249576号（"Universal Pulse Oximeter Probe"、Goldbergerら）は、患者の指に光を放射する赤色（又はRED）発光ダイオード（LED）と赤外線（又はIR）発光ダイオード（LED）の二つの配列形態を説明する。これら二つの従来技術の配列形態を図１及び２に示す。図１は、一対のLED11、12を"三線配列"13で連結したプローブ10の構成を示し、二つのLEDアノードが端子14に連結され、二つのLEDカソードが、それぞれ、個別のリード線15、16に連結されている。このプローブは、また、LED11、12から放射した光を検出する光電検出器17と、LED11及び12のうちの少なくとも一つにより発生される光の波長を示す抵抗を有する抵抗器18とを含む（ここで、変形的に、抵抗は、その他の、又は付加的なパラメータを示すことができる）。以下、LEDの三線配列を有するプローブを"三線式プローブ"10という。LEDのリード線14、15及び16は、それぞれ、接地、VO1及びVO2で示す。VO1及びVO2といった表示は、これらが本願の出願人であるネルコー社以外により製造された酸素計用の第一及び第二のLED駆動電圧リード線を示す。ここで、表示VO1及びVO2にある"O"は"other"、すなわち"以外又は他の"を表す。このことから、このプローブを"以外又は他のプローブ"という。
図２に示す第二の例では、二つのLED21、22が"二線配列"23で連結され、第一のLED21のアノード及び第二のLED22のカソードが第一のリード線24に連結され、第一のLED21のカソード及び第二のLED22のアノードが第二のリード線25に連結される。このプローブは、また、光電検出器26及び抵抗器27（又は、これらLEDの一つ又は両方により発生される波長、及び／又は他のパラメータを示す他のタイプの機構）を含む。以下、LEDの二線配列を有するプローブを"二線式プローブ"20という。LEDへのリード線をネルコープローブの第一及び第二の電圧信号に対応するVN1及びVN2で示す。このタイプのプローブを"ネルコープローブ"という。
以下、LEDの二線配列を有するプローブを使用するために設計した酸素計モニターを"二線式モニター"又は"ネルコー酸素計モニター"という。同様に、LEDの三線配列を有するプローブを使用するために設計した酸素計モニターを"三線式モニター"又は"他の酸酸素計モニター"という。
幾つかの酸素計プローブは、一つ又はそれ以上のLEDを付加し得る。例えば、第２の赤色LEDを第１の赤色LEDと組み合わせて使用した、より平衡した光のレベルを達成することができる。
上記した図１及び２の二つの配列形態のいずれにおいても、二つのLEDのうちの一つだけがいずれの与えられた時間においても作動されるように電力が二つのLEDに印加されて、いずれの与えられた時間においても、検出器からの出力信号が、二つのLEDのうちの多くても一つからの光に応答して発生される。これは、検出した光の強度を患者の血中酸素濃度の表示へ変換するために必要な計算を簡素化する。
異なったタイプのプローブと、異なったタイプの酸素計との間の不一致が、両方のタイプの酸素計にプローブを供給するコストを著しく増大させる。特に、このようなプローブの製造においては、多くの異なったタイプのプローブの設計にコストがかかるだけでなく、多くの異なった生産ラインの組立て、多くの異なった生産ライン用機械の購入、多くの異なった生産ライン用機械の修繕、及び多くの異なったタイプのプローブの販売にコストがかかる。また、異なったタイプのプローブの各々の製造及び配給にかかるコストは、ただ一つのタイプのプローブの場合に増大する製品生産量に関連した経済性からみると有益でない。これらプローブの全コストは、また、両方のタイプのプローブを使用する病院でかかる間接的なコストをも含み、このような病院では、各々のタイプのプローブの少量の注文に関連したコストが増大し、多くの異なったタイプのプローブの保管にコストがかかり、多くの売り主との折衝にコストがかかる。これら全ての要因は、患者の酸素飽和度を監視することにかかるコストを著しく増大させる。
上記のGoldbergerの特許は、いずれの酸素計とも使用できるように配列できるプローブを提供することによって、この問題を処理する。このプローブ内の光電検出器及び光源は、いかなる相互連結もせずに取り付けられており、ケーブルが、適当に挿入したジャンパリード線の手段による多様な配列形態でこれら構成要素を相互に連結している。しかし、この構造が、このプローブを多種の酸素計に適合させることができるのであるが、相互に連結した電気的な構成要素を有するプローブを任意に選択したいずれの酸素計とも使用することができない。
本発明の目的は、第一の配列形態で相互に連結した電気的な構成要素を有するプローブと、電気的に相互連結した第二の配列形態を有するプローブを使用するために設計したモニターとの間を、両者が相互に有効に機能するように、連結できるアダプタを提供することである。
発明の概要
本発明は、二線式酸素計プローブ又はモニターを三線式モニター又はプローブに能動的に連結するアダプタを提供する。これは、アダプタの連結を切り換えるための制御信号を与える酸素計モニターからの駆動信号を交互して能動的に行われる。アダプタの連結は、好適に、ダイオード、トランジスタ、又は他の能動素子でなされる。
このことから、本発明のアダプタは、まず、三線式デバイスの第一及び第二の端子の間に二線式デバイスの二つのリード線を連結し、第一の光エミッタを作動し、次に、三線式デバイスの第二及び第三の端子の間に上記の二つのリード線を連結する。三線式デバイスは、酸素計モニター又は酸素計プローブのいずれかであり得る。
一つのタイプの三端子モニターでは、二つの駆動端子（VO1、VO2）のうちの一つだけが、ある時間に作動し、このとき、他の駆動端子は高インピーダンス状態にあり、第三の駆動端子は接地されている。このような配列形態では、アダプタは、他の駆動端子と切断する必要がない。他のタイプの三端子モニターでは、第二の駆動端子が高インピーダンス状態にない。このことから、本発明に従った一つのアダプタは、付加的なスイッチにより、使用しない第二の駆動端子を絶縁する。一つの実施例は、二つのトランジスタをもつスイッチの実施例でも、二つのダイオードの実施例でもない、四つのトランジスタをもつスイッチの実施例である。
図示の好適実施例の二つのタイプのアダプタは、酸素計プローブを別のやり方では使用不可能の酸素計モニターと使用できるように適合する。これら二つのタイプのアダプタは、酸素計プローブの広く使用されている二つのタイプの両方に関連したタイプの酸素濃度モニターで使用できる点で特に有用である。
本発明のアダプタは、好適に、モニターや、モニターにプローブを連結するために使用するケーブルに取り付けられて、各アダプタは、モニター自身の延長部となり、多くの異なった患者が使用でき、各患者が何回も使用することができる。
後述する特定の二つのタイプのモニター及びプローブとの使用のための多様な好適なアダプタの実施例を特定的に説明する。しかし、本発明は、異なった数や配列形態の光源信号接続を有するプローブ及びモニターを相互連結するいずれのアダプタにも適用可能である。
本発明は、また、三線式及び二線式の両方のモニターのためのLEDを含む二重使用のプローブを提供する。LEDは、使用するモニターに要求される特定の配列を与えるために相互連結を外部で行うことで、プローブの二重使用を可能にしたので、プローブ自身の内部で相互連結されない。しかし、全てのLEDが対をなすようにするのではなく、IR LEDだけが再生され、全てのLEDのための共通のコネクタにより赤色LEDが両方のタイプのモニターのために使用でき、一つ又はその他のIR LEDだけが連結又は使用される。これに対し、Goldbergerの特許では、三つのLEDのリード線が、二線式又は三線式の酸素計にプローブを連結するために要求されるだけである。
【図面の簡単な説明】
図１は、一対のLEDの三線配列を有するプローブを示す。
図２は、一対のLEDの二線配列を有するプローブを示す。
図３は、二線式モニターを三線式プローブに連結するための二対三型アダプタとしての二極双投スイッチを示す。
図４は、三線式モニターを二線式プローブに連結するための三対二型アダプタとしての二極双投スイッチを示す。
図５は、二対三型アダプタの第一の好適実施例を示す。
図６は、三対二型アダプタの第一の好適実施例を示す。
図７は、二対三型アダプタの第二の好適実施例を示す。
図８は、高インピーダンス出力酸素計モニターとの使用のための三対二型アダプタの第二の好適実施例を示す。
図９は、組合せアダプタケーブルを示す。
図１０は、組合せアダプタ用の図９のケーブルの多くのアダプタ連結を示す。
図１１は、二重使用のプローブ及び対応するアダプタの好適実施例を示す。
好適実施例の説明
モニターのタイプ
他の三線式モニター：このモニターは、三線配列で連結した一対のLEDを駆動するように設計され、上設したように、二つのLEDアノードが、共通のリード線に連結され、二つのLEDカソードが、それぞれ、個別のリード線に連結されている。
したがって、このタイプのモニターは、このタイプのプローブに連結するための以下の三つの端子を有する。すなわち、これら二つのLEDのうちの第一のLEDのカソードに連結するための第一の端子、これら二つのLEDのうちの第二のLEDのカソードに連結するための第二の端子、及び両方のアノードに連結するための第三の端子である。以下でわかるように、アダプタを使用してこのタイプのモニターに二線式プローブを相互に連結するとき、これら三つの端子のうちの二つだけが常にプローブへ電気を伝える。
ネルコーの二線式モニター：これら二つのタイプの酸素計モニターの第二のモニターが、二線配列で連結した一対のLEDを駆動するように設計され適合され、第一のLEDのアノードと第二のLEDのカソードとが第一のリード線に連結され、第一のLEDのカソードと第二のLEDのアノードとが第二のリード線に連結されている。
したがって、このタイプのモニターは、このタイプのプローブに連結するための以下の二つの端子を有する。すなわち、第一のリード線に連結するための第一の端子、及び第二のリード線に連結するための第二の端子である。
変形的に、他のタイプの端子を使用してもよい。三線式プローブの変形物では、その一方のLEDのアノードが、共通の端子（接地）のための他方のLEDのカソードに連結されている二つのLEDを有し得る。また、他の変形物では、二つのアノードではなく、二つのカソードが、共通の端子に連結され得る。
アダプタのタイプ
第一のタイプのアダプタは、三線式酸素計モニターと、二つのLEDの二線配列を有する酸素計プローブとを駆動可能にする。以下、このタイプのアダプタを"三対二型アダプタ"という。
また、第二のタイプのアダプタは、二線式酸素計モニターと、二つのLEDの三線配列を有する酸素計プローブとを駆動可能にする。以下、このタイプのアダプタを"二対三型アダプタ"という。このことから、これら二つのタイプのアダプタは、これら二つのタイプの酸素計モニターの各々と、これら二つのタイプの酸素計プローブの両方との使用を可能にする。
これら二つのタイプのアダプタの各々のために、アダプタは、モニターからプローブへの電気的経路の多数の異なった地点に取り付けられる。特に、モニター内部、モニターのフロントパネルの外部、モニターにプローブを連結するケーブル内部、ケーブルのモニター端部のコネクタ、又は、プローブへのコネクタに取り付けられる。
これら二つのタイプのアダプタは、各々、（1）LED駆動信号を、一つのタイプのモニターから、他のタイプのモニターと作動するように設計されたプローブにより見込まれるそのタイプのLED駆動信号へ変換し、（2）このプローブからのデータを、モニターにより見込まれるフォーマットでモニターに転送するように機能しなければならない。
これらのタイプのうちの一つのタイプのモニターによって発生される形状のLED駆動信号をこれらのタイプのうちの他のタイプのモニターによって発生される形状のLED駆動信号へ変換するために、モニターから受信した入力信号の部分を選択的に再び書き換えることが必要である。これは、プローブのLEDに電力を与え、且つ所望の出力信号を発生させるためにアダプタを制御するためのタイミングデータを与える、という二つの役割で、モニターによって発生されるLED駆動信号を使用することによって達成される。ここに与えられたアダプタの好適実施例は、能動スイッチを使用して、LED駆動信号をLEDに印加される信号に適合する。
好適実施例では、アダプタは、二極双投（DPDT）スイッチの形状を有し、これは、モニターからの少なくとも一つのLED駆動信号に応答して能動的に切り替えられる。しかし、三対二型アダプタが、一対のLED駆動信号VO1、VO2を一対のLED駆動信号VN1、VN2へ変換させるいずれの構造によっても与えられ得る。同様に、二対三型アダプタが、一対のLED駆動信号VN1、VN2を一対のLED駆動信号VO1、VO2へ変換させるいずれの構造によっても与えられ得る。
三対二型アダプタは、三線式モニターからのLED駆動信号を二線式プローブに要求されるLED駆動信号へ変換しなければならず、また、二対三型アダプタは、二線式モニターからのLED駆動信号を三線式プローブに要求されるLED駆動信号へ変換しなければならない。
以下の二項目では、これら二組のプローブ、モニター及び信号の特定的な例について説明する。
三線式モニターと三線式プローブの作動
三線式モニター51では、第一の端子が開状態（つまり、高インピーダンス状態）に切り換えられて無信号であるか又は負の電圧に駆動される信号VO1（図１及び４に示す）を第一の端子に与える。第二の端子が開状態（つまり、高インピーダンス状態）に切り換えられて無信号であるか又は負の電圧に駆動される信号VO2（図１及び４に示す）を第二の端子が与える。また、第三の端子の共通の接地帰線GNDが設けられる。このモニターは、三線式プローブとの使用のため、共通の接地帰線が、図１に示すLED11、12のアノードに連結される。変形的に、共通の端子は正の電圧に接続され、他の端子は交互に接地される。
VO1が負のときLED12は光を放射し、VO2が負のときLED11は光を放射する。VO1及びVO2を同時に負にすることはなく、与えられた時間に、LED11及び12のうちの一つだけが作動されるか、又は両方とも作動されない。これは、患者が一度に一つの波長だけを受けて、光電検出器が、与えられた時間に多くても一つの光の波長のための光学信号を受信することを確実にしている。これは、光電検出器17で受信した光に含まれるスペクトルデータの分析を簡素化する。選択的に、両方のLEDを外すと暗信号も計測される。
二線式モニターと二線式プローブの作動
二線式モニター41では、第一の端子が信号VN1（図２及び３に示す）を与え、第二の端子が信号VN2（図２及び３に示す）を与える。このモニターは、二線式プローブと使用するためのものである。
VN1が高く、VN2が低いとき、LED21が光を放射する。VN2が高く、VN1が低いとき、LED22が光を放射する。これら二つの信号のためのラインのいずれかが開状態（つまり、高インピーダンス状態）である場合、いずれのLEDもオン状態ではない。VN1及びVN2が両方のLEDの逆の端部に印加されるので、VN1及びVN2が、同時に、両方とも等しく高いか又は両方とも等しく低い場合、正味電圧降下が両方のLEDにわたってゼロとなり、したがって、両方のLEDは、この時間の間、オフ状態である。LEDを通過する電流は、典型的に、モニターのLEDドライバーにある回路を制限することによって制限される。
アダプタの一般的な構造
三対二型アダプタは、入力信号VO1、VO2（図１に示す）に応答して信号VN1、VN2（図２に示す）を生成できるいずれの構造形態をとってもよい。
好適実施例に従って、アダプタは、各々、二極双投スイッチ（以下、"DPDTスイッチ"という）の形態で与えられ、モニターにより与えられた信号のうちの一つ又は両方に応答して切り換えられる。このことから、酸素計モニターからのこのような信号は、関連したLEDに電力を与えるためと、アダプタの切り換えを制御するためとの二つの役割に使用される。LED駆動電流は、所望の光レベルを検出器で達成するために、酸素計によって変化される。これらスイッチは、可能な電流レベルの全範囲にわたって作動されるように、選択されなければならない。
二対三型アダプタ
図３は、二線式モニター41を三線式プローブ10へ連結するための二対三型アダプタとしての二極双投（DPDT）スイッチ90の使用を示す。入力信号VN1が、DPDTスイッチ90の第一の入力リード線42に印加され、入力信号VN2が、DPDTスイッチ90の第二の入力リード線43に印加される。このDPDTスイッチの作動は、入力リード線42、43及び出力リード線46-49を有する一対の一極双投（SPDT）スイッチ44、45のようにこのスイッチをみれば、容易に理解できる。出力リード線46、49の両方は、短絡され、ダイオード11、12の共通のアノード端子410に連結される。出力リード線47は、LED12のカソード411に連結され、出力リード線48は、LED11のカソード412に連結される。
SPDTスイッチが、LED11だけを作動させる第一の状態、又はLED12だけを作動させる第二の状態のいずれかの状態にあるように、制御信号Cが、これらSPDTスイッチの状態を制御する。第一の状態は、SPDTスイッチ44、45の実線部分で示し、第二の状態は、SPDTスイッチ44、45の破線部分で示す。変形例では、制御信号Cは、リード線43からのものであり得る。
この第一の状態では、正の入力リード線42が、出力リード線46を通じて共通のアノード410に連結され、負の入力リード線43が出力リード線48を通じてLED11のカソード412に連結されて、LED11だけがオン状態にされる。第二の状態では、負の入力リード線42が、出力リード線47を通じてLED12のカソード411に連結され、正の入力リード線43が、出力リード線49を通じて共通のアノード410に連結されて、LED12だけがオン状態にされる。このことから、LED11を横切って発生する信号パターンは、VO1と実質的に同一であり、LED12を横切って発生する信号パターンは、VO2と実質的に同一となる。
三対二型アダプタ
図４は、入力信号VO1、VO2で二線式プローブ20を駆動できる二極双投（DPDT）スイッチを使用する、三対二型アダプタの実施例を示す。
図４では、二極双投スイッチ92が、三対二型アダプタのように機能し、三線式モニター51を二線式プローブ20へ連結する。入力信号VO1がDPDTスイッチ92の第一の入力リード線52に印加され、入力信号VO2がDPDTスイッチ92の第二の入力リード線53に印加され、モニターの接地GNDがDPDTスイッチ92の第三の（共通の）入力リード線54に連結される。
制御信号D（この実施例では、VO1から得られる）は、DPDTスイッチの状態を制御する。このDPDTスイッチの作動は、一対の一極双投スイッチ55、56と同じものとして理解することができる。第一の状態（SPDTスイッチ55、56の実線で示す）は、VO1が負であり且つVO2がオフ状態にあり、プローブ20の第一の入力リード線58に連結した第一の出力リード線57にVO1が印加され、プローブ20の第二のリード線510に連結した第二の出力リード線59に接地GNDが連結されたときの状態であり、LED22だけがオン状態にある。
第二の状態（SPDTスイッチ55、56の破線部分で示す）は、VO1がオフ状態にあり且つVO2が負であり、VO2が出力リード線59に印加され、接地GNDが出力リード線57に連結されたときの状態であり、LED21だけがオン状態にある。このことから、LED21を横切って発生する信号パターンは、VN1と実質的に同一であり、LED22を横切って発生する信号パターンは、VN2と実質的に同一である。
装着
アダプタ40、50は、様々な異なったやり方で酸素計システム内に装着される。これらアダプタは、モニターの内部に含まれ、又はモニターからの適当なリード線に連結されるようにモニターのフロントパネル上に取り付けられ、又はプローブをモニターへ連結するケーブル（ケーブルの長さに組み継いだハウジング）に含まれ、又はプローブからの適当なリード線に連結されるようにプローブの入力端部に取り付けられ、又はプローブの内部に含まれ得る。ケーブル及び／又はモニターに着脱可能に連結されるアダプタを有することが好適であり、ユーザーが、上述のタイプのプローブの各々と他のタイプのモニターとを使用するために、このようなアダプタを使用できる。
好適実施例
図５は、図３に示すアダプタに一致する二対三型アダプタ40の一つの好適実施例を示す。このアダプタで、二線式モニター41と三線式プローブ10を駆動できる。このアダプタは、LED60-63と、これに対応する光トランジスタ60'-63'とを含むDPDTスイッチ90を含む。光学的な連結は、作動させるためにこのDPDTスイッチのLEDのモニターによって与えられる電流とは別の外部電力を必要としない。抵抗器Rを使用することによって光学スイッチへの電流を低く維持することが重要であり、これは、アダプタが、入力信号VN1、VN2により与えられる電流の幾らかを消耗し、プローブのLED11、12に印加される電流の量を低下させてしまうからである。
ＶＮ１が高く、ＶＮ２が低い（ＤＰＤＴスイッチ９０の第一の状態）とき、ＬＥＤ６２、６３は、それぞれ、光トランジスタ６２′、６３′へ光を放射し、これにより、信号ＶＮ２が、光トランジスタ６３′、ＬＥＤ１２、及び光トランジスタ６２′を通じてＶＮ１に接続される。これは、ＬＥＤ１２をオン状態にする。しかし、ＬＥＤ６０、６１が逆にバイアスされているので、関連した光トランジスタ６０′、６１′がオフ状態にあり、ＬＥＤ１１はオフ状態にある。
ＶＮ１が低く、ＶＮ２が高い（ＤＰＤＴスイッチ４０の第二の状態）とき、ＬＥＤ６０、６１は、それぞれ、光トランジスタ６０′、６１′へ光を放射し、これにより、信号ＶＮ１が、光トランジスタ６１′、ＬＥＤ１１、及び光トランジスタ６０′を通じてＶＮ２に接続される。これは、ＬＥＤ１１をオン状態にする。しかし、ＬＥＤ６２、６３が逆にバイアスされているので、関連した光トランジスタ６２′、６３′はオフの状態にあり、ＬＥＤ１２はオフの状態にある。
図６は、切換トランジスタ81-84と制御LED81'-84'とを有する四つ一組の光学的に絶縁したスイッチを使用する三対二型アダプタの第一の好適実施例を示す。スイッチ入力（LED81'-84'）を制限する抵抗電流は、能動的な切り換えのための電力消費を最少にする。これら光学的に接続した実施例は、典型的に、入力信号の80-90％の電力をアダプタからの出力信号へ通過させる。VO1は、プローブへ選択的にゲート制御される入力信号として機能し、また、第一の制御信号Eとしても機能する。同様に、VO2は、プローブへ選択的にゲート制御される入力信号として機能し、また、第二の制御信号E'としても機能する。スイッチ81、84は、VO2が負であるときにのみ伝導性であり、スイッチ82、83は、VO1が負であるときにのみ伝導性である。VO1及びVO2が両方ともゼロボルトであるとき、全てのスイッチ81-84は非伝導性であり、LED21、22のいずれもオン状態にない。VO1が負であり、VO2がゼロボルトであるとき、スイッチ82、83のみがオン状態にある。これは、スイッチ82を通じてリード線24（それを負にする）にVO1を印加し、これにより、LED22が、接地GNDへ符号83を通じてオン状態にされ、LED21がオフ状態にされる。VO1がゼロボルトでVO2が負であるとき、スイッチ81、84のみがオン状態にある。これは、スイッチ84を通じてリード線25（それを負にする）にVO2を印加し、これにより、LED21が接地GNDへ符号81を通じてオン状態にされ、LED22がオフ状態にされる。VO1及びVO2は両方とも同時に低くなることはなく、それで、LED21のみオン状態、LED22のみオン状態、又はLED21及びLED22の両方がオフ状態、といった三つの別々の状態だけがある。
図６の実施例は、直接連結して、トランジスタ82、84（対応するLED81'-84'）を除くように変更できる。トランジスタ82、84は、未使用時に、VO1及びVO2を絶縁する働きをし、これは、未作動時に、VO1及びVO2のためのラインが高インピーダンス状態にある場合に必要でない。出力が高インピーダンスであるときに働き得る実施例が、以下で説明する図８に示される。
図６は、また、外部のコード化素子86も示し、これは、コード化抵抗器27と並列（又は、変形的に、直列）に加入され、その値を、異なったタイプのモニターにより見込まれる値へ変更する（素子86は、抵抗器、又は幾つかの他の能動又は受動素子であり得る）。これは、異なったモニターが、幾つかの波長のための異なった抵抗値を使用するので、有用である。これは、図６の実施例だけでなく、図示のプローブ又はアダプタのいずれにも加入できる。
図７は、二対三型アダプタ40の第二の好適実施例を示す。このアダプタは、二つのショットキーダイオード94、96を使用する。VN1が高いとき、電流が、ショットキーダイオード94を通じて共通のノードへ流れ、LED12を通じて、このとき低いVN2のリード線へと戻ってくる。LED11は、逆にバイアスされ、伝導性でなく、ショットキーダイオード96も同様である。VN2が高いとき、電流が、ショットキーダイオード96及びLED11を通じて流れ、このとき低いVN1へと戻る。ここで、LED12及びショットキーダイオード94は逆にバイアスされ、これらは伝導性ではない。ショットキーダイオードは、より低い順方向電圧降下を有することから、順方向ダイオードが好適である。
図８は、三対二型アダプタ50の第二の好適実施例を示す。このアダプタは、二つのトランジスタ98、100を含む。VO1端子は、抵抗器102を通じてトランジスタ100のベースへ連結される。VO2信号は、抵抗器104を通じてトランジスタ98のベースへ接続される。両方のトランジスタは、PNP型トランジスタであり、このことから、ベースがエミッタに比較して低いときにオン状態になる。エミッタは、接地端子に連結される。
使用の際、VO1又はVO2は、接地に関して負になる。VO1が負になると、トランジスタ100がオン状態となり、接地と、プローブ20の端子25との間に経路を形成する。このことから、電流が、接地からトランジスタ100を通じ、オン状態のLED22を通じて流れ、VO1へと戻る。VO2が高インピーダンス状態にあるとき、トランジスタ98のベースは、トランジスタ100のコレクタ対エミッタの電圧降下量だけ負となり、これは、トランジスタ98をオン状態にするには不十分である。
変形的に、VO2が接地に関して負になると、トランジスタ100は（VO1が高インピーダンスにあるので）オフ状態となり、トランジスタ98がオン状態となる。このことから、電流が、接地から、トランジスタ98を通じ、LED21を通じて流れ、VO2へと戻る。これら抵抗器は、トランジスタ98、100を作動させるために消費される電流の量を制限するために使用される。この実施例は、未作動時、VO1及びVO2が高インピーダンス状態にあることを仮定し、このことから、絶縁のための他の組のスイッチは必要でない。
上記の説明からわかるように、本発明は、パルス式酸素計モニター内で発揮されない機能を発揮させるために、モニターのLED駆動電流から電力（電流）を"盗む"。特に、好適実施例で発揮される機能は、接続の切換えを制御することである。これは、特に、図５、６及び８の実施例において真であり、電力が、スイッチを制御するために使用される。"盗まれ"ない電力は、プローブのLEDを駆動するために使用される。図６及び８に特に示すように、抵抗器が、分流される電流の量を制限するために使用される。
図９は、プローブと酸素計モニターとを相互連結するためのケーブルに組み入れることのできる本発明の実施例を示す。図９は、三線式モニターに連結するためのモニターコネクタを有するケーブルを示す。同様に、二線式モニターに連結するためのコネクタ112が、二線式プローブに連結するためのコネクタ114と共に設けられる。このような万能ケーブルの使用は、多くのタイプのアダプタを保管しておく必要性を省き、いずれのタイプのモニターといずれのタイプのプローブとを連結することができる。
図１０は、図９のコネクタの相互連結を示す。このケーブルは、未使用の連結が単に開放され、他のアダプタに影響を及ぼさない開回路（高インピーダンス）を与えるように、作動される。変形的に、アダプタを能動的に中断して、他のアダプタの使用中にその構成成分を通じて消耗される可能性のある電力の消耗を防止するために、モードスイッチ116が付加され得る。アダプタ50、40及びモードスイッチ116は、好適に、ケーブル106の一部に形成されてもよいし、それに連結されてもよい。
図１１は、二重使用のプローブ120と、これに対応するアダプタ122とを示す。変形的に、これらを単一ユニットに組み合わせることができる。他の変形例では、アダプタを除くことができ、プローブ120を二つのLED駆動モニターか又は三線式LED駆動モニターのいずれかに直接に連結することができる。この二重使用のプローブは、LED124、126の二線配列を含む。例えば、LED124は、好適に、赤色波長域にあり、LED126は、IR波長域にある。付加的なLED128が付加され、これは、三線配列の第二のLEDに対応する。全てのLEDに共通の出力端子130、LED128のカソードからの端子132、及びLED126のアノードに連結した、LED124からの端子134といった三つの出力端子が設けられる。この配列では、プローブ10又は20のいずれかのタイプに必要なLEDが与えられている。
アダプタ122は、二つの異なったコネクタ、すなわち、三線式モニター用のコネクタ136と、二線式モニター用のコネクタ138とを示す。二線式コネクタ138のために、二重使用のプローブ120のリード線130、134だけが使用される。他方、三線式コネクタ136のために、三つのリード線130、132、134の全部が使用される。
ライン138'は、どのように、二線式LEDコネクタ138がLED124、126を交互に駆動するために連結されているかを示し、ライン136'は、どのように、三線式LEDコネクタ136がLED126、128を交互に駆動するために連結されているかを示す。このことから、これら駆動相互連結は、プローブの外部でなわれ、いずれかのタイプのモニターにプローブを適用可能にしている。
コネクタ138が二線式モニターに連結されると、リード線130、134だけが使用され、リード線132は開放される、ということがわかる。リード線132が開放されることから、LED128が、回路から効果的に除かれ、プローブ及びモニターは、LED124、126を使用する通常のやり方で作動する。
三線式モニター用のコネクタ136が使用されると、三つのリード線の全部が使用される。しかし、電流がLED126を作動させる方向に流れないので、LED126は、回路から効果的に除かれる。第一のモードでは、接地に連結したリード線130が、IR LED128を通じて、負にバイアスしたリード線132に電流を与える。この点で、リード線134は高インピーダンスであり、この方向に電流は流れない。第二のモードでは、リード線130は接地され、リード線132は高インピーダンスにあり、リード線134は負にされる。これは、赤色LED124を通じて流れ、逆にバイアスされたLED126を通じない。
二つの異なったLEDではなく、二つの異なったIR LEDが使用される。これは、市販の酸素計プローブが、典型的に、近似的に同一の波長の赤色LEDを有するが、これらのIR LEDが異なっているからである。
また、二重使用のプローブ120は、二つのコード化素子（能動又は受動）140、142を含む。コード化素子140は、赤色LED124の波長（及び／又は他の顕著なパラメータ）を、コネクタ136に連結した三線式酸素濃度件モニターへ示すために使用される。別のコード化素子142は、二線式モニターのための赤色LED124の波長（及び／又は他の顕著なパラメータ）を示すために使用される。赤色LEDが同一の波長を有するが、交互にコード化するスキームが、同一波長用の市販のモニターに使用される。これに従って、素子140のリード線は、コネクタ136にだけ連結され、素子142のリード線は、コネクタ138にだけ連結される。検出器144は、両方のコネクタに連結される。
本発明は、その特定の好適実施例を参照して説明したが、これに限定されない。多種の能動スイッチが、従来技術で既知であり、上説した二極双投スイッチに代え得るものであることは明白である。また、上説した光ダイオードやトランジスタ以外の多くの電子素子を使用して、電子的な切り換えを効果的に行うことができる。例えば、アノード及びカソード以外のエミッタ駆動端子及びエミッタ出力端子といった端子を有する、LED以外の光エミッタを使用できる。変形的に、アダプタの二線部分を二線式酸素計又はに線式プローブのいずれかに接続できるように、これらの配置の一つに特定せずに、アダプタを設計できる。同様に、アダプタの三線部分を三線式モニター又は三線式プローブのいずれかに接続できる。このような同等物の全ては、本発明に含まれ、本発明は、添付の請求の範囲にのみ限定される。
【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１１】
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