CN111741715A - 具有可调节组件的经腹胎儿脉搏血氧测定和/或子宫张力确定装置和系统及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于经腹部胎儿血氧测定和/或胎儿脉搏血氧测定和/或子宫张力确定的系统和/或装置，可以包括一个或多个铰接的、可调节的和/或可选择的部件，例如光源和/或光电检测器。在一些实施例中，光源和/或检测器的定位可以是可调节的。光源和/或光电检测器的铰接和/或调整位置可以在任何平面(X、Y和/或Z)中，并且在一些情况下，可以响应于胎儿在母体腹部中的位置。由检测器检测到的光可以用于确定胎儿血红蛋白氧饱和度水平和/或怀孕哺乳动物的子宫的肌肉状态(例如，收缩或松弛)。
Description
相关申请
本申请是2017年12月29日提交的标题为“具有铰接光源和/或光检测器的经腹胎儿脉搏血氧测定和/或子宫张力确定装置和系统及其使用方法”的美国临时专利申请第62/611,830号的非临时申请，并要求其优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明属于医疗装置领域，更具体地，属于经腹胎儿血氧测定、经腹胎儿脉搏血氧测定和光学子宫张力确定领域。
背景技术
血氧测定是用于确定哺乳动物血液中血红蛋白的氧饱和度的方法。通常，成人的90％(或更高)的血红蛋白被氧饱和(即与氧结合)，而胎儿血液中只有30-60％的血红蛋白被氧饱和。脉搏血氧测定是一种使用心跳周期中的血容量变化来内部校准动脉血的血红蛋白氧饱和度的血氧测定。
当前的监视胎儿健康的方法(例如监视胎儿心率)在确定胎儿窘迫水平方面效率低下，并且有时会提供表明可能导致不必要的剖宫产的胎儿窘迫的假阳性结果。
发明内容
本文描述了用于经腹胎儿血氧测定和/或胎儿脉搏血氧测定和/或子宫张力确定的系统、装置和方法。本文公开的一些系统和装置具有一个或多个铰接、可调节和/或可选择的组件。用于经腹胎儿血氧测定和/或胎儿脉搏血氧测定和/或子宫张力确定的系统和/或装置可以包括一个或多个铰接、可调节和/或可选择的组件，例如光源和/或光电检测器。在一些实施例中，光源和/或检测器的定位可以是可调节的。光源和/或光电检测器的位置的铰接和/或调节可以在任何平面(X，Y和/或Z)中，并且在某些情况下，可以响应于胎儿在母体腹部内的位置。由检测器检测到的光可用于确定怀孕哺乳动物子宫的胎儿血红蛋白氧饱和度水平和/或肌肉状态(例如，收缩或松弛)。
在一个示例性系统或装置中，光源可以被配置为将光朝向怀孕哺乳动物的腹部中包含的胎儿投射至怀孕哺乳动物的腹部中。光源可以联接到第一臂的第一端，该第一臂包括第一端和第二端。第一臂的第一端可以联接到光源，并且第一臂的第二端可以联接到壳体。在一些实施例中，光源可以包括多个光生成元件。有时，光生成元件可以产生两个或更多个不同波长或波长范围的光。在一些实施例中，系统可以包括多个光源，所述多个光源可以被配置为单独地和/或作为一个单元铰接或移动。多个光源可以经由单独的臂联接到壳体和/或可以接合在一起，使得它们经由相同的臂联接到壳体。
该系统还可以包括检测器，该检测器被配置为响应于由光源投射在怀孕哺乳动物的腹部上的光而检测从怀孕哺乳动物的腹部发出的光。检测器可以是被配置为将检测到的光转换为检测信号的光电检测器。检测器可以联接到第二臂的第一端。第二臂可以包括第一端和第二端，第二臂的第一端可以联接到检测器，并且第二臂的第二端可以联接到壳体。壳体可以被配置为与第一臂的第二端和第二臂的第二端联接。
第一臂和/或第二臂可以被配置为相对于壳体铰接。在一些实施例中，壳体、第一臂和/或第二臂可以被配置成使得铰接可以将至少一个光源和检测器放置成在怀孕哺乳动物的腹部附近。附加地或可替代地，壳体、第一臂和/或第二臂可以被配置成使得所述铰接可适于怀孕哺乳动物的腹部的表面弯曲。附加地或可替代地，壳体、第一臂和/或第二臂可以被配置为使得所述铰接响应于胎儿在怀孕哺乳动物的腹内的位置。
例如，该铰接可以是围绕壳体旋转的。附加地或可替代地，第一臂和/或第二臂的铰接可以是围绕相应的第一臂的第二端和/或第二臂的第二端的枢轴旋转。附加地或可替代地，铰接可以是第一臂和/或第二臂的延伸或收缩。附加地或可替代地，所述铰接可围绕将所述光源联接到所述第一臂的附接机构和/或将所述检测器联接到所述第二臂的附接机构枢转和/或旋转。
在一些情况下，壳体与第一臂和/或第二臂之间的距离可以是可调节的。附加地或可替代地，壳体与第一臂和/或第二臂之间的距离可经由至少一个第一臂和第二臂的延伸和收缩来调节。
在一些实施例中，所述系统还可以包括胎儿超声装置，所述胎儿超声装置被配置为确定和/或提供例如胎儿的位置和/或怀孕哺乳动物的腹部的表皮与包含在怀孕哺乳动物的腹部中的胎儿之间的距离的指示。在一些情况下，所述铰接可响应于怀孕哺乳动物的腹部的表面与包含在怀孕哺乳动物的腹部中的胎儿之间的距离。在一些情况下，源和检测器之间的距离可以响应于怀孕哺乳动物的腹部的表面和包含在怀孕哺乳动物的腹部中的胎儿之间的距离和/或胎儿在怀孕哺乳动物的腹部内的位置。
在一些实施例中，该系统还可以包括收发器，该收发器被配置为从检测器接收检测信号并且将检测信号传送到处理器。处理器可以被封装在壳体内和/或壳体外部。
附加地或可替代地，所述系统可进一步包含处理器，所述处理器被配置为从所述检测器接收所述检测信号且分离所述反射电子信号的对应于入射在所述胎儿上的光的一部分，分析所述检测信号的所述分离部分以确定所述胎儿的胎儿血红蛋白氧饱和度水平，且将所述胎儿的所述胎儿血红蛋白氧饱和度水平的指示提供到显示装置。
在一些实施例中，壳体还可以包括被配置为促进铰接第一臂和第二臂中的至少一个的电动机、被配置为测量检测器、光源、壳体和/或怀孕哺乳动物中的至少一个的温度的温度探针、被配置为将热量从检测器、光源、壳体和/或怀孕哺乳动物传递走的散热器、被配置为控制系统的一个或多个组件的操作的控制器以及被配置为以例如文本、图像和/或图形格式显示信息的显示设备。
在一些实施例中，该系统还可以包括附加光源，该附加光源被配置为将光朝向所包含的胎儿投射到怀孕哺乳动物的腹部中。附加光源可以联接到例如光源、检测器和/或第三臂的第一端。第三臂可以包括第一端和第二端，第三臂的第一端可以联接到附加光源，并且第三臂的第二端可以联接到壳体。
当系统包括处理器时，处理器可以被配置为接收怀孕哺乳动物的腹部的表皮与包含在怀孕哺乳动物的腹部中的胎儿之间的距离的指示，响应于怀孕哺乳动物的腹部的表皮与包含在怀孕哺乳动物的腹部中的胎儿之间的距离来确定光源与检测器之间的最佳距离，该检测器用于将光传输到胎儿并且检测已经入射到胎儿上的从怀孕哺乳动物的腹部发出的光，并且响应于所述确定来促进光源与检测器之间的最佳距离的指示。有时，电动机可以通信地联接到处理器。电动机可以被配置成响应于来自处理器的指令移动第一臂和/或第二臂。在一些实施例中，该指令可以响应于光源和检测器之间的最佳距离。
附图说明
在附图的图中以示例而非限制的方式示出了本发明，其中：
图1A提供了根据本发明的一些实施例的具有位于第一布置中的铰接组件的用于获得经腹胎儿血氧测定和/或经腹胎儿脉搏血氧测定信息的示例性系统的框图；
图1B提供了根据本发明的一些实施例的与图1A的系统一起使用的第一示例性壳体的侧视平面图；
图1C提供了根据本发明的一些实施例的与图1A的系统一起使用的第二示例性壳体的侧视平面图；
图1D提供了根据本发明的一些实施例的铰接部件位于第二布置中的图1A的示例性系统的框图；
图1E提供了根据本发明的一些实施例的铰接部件位于第三布置中的图1A的示例性系统的框图；
图1F提供了根据本发明的一些实施例的铰接部件位于第四布置中的图1A的示例性系统的框图；
图1G提供了根据本发明的一些实施例的具有铰接组件的用于获得经腹胎儿血氧测定和/或经腹胎儿脉搏血氧测定信息的另一示例性系统的框图；
图1H提供了根据本发明的一些实施例的具有铰接组件的用于获得经腹胎儿血氧测定和/或经腹胎儿脉搏血氧测定信息的另一示例性系统的框图；
图1I提供了根据本发明的一些实施例的具有铰接组件的用于获得经腹胎儿血氧测定和/或经腹胎儿脉搏血氧测定信息的另一示例性系统的框图；
图1J提供了根据本发明的一些实施例的图1A的示例性系统的侧视平面图；
图1K提供了根据本发明的一些实施例的封装在用于图1A的系统的壳体内的示例性组件的框图；
图2A提供了根据本发明的一些实施例的获得经腹胎儿血氧测定和/或经腹胎儿脉搏血氧测定信息的框图，其包括覆盖系统的所有组件的覆盖构件；
图2B提供了根据本发明的一些实施例的获得经腹胎儿血氧测定和/或经腹胎儿脉搏血氧测定信息的框图，其包括覆盖系统的一些组件的覆盖构件；
图2C提供了根据本发明的一些实施例的获得经腹胎儿血氧测定和/或经腹胎儿脉搏血氧测定信息的框图，其包括覆盖系统的一些组件的覆盖构件；
图3A示出了根据本发明的一些实施例的具有围绕旋转构件旋转的壳体的示例性铰接式胎儿血红蛋白探针；
图3B示出了根据本发明的一些实施例的图3A的示例性胎儿血红蛋白探针的侧视图；
图4A示出了根据本发明的一些实施例的示例性胎儿血红蛋白探针的图示，其包括位于壳体内的两个检测器和四个光源；
图4B示出了根据本发明的一些实施例的示例性胎儿血红蛋白探针的图示，其包括位于壳体内的三个检测器和两个光源；
图4C示出了根据本发明一些实施例的示例性胎儿血红蛋白探针，其包括封装在壳体内的光源和三个检测器；
图4D示出了根据本发明一些实施例的示例性胎儿血红蛋白探针，其包括封装在壳体内的两个光源、第一组两个检测器、第二组两个检测器和第三组两个检测器；
图4E示出了根据本发明一些实施例的示例性胎儿血红蛋白探针，其包括多个光源和检测器；
图4F示出了根据本发明一些实施例的示例性胎儿血红蛋白探针，其包括多个光源和检测器；
图5A示出了根据本发明一些实施例的第一示例性盘状胎儿血红蛋白探针；
图5B示出了根据本发明一些实施例的第二示例性盘状胎儿血红蛋白探针；
图6A示出了根据本发明的一些实施例的第一示例性胎儿血红蛋白探针，其包括中央毂和从该中央毂延伸的四个可移动臂；
图6B示出了根据本发明的一些实施例的示出了附加光源的第二示例性胎儿血红蛋白探针，其包括中央毂和从该中央毂延伸的四个可移动臂；
图7A示出了根据本发明的一些实施例的示例性盖，其可以覆盖图4A中所示的壳体的一部分；
图7B示出了根据本发明一些实施例的示例性盖，其可以覆盖图4B中所示的壳体的一部分；
图7C示出了根据本发明的一些实施例的示例性盖，其可以覆盖图4C中所示的壳体的一部分；
图7D示出了根据本发明的一些实施例的示例性盖，其可以覆盖图4D所示的壳体的一部分；
图7E示出了根据本发明的一些实施例的示例性盖，其可以覆盖图4E中所示的壳体的一部分；
图7F示出了根据本发明的一些实施例的示例性盖，其可以覆盖图4F中所示的壳体的一部分；
图8A是示出与本发明的一些实施例一致的示例性光源的发射侧视图的框图；
图8B是示出与本发明的一些实施例一致的示例性光源的发射侧视图的框图；
图8C是示出与本发明的一些实施例一致的示例性光源的发射侧视图的框图；
图8D是示出与根据本发明的一些实施例一致的示例性光源的发射侧视图的框图；
图9A是示出与本发明的一些实施例一致的示例性发光系统的框图；
图9B是示出与本发明的一些实施例一致的示例性发光系统的框图；
图9C是示出与本发明的一些实施例一致的示例性发光系统的框图；
图9D是示出与本发明的一些实施例一致的示例性发光系统的框图；
图10A是示出与本发明的一些实施例一致的发光系统的示例性阵列的框图；
图10B是示出与本发明的一些实施例一致的发光系统的示例性阵列的框图；
图10C是示出与本发明的一些实施例一致的发光系统的示例性阵列的框图；
图10D是示出与本发明的一些实施例一致的发光系统的示例性阵列的框图；
图10E是示出与本发明的一些实施例一致的发光系统的示例性阵列的框图；
图11A提供了与本发明的一些实施例一致的示例性光电检测系统的框图；
图11B提供了与本发明的一些实施例一致的示例性光电检测系统的框图；
图12A是示出与本发明的一些实施例一致的发光系统和光电检测系统的第一示例性阵列的框图；
图12B是示出与本发明的一些实施例一致的发光系统和光电检测系统的第二示例性阵列的框图；
图12C是示出与本发明的一些实施例一致的发光系统和光电检测系统的第三示例性阵列的框图；
图12D是示出与本发明的一些实施例一致的发光系统和光电检测系统的第四示例性阵列的框图；
图12E是示出与本发明的一些实施例一致的发光系统和光电检测系统的第五示例性阵列的框图；
图13提供了与本发明的一些实施例一致的示例性光学探针的前视平面图；
图14提供了与本发明的一些实施例一致的被配置为执行本文描述的一些方法的示例性系统的图；
图15提供了与本发明的一些实施例一致的示出用于确定胎儿血红蛋白氧饱和度水平的过程的流程图；
图16A提供了与本发明的一些实施例一致的示出用于确定子宫肌肉张力状态的过程的流程图；
图16B提供了与本发明的一些实施例一致的示出用于确定子宫肌肉张力状态的过程的流程图；
图17提供了与本发明的一些实施例一致的示出用于确定子宫肌肉张力状态的过程的流程图；
图18提供了与本发明的一些实施例一致的示出用于确定胎儿血红蛋白氧饱和度水平的过程的流程图；以及
图19提供了与本发明的一些实施例一致的示例性计算/处理装置的图，其可以用于执行本文中所述的一个或多个过程。
在所有附图中，除非另有说明，否则相同的附图标记和字符用于表示所示实施例的相似特征、元件、组件或部分。此外，尽管现在将参考附图详细描述本发明，但是要结合说明性实施例进行描述。在不背离由所附权利要求限定的本发明的真实范围和精神的情况下，可以对所述实施例进行改变和修改。
具体实施例
本文描述了用于经腹进行胎儿血氧测定和/或胎儿脉搏血氧测定的系统、装置和方法。附加地或可替代地，本文描述的系统、装置和方法可用于确定怀孕哺乳动物的子宫张力，以便例如在临产和分娩过程中监测怀孕哺乳动物的子宫收缩。
胎儿血氧测定和/或胎儿脉搏血氧测定的关键输出是胎儿血红蛋白的氧饱和度(在本文中也称为“胎儿血红蛋白氧饱和度水平”和“氧饱和度水平”)，其也可理解为胎儿血液中存在的与氧结合的血红蛋白的百分比。受过训练的医学专业人员可以使用胎儿血液的氧饱和度水平来评估胎儿的健康状况以及在例如临产和分娩过程中可能遇到的低氧应激的水平。胎儿血液的氧饱和度值通常在30-60％的范围内，任何低于30％的值都表明胎儿可能有缺氧损伤的风险。
为了以下讨论的目的，术语“怀孕的哺乳动物”或“母体”或“母亲”用于指代怀有胎儿的女性或动物(例如，马或牛)。在大多数实施例中，怀孕的个体将是人类，但是不必如此，因为本发明可以用于几乎任何怀孕的哺乳动物。怀孕的哺乳动物是否是胎儿的生物学母亲(即胎儿生长的卵子的来源)与本发明无关。相关的是该妇女怀有胎儿。
通常，在临产和分娩期间通过观察以每分钟搏动测量的绝对胎儿心率并观察胎儿心率如何改变或反应以改变子宫张力的变化(即子宫收缩)，来评估胎儿健康。通常公认的是，每分钟120-160次搏动范围内的胎儿心率是正常的，并且不表示胎儿受损。但是，胎儿心率的突然变化以及胎心率过高(例如，每分钟180次搏动)或过低(例如，每分钟100或80次搏动)的胎儿心率都值得关注，特别是如果这些变化持续很长时间。
例如，当子宫收缩以将婴儿排出产道时，收缩的子宫会收缩血管，从而血液流入和流出为胎儿提供氧气的胎盘。预期向胎儿的氧气输送受限可能会导致胎儿心律降低。然而，每次子宫收缩后胎儿心率从150降低到120可能表明胎儿缺氧受损，并且可能在生产过程中促使医生或其他临床医生干预(例如剖腹产、给药等)。
然而，在某些情况下，该干预可能不是必需的，因为并非所有这样的胎儿心率降低都是由胎儿缺氧引起的。实际上，当胎儿的心率改变时，胎儿通常很好，但是医生没有进一步的信息来帮助确定胎儿心率的改变是正常的还是病理性的。因此，当例如确定是否通过手术或其他治疗管理来干预临产和分娩过程时，指示胎儿血红蛋白的氧饱和度水平将是有用的胎儿健康状况的附加指示。例如，胎儿血红蛋白氧饱和度水平恒定并且在正常范围内的指示向医生提供即使在胎儿的心率降低或改变时胎儿也处于健康状态的指示。相反，在子宫收缩后胎儿血红蛋白氧饱和度水平降低，再加上心率降低将是关注的原因，并可能向医生表明需要进行诸如剖腹产的干预。
当前，仅由于被医生视为胎儿缺氧受损的标志的胎儿心率的变化或降低而进行许多剖腹产。在美国，每年进行200万例剖腹产，并且在美国的某些地区，剖腹产几乎占所有分娩的一半(50％)。在许多情况下，这些剖腹产可能不是必需的，因为胎儿实际上没有缺氧损伤的风险。但是，由于没有更多的信息(可能通过胎儿脉搏血氧测定法提供)，医生出于高度谨慎，过度开出剖腹产和其他干预措施的处方。
本发明提供了在临产和分娩过程中(以及在怀孕期间的其他时间)的胎儿健康的更完整的图景，并且可以由此在仅基于胎儿心率的变化来决定进行剖腹产时减少不必要进行的剖腹产的数量。可以预期，减少不必要的剖腹产的次数将减少孕妇和新生儿的总体医疗保健费用，并减少剖腹产手术引起的并发症的数量，这可能非常重要。例如，每1000个剖腹产中就有1个会导致严重的并发症，例如血凝块、需要输血或手术伤口感染，而每10000个剖腹产中就有1个会导致母亲死亡。
胎儿血红蛋白的结构与成人血红蛋白的结构血红蛋白略有不同。更具体地，成人血红蛋白具有2条α和2条β多肽链，而胎儿血红蛋白具有2条α和2条γ多肽链。另外，胎儿血红蛋白比成人血红蛋白对氧的亲和力更强。由于这些因素，胎儿血红蛋白与母体血红蛋白不同地吸收光。
另外，胎儿血红蛋白在与氧结合时的构象和胎儿血红蛋白在不与氧结合时的构象不同。血红蛋白的这些不同构象吸收不同量的光，并且因此反射不同量的光。利用这些差异，可以测量胎儿动脉血的血红蛋白氧饱和度。
本文公开了使用例如近红外光谱(NIRS)来执行无创的子宫内(即，经腹)胎儿血氧测定以确定动脉和/或静脉胎儿血红蛋白氧饱和度水平的系统、装置和方法。然后，所确定的动脉和/或静脉胎儿血红蛋白氧饱和度水平可以被例如医生或其他护理人员用来确定关于胎儿健康和/或受损的信息。在一些实施例中，该系统、装置和方法可以采用无创监测器，该监测器可以放置在怀孕的哺乳动物的腹部上以监测胎儿的氧饱和度水平。
因为胎儿血红蛋白是微观的，所以无法直接观察到。但是，可以观察到来自胎儿血红蛋白的近红外光的反射。此外，还可观察到胎儿血红蛋白反射的不同波长的光的不同强度。另外，也可以观察到当与胎儿脱氧血红蛋白相比时由胎儿氧合血红蛋白反射的光的不同强度。对该观察到的反射光的处理可以确定胎儿氧饱和度水平。
图1A-1K提供了用于获得关于位于怀孕哺乳动物的子宫/腹部中的胎儿的经腹胎儿血氧测定和/或经腹胎儿脉搏血氧测定信息的示例性系统100和/或其组件的图示。系统100可具有一个或多个铰接和/或可调节的组件。更具体地说，系统100可以用于获得从怀孕哺乳动物的腹部发出的一个或多个光信号(例如，通过反射、反向散射和/或透射)。这些光信号可以通过一个或多个光源和/或封装在光源中的发光装置引入怀孕的哺乳动物的腹部中，并可以由一个或多个光电检测器检测。
如图1A所示，系统100包括光源105、检测器115、壳体125、第一臂130和第二臂135。第一臂130可具有连接至光源105的第一端和连接至壳体135的第二端。第一臂130的第一和/或第二端的联接可以通过任何适当的装置(例如，螺钉、铰链、球形轴承、球形接头等)来实现。可选地，光源105可以经由第一附接机构110联接到第一臂130的第一端。在一些实施例中，第一附接机构110可以促进光源105相对于第一臂130和/或壳体125的旋转或铰接。
第二臂135可具有联接至检测器115的第一端和联接至壳体125的第二端。第二臂135的第一和/或第二端的联接可以通过任何适当的装置(例如，螺钉、铰链、球形接头、球形轴承等)来实现。可选地，检测器115可以经由第二附接机构111联接到第二臂135的第一端。在一些实施例中，第二附接机构111可以促进检测器115相对于第二臂135和/或壳体125的旋转或铰接。
在一些情况下，第一附接机构110和第二附接机构111可以具有相似的构造并且类似地操作，并且在其他情况下，第一附接机构110可以具有特定于例如第一臂130和/或光源105的第一配置，并且第二附接机构111可以具有特定于例如第二臂135和/或检测器115的第二配置。在一些实施例中，壳体125可以封装以下各项中的一个或多个：例如，可选的超声装置和/或胎儿心率监测器180、可选的电动机120、可选的收发器122、可选的风扇132、可选的控制器137、电源195、处理器185、显示器190和/或可选的温度探针142，例如如图1K所示。
光源105可以包括被配置为发出一种或多种频率和/或波长的光的一个或多个发光元件(在本文中可以统称为光源105)。示例性光源105和/或发光元件包括LED、灯泡、激光等。光源105发出的光可以被朝向胎儿引导到怀孕的哺乳动物的腹部。通常，由光源105发射的光将被聚焦或发射为窄光束，以例如减少进入怀孕的哺乳动物的腹部时的光的扩散和/或从怀孕哺乳动物的腹部和/或胎儿发出的光的扩散。
在一些实施例中，系统100可以包括多个光源105或光源105的阵列(未示出)，并且多个光源中的每个光源105可以适于将光引导到怀孕的哺乳动物的腹部中。在某些情况下，多个光源105可以适于能够分别和/或作为单元铰接或移动。下面提供关于光源105的铰接的更多细节。
示例性的光源105是具有相对较小的形状因数和高效率的光源，以限制光源105发出的热量。在一个实施例中，光源105和/或包括在光源105中的发光元件可以被配置为发射850nm的光，其示例是由OSRAMOpto Semiconductors制造的发射850nm的光的Dragon DomePackage中的LED(型号SFH 4783)，其长度为7.080毫米且宽度为6.080毫米。另一示例性光源105是被配置为发射730nm的光的LED，诸如由OSRAMOpto Semiconductors制造的GFCSHPM1.24-3S4S-1，其具有1.58mm的高度和3.1mm的长度。光源105的示例性通量比包括但不限于175-260mW的光通量/辐射通量，300-550mW的总辐射通量以及0.6W-3.5W的额定功率。通常，光源105包括至少两个发光元件，并且每个发光元件可以被配置为发射不同波长(例如850nm和730nm)的光，从而可以执行脉搏血氧测定计算。
在一些实施例中，光源105和/或容纳在其中的发光元件可以是传输由另一光源(例如，激光或可调灯泡或可调LED)产生的光的光纤电缆，该另一光源可以不驻留在壳体125和/或光源105内。在一些情况下，光源105可以是可调的或者是用户可配置的，而在其他情况下，一个或多个光源可以被配置为发射在预定波长范围内的光。附加地或可替代地，一个或多个滤光器(未示出)和/或偏振器可以将由光源105发射的光过滤/偏振为一种或多种优选的波长。这些滤光器/偏振器也可以是可调的或用户可配置的。光源105的调谐、过滤和/或偏振可以由例如控制器137和/或驻留在光源105(未示出)中的组件(例如，透镜、滤光器、电动机、机器人等)响应于例如经由收发器122接收的指令和/或来自用户的直接输入来执行，所述用户的直接输入由例如光源105和/或壳体125提供的按钮或其他用户接口提供。
在各种情况下(例如，胎儿位置、胎儿大小、怀孕哺乳动物和/或胎儿皮肤中黑色素的量、怀孕哺乳动物的大小和/或形状等)，调谐由光源105发射的光的频率/波长和/或强度可能有助于获得具有足够强度或清晰度的返回/反射信号。例如，当怀孕的哺乳动物具有相对较高的体重指数(BMI)或确定的体脂肪，从而抑制胎儿反射信号的(即返回信号)强度时，可能需要相对较高的强度的光。在另一示例中，可以将胎儿靠着怀孕哺乳动物的内脏放置(即，远离腹部皮肤)，并且可能需要相对较高强度和/或不同波长的光，从而使光以足够强的信号到达胎儿，以便可以通过例如检测器115检测到返回信号。
在一些实施例中，光源105可以发射多个(例如7、6、5、4、3、2)波长的NIR光。在一个实施例中，使用五个不同的波长，其中第一波长用于测量成人氧合血红蛋白的氧饱和度水平，第二波长用于测量成人脱氧血红蛋白的氧饱和度水平，第三波长用于测量胎儿氧合血红蛋白的氧饱和度水平，并且第四波长用于测量胎儿脱氧血红蛋白的氧饱和度水平。第五波长可用于通过辅助检测反射信号中可能由怀孕哺乳动物和/或胎儿血红蛋白以外的物质引起和/或失真的部分来清理/改善信号。例如，已知黑色素和胆红素吸收红外光。因此，在胎儿和/或怀孕哺乳动物的色素较深或者其中之一或两者患有黄疸的情况下，相关的黑色素和/或胆红素可能会使胎儿的血氧饱和度信息读数失真，从而可能导致错误地计算出胎儿和/或怀孕哺乳动物的血红蛋白的氧饱和度。第五波长可以用来测试这些失真，从而可以从接收信号中去除它们，并且可以确定准确的氧饱和度水平。
检测器115可以被配置为接收或以其他方式检测从怀孕的哺乳动物的腹部(以及其中所含的胎儿)发出的光/光子，并将检测到的光/光子转换成电子信号，其在本文中可以称为检测电子信号。示例性检测器115包括但不限于照相机、传统的光电倍增管(PMT)、硅PMT，雪崩光电二极管和硅光电二极管。在一些实施例中，检测器将具有相对较低的成本(例如，$50或更低)、较低的电压要求(例如，小于100伏)和非玻璃的(例如，聚合物材料)形状因数。在其他实施例中(例如，非接触式脉搏血氧测定)，可以部署非常灵敏的照相机以接收由怀孕哺乳动物的腹部反射的光。
在一些实施例中，检测器115可以是适于捕获在胎儿心跳时由心血管压力的变化引起的胎儿皮肤色调的微小变化的灵敏照相机。在这些实施例中，检测器115可以与怀孕的哺乳动物的腹部接触或不与之接触，因为该实施例可以用于执行所谓的非接触式脉搏血氧测定。在这些实施例中，光源105可以适于提供被引导到怀孕哺乳动物的腹部的光(例如，在可见光谱中，近红外等)，使得检测器115能够接收从怀孕哺乳动物的腹部和胎儿发出的光。当检测器115是照相机时，检测器115产生的信号可以被称为检测电子信号和/或图像信号。
第一臂130和第二臂135可以适于例如通过围绕壳体125的圆周运动、第一臂130和/或第二臂135在X、Y和/或Z平面中的延伸和/或收缩(即，移动光源105或检测器115靠近或远离壳体125)和/或第一臂130和/或第二臂135相对于壳体125的向上和向下运动而在X、Y和/或Z平面中铰接和/或移动。可以执行第一臂130和/或第二臂135的铰接，以便例如将第一臂130和/或第二臂135定位成与怀孕哺乳动物的腹部重合和/或优化反射信号的信号强度。一旦铰接到位置/配置中，第一臂130和/或第二臂135可以保持该位置/配置，直到由例如用户、电动机(诸如电动机120)和/或附接机构110和/或111移动和重新定位。在一些情况下，第一臂130和/或第二臂135和/或附接机构110和/或111可以包括锁定机构，该锁定机构维持光源105和/或检测器115的位置/定向和/或将光源105和/或检测器115从特定位置/定向释放，使得其可以移动。
在一些实施例中，第一附接机构110和/或第二附接机构111可以是铰接接头(例如，球形接头、销接头、螺栓接头和/或铰链)，其分别促进光源105和/或检测器115的运动范围(例如90o、180o或360o)。在一些情况下，第一附接机构110和/或第二附接机构111可以是电动的，以便于例如响应于接收到用于引导电动机(未示出)在第一附接机构110和/或第二附接机构111内的运动的指令而自动地移动和/或铰接光源105和/或检测器115。在一些实施例中，指令可以例如经由定位在光源105、第一附接机构110、检测器115和/或第二附接机构111内的收发器从例如控制器137、收发器122和/或类似于下面关于图3讨论的系统300的系统接收。
附加地或可替代地，系统100的一个或多个部件的铰接可以通过例如定位在第一臂130的第二端与壳体125之间和/或第二臂135的第二端与壳体125之间和/或将它们联接的铰接接头(例如，球形接头、销接头、螺栓接头和/或铰链)来促进。在某些情况下，接头或其一部分可以绕X轴、Y轴和/或Z轴铰接360o。附加地或可替代地，可以通过柔性的或可弯曲的材料来促进系统100的一个或多个部件的铰接，如当第一臂130和/或第二臂135由如电缆或铰接金属和/或塑料臂的柔性材料制成的情况，使得第一臂130和/或第二臂或135可以非线性方式弯曲。
在一些情况下，系统100的部件的铰接可以独立于系统100的其他部件，如当光源105适于(例如经由第一附接机构110)围绕可以是静态的(即，非铰接的)第一臂130铰接和/或检测器115适于(例如经由第二附接机构111)围绕可以是静态的(即，非铰接的)第二臂135铰接时的情况。在其他情况下，系统100的一个组件的铰接可能导致系统100的另一组件的铰接。例如，如果第二臂135被移动(即，被铰接)，则检测器115和/或第二附接机构111可以适于在没有进一步外部施加力的情况下进行铰接，从而例如保持与怀孕哺乳动物的腹部的接触。
光源105、检测器115、第一臂130和/或第二臂135的铰接可以通过例如铰接接头、弹簧、柔性材料、膨胀材料等来促进。在一些情况下，光源120、检测器115、第一臂130和/或第二臂135的铰接可通过电动机120来促进，其可以响应于从例如控制器137和/或收发器122接收的指令而起作用，以例如移动第一臂130和/或第二臂135。
此外，应当注意，尽管第一臂130和第二臂135在图1A和1D-1J中显示为直线，但是在某些情况下，它们可以被配置为弯曲或曲线的(例如，通过弹簧或柔性材料)，以例如增加放置光源105和/或检测器115的灵活性。在一些实施例中，第一臂130和/或第二臂135可以由相同或相似的材料制成和/或可以具有相同的设计。在其他实施例中，第一臂130的一个或多个方面(例如，材料、设计等)可以不同于第二臂135。
在一些实施例中，第一臂130和/或第二臂135可通过围绕壳体125移动和/或改变其相对于壳体125的位置和/或定向而被铰接。在一些情况下，如图1B所示，可以通过围绕壳体125的一部分而周向定位的轨道160来促进这种铰接，图1B示出了壳体125的侧视平面图。轨道160可以是使第一臂130和/或第二臂135能够绕壳体125周向移动的任何机构或机构的组合(例如，轨道、球形轴承、接头等)。在图1B的实施例中，轨道160在可选的开放空间155内凹入壳体125的主体中，该可选开放空间155周向围绕壳体125的一部分。
附加地或可替代地，第一臂130和第二臂135可以经由附接机构165附接到壳体125，如图1C所示。附接机构165可以促进第一臂130和/或第二臂135的第二端永久(即，不可移除)或非永久(即，可移除)附接到壳体125。示例性附接机构165包括接头、联轴器、铰链和/或夹具。在一些实施例中，第一臂130和/或第二臂135的第二端可以包括附接机构165(例如，夹子、孔等)的配合部分(未示出)，该配合部分适于与附接机构165配合并且将第一臂130和/或第二臂135与其联接。在这些实施例中，可通过将第一臂130和/或第二臂135的第二端的配合部分附接至附接机构165中的一个来促进第一臂130和/或第二臂135附接至壳体125。
在一些实施例中，光源105和检测器115之间的距离的优选大小可响应于胎儿在腹部内的深度，该深度可由例如超声装置/胎儿心率监测器180或另一装置确定。例如，如果确定胎儿位于母体腹部皮肤以下2cm，则光源105和检测器115之间的距离的大小可以是2cm的倍增因子(例如2×3、2×4、2×1.870等)。附加地或可替代地，光源105相对于检测器115的位置可以响应于胎儿在怀孕哺乳动物的腹部内的深度、位置和/或定向(可以由超声装置/胎儿心率监测器180或另一装置确定)。
图1A-1D提供了基于例如胎儿深度和位置进行调节的光源105、检测器115、第一臂130和第二臂135的四个示例性布置。为了便于讨论光源105和检测器115的相对位置，图1A和1D-1F的图示提供了第一参考线140，该第一参考线140表示光源105的右侧的中心点与光源105的检测器115的左侧的中心点之间的距离；以及第二参考线145，其平分第一参考线140并且沿着Y轴(即，直上直下)定向穿过壳体125。第一参考线140和第二参考线145叠加在系统100的图示上，以帮助说明系统100的各个组件的位置和定向，并且第一参考线140和第二参考线145不是系统100的有形部分。
在图1A中，光源105和检测器115相对于壳体125的第一示例性布置，其中参考线140A表示它们之间的距离。光源105和检测器115被布置为使得它们与壳体125相距相同的距离，并且第一臂130相对于第二参考线145的角度(例如，-20°)与第二臂135相对于第二参考线145的角度(例如20°)大小基本相同(尽管方向相反)。
在另一示例中，图1D提供了光源105和检测器115相对于壳体125的第二示例性布置，并示出了光源105和检测器115对准，使得参考线140D垂直于参考线145，第一臂130相对于第二参考线145的角度与第二臂135相对于第二参考线145的角度大小不同。第一臂130也短于第二臂135。这可以例如通过压缩第一臂130和/或延伸第二臂135来实现。参考线140D的长度短于参考线140A的长度，这表明图1D的源105和115之间的距离大于图1A的距离。当例如胎儿在腹部内的深度没有图1A的胎儿的深度深时，这种布置可能是有利的。
图1E提供了光源105和检测器115相对于壳体125的第三示例性布置，其中第一臂130的长度比第二臂135的长度长，使得检测器115比光源105更靠近壳体125。在图1E的布置中，参考线140E不垂直于第二参考线145。而且，第一臂130与第二参考线145之间的角度在大小上大于第二臂135与第二参考线145之间的角度。
图1F提供了光源105和检测器115相对于壳体125的第四示例性布置，其中第二臂135的联接至壳体125的端部比图1A、1D和1E中所示的位置更远离第二参考线145(即，在壳体上更靠下)。如图1F所示，检测器115的定位可通过如上关于图1E所说明的那样沿着轨道160移动第二臂135和/或使用附接机构165铰接第二臂135来实现。在图1D的布置中，参考线140F不垂直于第二参考线145，其中检测器115被定位为低于光源105。另外，在图1F的示例性布置中，第一臂130与第二参考线145之间的角度的大小小于第二臂135与第二参考线145之间的角度的大小。
图1G提供了用于获得关于位于怀孕哺乳动物的子宫/腹部中的胎儿的经腹胎儿血氧测定信息的示例性系统101的图示。系统101类似于系统100，除了系统101包括第二检测器。更具体地，系统101的组件是壳体125、光源105、第一臂130、第一检测器115A、第二臂135A的第一实例，第二检测器115B、第二臂135B的第二实例，第二附接机构111A的第一实例和第二附接机构111B的第二实例。第一检测器115A和第二检测器115B位于光源105的任一侧，并且可以移动或铰接以检测从怀孕哺乳动物的腹部发出的光，该光由光源105投射到孕妇腹部中。
图1H提供了用于获得关于位于怀孕哺乳动物的子宫/腹部中的胎儿的经腹胎儿血氧测定信息的示例性系统102的图示。系统102类似于系统101，除了系统102包括第二光源。更具体地，系统101的组件是壳体125、第一光源105A、第一臂130A的第一实例、第二光源105B、第一臂130B的第二实例、第一检测器115A、第二臂135A的第一实例、第二检测器115B、第二臂135B的第二实例、第二附接机构111A的第一实例和第二附接机构111B的第二实例。如图1H所示，第一光源105A和第二光源105B位于第一检测器115A和第二检测器115B之间。还可以设想其他布置，例如具有彼此相邻的第一光源105A和第二光源105B(即，在它们之间没有检测器)。第一光源105A和第二光源105B可以被铰接以照亮感兴趣的孕妇腹部的区域(通常是胎儿所在的位置)，并且第一检测器115A和第二检测器115B可被铰接以检测由第一光源105A和/或第二光源105B提供的照明所产生的光。
图1I提供了用于获得关于位于怀孕哺乳动物的子宫/腹部中的胎儿的经腹胎儿血氧测定信息的示例性系统103的图示。系统103类似于系统100，除了系统103包括超声/胎儿心率监测器180，该超声/胎儿心率监测器180通过附接机构113联接到第三臂133。超声/胎儿心率监测器180的功能在下面关于图1K的讨论中描述。超声/胎儿心率监测器180可以相对于壳体125和/或光源105和/或检测器115铰接，以便例如定位胎儿和/或胎儿的身体部位(例如，头部或背部)。
图1J提供了系统100的示例性实施例的侧视图，其中光源105和检测器115都位于壳体125的下方，这在例如将壳体125置于怀孕哺乳动物腹部的顶点时可能是有利的。在图1J的实施例中，光源105和检测器115分别经由具有360°自由度的示例性第一附接机构110和第二附接机构111分别联接到第一臂130和第二臂135。在图1J的示例中，光源105与第一臂130成一定角度(即不平行)定向，且检测器115与第二臂135成一定角度(即不平行)定向。光源105和/或检测器115经由它们各自的第一附接机构110和第二附接机构111的铰接可以促进定位光源105和/或检测器115与怀孕的哺乳动物的腹部和/或其中包括的胎儿重合，从而例如可以优化检测器115所接收的反射信号。
图1A和1D-1F的第一、第二、第三和/或第四示例性布置中所示的光源105和检测器115的不同位置可以通过例如围绕轨道160旋转第一臂130和/或第二臂135、经由附接机构165移动第一臂130和/或第二臂135和/或经由第一附接机构110和/或第二附接机构111和/或经由电动机120移动光源105和/或检测器115来促进。
图1K示出了可以封装在壳体125中的多个可选部件。更具体地，图1K示出了超声装置/胎儿心率监测器180、电动机120、收发器122、风扇132、控制器137、温度探针142、处理器185、显示器190和电源195。在一些实施例中，壳体125还可以封装子宫收缩测量装置(未示出)。电源195可以是例如板载电源(例如，电池)和/或到外部电源(例如，电力干线)的联接。电源195可以向系统100的一个或多个组件供电。
系统100的组件和/或壳体125内包括的组件可以经由有线和/或无线通信链路通信地联接在一起。有时，系统100的组件之间的通信可以通过收发器122来促进，收发器122可以发送从例如超声装置/胎儿心率监测器180、检测器115、光源105、第一附接机构110和/或第二附接机构111、电动机120、风扇132和/或温度探针142接收的信息和/或向上述装置发送通信指令。处理器185可以通信地联接到系统100的一些或全部组件和/或封装在壳体125中的组件。处理器185可以被配置为执行本文公开的一种或多种方法。
在一些实施例中，由收发器122(例如，从处理器185)接收的信息可以被传送到诸如计算机的外部设备，如将在下面关于图3讨论的。在某些情况下，可以使用短距离无线通信协议(例如，
近场通信(NFC)、射频识别(RFID)和Wi-Fi)来启用系统100的一个或多个组件的无线通信，该协议被设计为与例如以下所述的计算机或个人电子设备在相对短的距离上进行通信。在一些实施例中，系统100的一个或多个组件可以包括被配置为经由一个或多个短距离通信协议(例如，近场通信(NFC)、
射频识别(RFID)和Wi-Fi)进行通信的一个或多个装置。
超声装置/胎儿心率监测器180可以是被配置为确定位于怀孕哺乳动物的腹部中的胎儿的心率和/或对孕妇腹部成像的设备，从而例如可以确定胎儿深度。在某些情况下，胎儿心率监测器180还可适于确定胎儿在怀孕哺乳动物腹部内的深度、方向和/或位置、或其特定部分(例如头或脸颊)。示例性超声装置/胎儿心率监测器包括但不限于超声、多普勒和/或ECG装置。
在一些情况下，检测器115和/或胎儿心率监测器180可以包括一个或多个超声检测器(未示出)，其可以在检测器115和/或胎儿心率监测器180被配置为通过将来自光源105的光或射频脉冲引导到怀孕哺乳动物的腹部中来执行光电声/光声和/或热声成像的实施例中使用。一部分入射光可能会被胎儿和怀孕哺乳动物吸收并转化为热量，这导致短暂的热弹性膨胀，热弹性膨胀引起胎儿和怀孕哺乳动物发射超声波。超声波检测器可以检测到这种超声波发射，并对其进行分析以确定胎儿和/或怀孕哺乳动物血液的氧饱和度水平。
温度探针142可以被配置为监测系统100、怀孕哺乳动物和/或系统100所在处附近的怀孕哺乳动物的皮肤的温度。如果温度探针142指示(例如，可以由控制器确定)系统100和/或怀孕哺乳动物太热，则可以激活风扇132以冷却系统100的组件(其包含在壳体125中)和/或怀孕的哺乳动物。有时，处理器185可以响应于接收到温度数据来做出响应于温度高于阈值(例如100华氏度)而打开风扇的决定。在一些实施例中，处理器185可以提供要显示的信息，从而可以将来自温度探针142的温度的指示显示给用户。
系统100、壳体125、光源105和/或检测器115可以以任何可接受的方式固定到怀孕哺乳动物的腹部，所述方式包括但不限于粘合剂、带子、吊带和衣服的组件。在某些情况下，壳体125可以固定在怀孕哺乳动物的腹部上，以使光源105和检测器115自由铰接。
图2A示出了示例性系统200，其包括系统100的组件和覆盖系统100的所有组件的覆盖构件210A。图2B示出了示例性系统201，其包括系统100的组件以及覆盖构件210B，该覆盖构件210B覆盖光源105、检测器115以及部分第一臂130和第二臂135。图2C示出了示例性系统202，其包括系统100的部件以及覆盖构件210C，该覆盖构件210C覆盖检测器115和第二臂135的一部分。覆盖构件210A、210B和210C可以是不透明的或半透明的，并且可以适合于屏蔽系统100的各个组件，使其免受例如可能存在于例如怀孕哺乳动物所居住的房间中的环境光的影响。在一些实施例中，覆盖构件210A、210B和/或210C可以是透明的，直到施加电流为止。在一些实施例中，(一个或多个)覆盖构件210A、210B和/或210C对于某些波长的光(例如，红色和/或红外)可以是不透明的，但是对于其他光是透明的。
用于覆盖构件210A、210B和/或210C的示例性形状因素包括但不限于：平面(即，平坦)配置，其将用作来自上方的环境光的遮光物；弯曲配置，其将阻挡来自上方的环境光和来自覆盖构件210A、210B和/或210C的一侧的环境光的一部分；以及圆顶状配置，其被配置为使得覆盖构件210A、210B和/或210C的下边缘适于在使用时与怀孕哺乳动物的腹部的皮肤重合，并且可以由此阻挡来自系统100或其部件的几乎所有环境光。
在覆盖构件210A、210B和/或210C具有圆顶状配置的实施例中，覆盖构件210A、210B和/或210C可以进一步包括可选的唇缘215，通过该唇缘与怀孕哺乳动物的腹部重合，以便于例如阻挡来自系统100和/或其部件的几乎所有环境光，和/或便于系统200、201和/或202到怀孕哺乳动物的腹部的粘附和/或系统200、201和/或202到怀孕哺乳动物的腹部的附接。尽管系统200、201和202的实施例示出了环绕覆盖构件210A、210B和210C的整个下边缘的唇缘215，但是不需要总是这样，因为唇缘215可以仅覆盖覆盖构件210A、210B和210C的下边缘的一部分。在一些情况下，唇缘215可以被配置为使得可以将接合材料(例如，凝胶、酒精、粘合剂)施加于其上，以将唇缘215贴附到怀孕哺乳动物的皮肤上和/或在唇缘215和怀孕哺乳动物之间形成密封。接合材料(未示出)可以用于进一步阻挡环境光。
在一些实施例中，覆盖构件210A、210B和/或210C的尺寸和/或位置可以被设置为适应光源105和/或检测器115的运动范围。在一些情况下，覆盖构件210A、210B和/或210C可以经由例如从壳体125、光源105、检测器115、第一臂130、和/或第二臂135(未示出)延伸的柔性或铰接构件与系统100或其组件分开地铰接。在这些实施例中，壳体125、光源105、检测器115、第一臂130和/或第二臂135的活动可以导致覆盖构件210A、210B和210C的相应的活动。
附加地或可替代地，覆盖构件210A、210B和/或210C可从系统100和/或其组件缩回，使得系统100的组件可被铰接至优选位置，然后覆盖构件210A、210B和/或210C可以位于它们的顶部。
在一些实施例中，可以基于系统100的一个或多个组件的铰接来重新定位/重新定向覆盖构件210A、210B和/或210C。该重新定位/重新定向可手动地(例如，通过由用户移动覆盖构件210A、210B和210C)和/或通过电动机或其它部件(未示出)来实现。
图3A和3B示出了示例性的铰接式胎儿血红蛋白探针300，其具有围绕旋转构件320旋转的壳体310。胎儿血红蛋白探针300还包括可选的线330，通过该线可将信息传递给胎儿血红蛋白探针300和/或从中接收信息，和/或向胎儿血红蛋白探针300提供电源。在一些情况下，旋转构件320和/或壳体310可以包括/封装电动机120、控制器137、风扇132、收发器122、温度探针142和/或胎儿心率监测器180(未示出)中的一个或多个。壳体可以围绕旋转构件320旋转360°或其一部分(例如90°、180°、270°)。在许多实施例中，如图3B所示，旋转构件320和壳体310将对准，使得当被部署以监测胎儿时，二者都与怀孕哺乳动物的皮肤重合，如图3B所示。胎儿血红蛋白探针300在一些情况下可以在X、Y和/或Z方向上是柔性的，从而当该探针被放置在怀孕哺乳动物的腹部上时，可以弯曲成与其重合。在一些实施例中，旋转构件320可以包括粘合剂或其他机构(例如，吸盘)，通过该粘合剂或其他机构附接到/保持在怀孕哺乳动物的腹部的皮肤上。壳体310可以类似于和/或包括壳体410A-410F的一个或多个部件，如下面关于图4A-4F所讨论的。
系统100、200、201、202和/或300和/或其中包括的组件可以由，例如，存在于例如壳体125(未示出)和/或电连接件中的机载电源(例如，电池)供电。在一些实施例中，壳体125和/或系统100、200、201、202和/或300可适于例如通过附接到其上的弹性带或吊带由怀孕的哺乳动物佩戴。
在某些情况下，可能难以确定或辨别胎儿在孕妇腹部内的位置，并且这可能会限制医疗保健提供者获得胎儿血氧测定信息和/或具有足够强度和/或清晰度的检测电子信号的能力。此外，胎儿可能在怀孕哺乳动物的腹部中移动，并且这种移动可能需要重新定位系统100、200、201、202和/或300的一个或多个组件，以获得代表已入射到胎儿的光的更清晰和/或检测电子信号。在本系统的一些实施例中，系统100、200、201、202和/或300的一个或多个组件的活动可以响应于胎儿活动和/或怀孕哺乳动物的活动。例如，当来自胎儿心率监测器180的读数指示胎儿在第一时间(即，T1)处于第一深度并且在第二时间(即，T2)处于第二深度时，则控制器137可以指示电动机120使光源105和/或检测器115从它们在T1处的第一位置移动到在T2处的更有利的第二位置。附加地或可替代地，当指示胎儿已经改变了其定向(不一定是其深度)时，则控制器137可以将指令传达给第一臂130和/或第二臂135、第一附接机构110和/或第二附接机构111，以更改光源105和/或检测器115的定向和/或位置。
响应于胎儿和/或怀孕哺乳动物的活动，系统100、200、201、202和/或300的组件的铰接可以由例如第一构件130和/或第二构件/或135、第一附接机构110和/或第二附接机构111、壳体125、光源105和/或检测器115的手动操纵(例如，由操作者、技术人员或医生)引起。附加地或可替代地，在一些实施例中，铰接可由电动机120和/或能够实现移动的其它部件促进，所述其它部件可驻留在第一构件130和/或第二构件135、第一附接机构110和/或第二附接机构111、壳体125、光源105和/或检测器中。
在一些情况下，光源105、检测器115、壳体125、第一第二构件130和/或第二构件135、和/或第一附接机构110和/或第二附接机构111的铰接可响应于胎儿和/或怀孕哺乳动物的活动，并且可响应于由例如控制器137、胎儿心率监测器180和/或检测器115接收的信息而自动地进行。附加地或可替代地，铰接可响应于由收发器122从例如与其联接的计算机接收的信息和/或指令。
在一些实施例中，系统100、200、201、202和/或300可以适于自动跟踪胎儿在怀孕哺乳动物的腹部内的活动，然后自动地移动系统的组件，以便优化反射信号的强度和/或清晰度。
图4A-4F分别提供了另外的示例性胎儿血红蛋白探针400A-400F的图示。在一些实施例中，胎儿血红蛋白探针400A-400F或其一部分可以适于以类似于系统100、200、201、202和/或300的方式铰接。例如，一个或多个血红蛋白探针400A-400F可适于驻留在图3A和3B所示的胎儿血红蛋白探针壳体310中和/或为胎儿血红蛋白探针壳体310。胎儿血红蛋白探针400A-400F在图4A-4F中示出，如从壳体的外部(即，患者面向的一侧)所观察的，而未示出组件(例如，收发器107、控制器112、电源160、温度探针165、调节机构122)。胎儿血红蛋白探针115F-115I可以包括可选的电缆420，通过它可向胎儿血红蛋白探针400A-115I提供电力和/或通过例如将电缆420连接到计算机如计算机150上，向胎儿血红蛋白探针400A-115I传送信息和/或从其接收信息。胎儿血红蛋白探针115F-115I包括多个光源105。在许多情况下，这些光源105中的一个或多个被配置为以至少两个不同的频率发射光。
图4A提供了示例性胎儿血红蛋白探针400A的图示，该胎儿血红蛋白探针400A包括两个检测器115A和115B以及位于壳体410A内的四个光源105。光源105中的每一个以正方形构造定位，其中每个光源105定位在壳体410A的拐角附近。如图所示，检测器115A和115B位于壳体410A的中心。
图4B提供了示例性胎儿血红蛋白探针400B的图示，其包括三个检测器115A、115B和115C以及位于壳体410B内的两个光源105。光源105彼此竖直地对准并且位于壳体410B的左侧，并且三个光源115彼此水平地对准并且延伸横跨壳体410B，因此，第一和第二光源105与第一检测器115A之间的水平距离基本上等于第一检测器115A与第二检测器115B之间的水平距离，以及第二检测器115B与第三检测器115C之间的水平距离。
由检测器115C检测的光量可以小于由检测器115A接收到的光量。但是，如图4B所示，将检测器115逐渐远离光源105放置用于捕获来自怀孕哺乳动物腹部不同位置的反射信号，这以后可能有助于分析接收信号，以例如将检测电子信号中与已入射到胎儿的光相对应的部分与仅已入射到怀孕的哺乳动物和/或噪声中的光(例如环境光，运动伪影等)分离开来。
在某些情况下，增加检测器115的尺寸和/或灵敏度(例如，增益)可能是有利的，所述检测器115的位置更远离光源105，以例如捕获较弱和/或更多漫反射的信号。例如，图4C示出了示例性的胎儿血红蛋白探针400C，其包括封装在壳体410C内的光源105、第一检测器115A、第二检测器115B和第三检测器115C。在这种布置中，第一检测器115A较小和/或灵敏度较低，而第三检测器115C较大和/或灵敏度较高，因此其可以捕获预期比第一检测器115A可以检测到的信号更微弱的信号。第二检测器115B可以具有落入第一检测器115A和第三检测器115C的大小和/或灵敏度之间的大小和/或灵敏度，或者与第一检测器115A或第三检测器115C的大小或灵敏度相同。
图4D、4E和4F的胎儿血红蛋白探针400D、400E和400F分别提供了胎儿血红蛋白探针的其他实例，其包括大小可变的检测器。更具体地，胎儿血红蛋白探针400D提供与胎儿血红蛋白探针400C提供的成行的检测器相似的两行检测器，其中最靠近光源105定位的检测器115A和115D是最小/最低增益检测器，距光源105最远的检测器115C和115F是最大/最高增益检测器。检测器115B和115E位于检测器115A和115D之间；并且检测器115C和115F分别可以具有与检测器115A和115D相似或大于检测器115A和115D的尺寸和/或增益，和/或可以具有与检测器115C和115F相似或小于检测器115C和115F的尺寸和/或增益。
胎儿血红蛋白探针400E包括一行三个光源105，它们沿X轴基本上彼此对准，其中九个检测器115以三行三列位于光源105的上方，并且每九个检测器115A-115S分别以三行三列位于光源105的上方和下方。与胎儿血红蛋白探针400C和400D一样，靠近光源105放置的检测器115(例如115J-115C和115Q-115S)较小/增益较低，并且距光源105较远放置的检测器(例如115A-115L和115G-115I)更大/增益更大。
图4F提供了示例性胎儿血红蛋白探针400F的图示，该胎儿血红蛋白探针400F包括一个光源105和位于壳体410F内的多个检测器115A-115F。在一些情况下，胎儿血红蛋白探针400F可以包括多个光源105。第一检测器115A和第二检测器115B可以分别定位成距光源大约1.5-4cm(沿Y轴)，并且它们之间的距离可能约为1-4厘米(沿Y轴)。在大多数情况下，第一检测器115A和第二检测器115B与光源105的距离相同(如图4F所示)，但是并非总是如此。例如，检测器115A可以距光源105是2cm，检测器115B可以距光源105是4cm。由于第一检测器115A和/或第二检测器115B相对靠近光源105，因此其检测到的信号可以检测主要由怀孕哺乳动物反射的光产生的信号，而几乎没有来自胎儿反射的光的贡献，并且这些信号可以用于例如确定怀孕哺乳动物的运动伪影、光电血管容积图信息(例如，光电血管容积图变化)、心跳信息等。
在某些情况下，第一检测器115A和/或第二检测器115B可以比驻留在壳体410F中的其他检测器更小和/或相对更不敏感(例如，较低的增益)。即使第一检测器115A和/或第二检测器115B可以更小和/或相对不太灵敏，但是可以预期，至少部分由于它们各自相对靠近光源105，它们仍然会检测到足够强度的信号。对第一和/或第二检测器115A和115B来说使用较小尺寸/较低灵敏度的检测器可用于例如减少制造胎儿血红蛋白探针410D的成本并减小胎儿血红蛋白探针410D的整体尺寸，这可以使怀孕哺乳动物佩戴胎儿血红蛋白探针410D更舒适。
第三检测器115C、第四检测器115D和第五检测器115E可以被定位在壳体410F内，例如，距光源105大约5-10cm(沿Y轴)，并且它们之间可以存在一定距离，例如约1-8厘米(沿Y轴)。在大多数情况下，第三检测器115C、第四检测器115D和/或第五检测器115E距光源105的距离可以是相同的(如图4F所示)，但是不必总是这样。例如，检测器115C可以距光源105是2厘米，并且检测器115D可以距光源105是5厘米。
在许多情况下，第三、第四和第五检测器115C、115D和115E的尺寸可能更大(例如，在其上检测反射光信号的更大的表面积)和/或具有比检测器115A和/或115B更大的增益。预期从怀孕的哺乳动物腹部反射的信号在远离光源处较弱且较多漫射，且较大增益/尺寸的第三、第四和第五检测器115C、115D和115E可用于检测此相对较弱/较多漫射的反射的光学信号。
因为第三、第四和第五检测器115C、115D和115E的位置距离光源105更远，所以(与这些检测器115A和115B检测到的信号相比时)这些检测器检测到的信号的大部分是从胎儿反射的。换种说法，因为预期从怀孕的哺乳动物腹部反射的光在距光源更远的距离处更多漫射，因此可能会期望由放置在离光源更远的位置处的检测器来检测从怀孕哺乳动物腹部(包括其中包含的胎儿)的更多漫射区域反射的光。因此，很可能第三、第四和第五检测器115C、115D和115E检测到的信号中有较大比例可能入射到胎儿上。这可能导致检测信号具有更高的胎儿/怀孕哺乳动物比例。然后，由第三、第四和第五检测器115C、115D和115E检测的三个信号可以与例如由第一检测器115A检测的信号、由第二检测器115B检测的信号、和/或一个或多个次级信号(例如胎儿心跳、母体心跳)彼此相关，以便例如放大或以其它方式加强从胎儿反射的信号的部分(胎儿信号)和/或从总信号中分离胎儿信号。
第六检测器115F可以位于壳体410F内，例如，离光源105大约4-13cm(沿Y轴)。在一些实施例中，第六检测器115F可以具有与第三、第四和/或第五检测器115C、115D和/或115E相同的尺寸和/或增益，并且在其它实施例中，可以尺寸更大和/或增益更高，以便例如在给定其与光源105的相对距离的情况下检测足够强度的信号。
当与由第一、第二、第三、第四和/或第五检测器115A、115B、115C、115D和/或115E检测的信号比较时，由第六检测器115F检测的信号可提供具有胎儿/怀孕哺乳动物比率的信号，部分原因是由于其与光源105的接近度。
以上关于胎儿血红蛋白探针400A-400E描述的多个检测器中的一个或多个可以以与以上关于一个或多个检测器115A-115E描述的方式类似的方式来使用。
图5A提供了第一示例性圆形胎儿血红蛋白探针500，其包括位于圆心的光源105和位于从光源105向外辐射的三个同心环中的多个检测器。更具体地，胎儿血红蛋白探针500包括最靠近光源105的四个检测器115A的第一环，最远离光源105的八个检测器115C的第三环，以及位于第一环和第二环之间的六个检测器115B的第二环。光源105和检测器115A、115B和/或115C可以被封装在圆形壳体505中。在一些实施例中，壳体505可以包括一种或多种机构以促进胎儿血红蛋白探针500附接到怀孕哺乳动物。检测器115A、115B和/或115C可以具有相同的尺寸或检测器增益和/或具有分布在整个胎儿血红蛋白探针500中的不同的尺寸和不同的检测器增益。
由于第一检测器115A相对靠近光源105，因此由第一检测器115A检测到的信号可以检测主要由入射到胎儿的光产生的信号，而检测器115B和115C将检测入射到怀孕哺乳动物和胎儿上的信号。
图5B提供了第二示例性圆形胎儿血红蛋白探针501，其包括位于圆心的中心光源105A，位于从光源105A向外辐射出的三个同心环中的多个检测器，以及位于检测器的第三环之后的同心环中的多个第二光源105B。胎儿血红蛋白探针115B类似于胎儿血红蛋白探针115A，除了它具有第二光源105B的环。更具体地，胎儿血红蛋白探针501包括最靠近光源105的四个检测器115A的第一环，最远离光源105的八个检测器115C的第三环，位于第一和第三环之间的六个检测器115B的第二环，和位于距第一光源105A最远的环形的第二光源105B。
第一光源105A，检测器115A、115B和/或115C以及第二光源105C可以被封装在圆形壳体510中。在一些实施例中，壳体505可包括一种或多种机构以促进胎儿血红蛋白探针501附接到怀孕的哺乳动物。检测器115A、115B和/或115C可以具有相同的尺寸或检测器增益和/或具有分布在整个胎儿血红蛋白探针500中的不同的大小和不同的检测器增益。
图6A提供了胎儿血红蛋白探针600的图示，该胎儿血红蛋白探针600包括多个检测器115，这些检测器位于四个可移动臂610A上，该可移动臂从封装光源105的圆形中心件605延伸。更具体地，每个臂610A包括三个检测器115A、115B和115C，其中检测器115A被定位为靠近光源105，并且检测器115C被定位为最远离光源105。这些检测器可以具有相同的尺寸或检测器增益，和/或具有分布在整个检测器中的不同尺寸和不同检测器增益。在一些实施例中，中心件605可以类似于壳体125，因为它可以封装除了光源105之外的一个或多个组件。壳体605中包括的可选的附加组件，包括但不限于例如在图1K中示出并在上面讨论的超声装置和/或胎儿心率监测器180、电动机120、收发器122、风扇132、控制器137、电源195、处理器185、显示器190和/或温度探针142。
由于第一检测器115A相对靠近光源105，因此第一检测器115A检测到的信号可能检测到信号主要是由入射到胎儿的光产生的，而检测器115B和115C可以检测入射到怀孕的哺乳动物和她的胎儿的光。
图6B提供了胎儿血红蛋白探针601的图示，该胎儿血红蛋白探针601包括多个检测器115和位于从封装第一光源105A的圆形中心605延伸的四个可移动臂610B上的多个第二光源。更具体地，每个臂610B包括两个检测器115A和115B，其中检测器115A被定位为靠近光源105，并且检测器115B被定位为远离第一光源105A。每个臂还包括位于每个臂610B的端部的第二光源105B。这些检测器可以具有相同的尺寸或检测器增益和/或具有分布在整个检测器中的不同的尺寸和不同的检测器增益。
图7A-7F提供了示例性的盖或套筒700A-700F，其可以分别覆盖壳体410A-410F的一部分(即，被配置为与怀孕哺乳动物的皮肤接触的表面)。当被实施为盖时，盖/套筒700A-700F可以是分别施加到壳体410A-410F的表面上的单个薄片或贴纸。当被实施为套筒时，盖/套筒可以包括如图7A-7F所示的第一侧和如图7F所示的第二侧，在它们之间具有缝隙，相应的一个壳体410A-410F可以插入其中。每个盖/套筒700A-700E被配置成容纳特定壳体构造的光源和检测器，并且包括多个开口710。开口710可以是盖的透明部分和/或可以是盖的不包括任何材料的部分(例如，盖子中的孔)。开口710可以被布置为与特定壳体410A-410F的检测器和/或光源重合，使得光可以从光源穿过，并且一个或多个检测器检测到该光的反射。例如，图7A的盖700A具有多个开口710，其布置为与壳体410A的光源105和检测器115的布置一致。同样地，图7B的盖700B具有多个开口710，其布置成与壳体410B的光源105和检测器115的布置相一致，图7C的盖700C具有多个开口710，其布置成与壳体410C的光源105和检测器115的布置一致，图7D的盖700D具有多个开口710，其布置成与壳体410D的光源105和检测器115的布置一致，以及图7E的盖700E具有多个开口710，其布置为与壳体410E的光源105和检测器115的布置一致。
在某些情况下，盖700A-700F可以包括促进壳体粘附到怀孕哺乳动物的皮肤的粘合剂。附加地或可替代地，盖700A-700E的一部分可以是完全不透明的或部分不透明的(例如，对于一定强度或波长的光)。盖700A-700E的不透明性可以用来限制或阻止环境光进入怀孕哺乳动物的腹部和/或被检测器115检测到。
图8A、8B、8C和8D分别提供示例性光源801、802、803和804的发射侧视图的示例。光源801、802、803和804包括被配置为发射相同和/或不同波长的光的多个光生成元件815。更具体地，图8A所示的示例性光源801包括壳体805以及两个发光元件815A和815B。壳体805可以是被配置为封装发光元件815A和815B并经由例如板载电池和/或外部电源(例如，电干线)向其提供电力的壳体。通常，发光元件815A将发射波长与由发光元件815B发射的光的波长不同的光。例如，发光元件815A可以发射红光，并且发光元件815A可以发射红外光。分析在这两个波长处检测到的光可以进行脉搏血氧测定计算和/或血红蛋白氧饱和度水平。
图8B中所示的示例性光源802包括壳体820和三个发光元件815A、815B和815C。通常，每个发光元件815A、815B和815C将发射不同波长的光。
图8C所示的示例性光源803包括壳体825和四个发光元件815A、815B、815C和815D。每个发光元件815A、815B、815C和815D可以发射不同波长的光。这可能用于提供可引导入怀孕哺乳动物腹部的广谱光波长。
图8D所示的示例性光源804包括壳体830和以图案布置的三组发光元件815A、815B、815和815D(总共十二个)。发光元件815A、815B、815和815D可以布置在壳体830内，使得相同频率的光源之间的距离最大化。这可以使得特定波长的光投影以在表皮的更大的表面区域上展开。
示例性发光元件815A、815B、815和815D包括但不限于发光二极管(LED)、激光器、垂直腔表面发射激光器(VCSEL)和灯泡。光源801、802、803和/或804和/或发射元件815A、815B、815和815D可以被配置为递送足以穿透例如怀孕哺乳动物的腹部的表皮而不引起对表皮或任何下层组织(例如胎儿眼组织或软组织)的损伤的功率和/或强度的光。例如，一个或多个监管或标准制定或执行机构(例如，美国国家标准协会(ANSI)、食品和药物管理局(FDA)等)可以确定或推荐这种强度/功率。一个示例性标准是用于激光安全的ANSI Z136标准，或更特别地，用于节省激光在卫生保健中的使用的ANSI Z136.3标准，其提供了限制多少功率(通常以瓦特测量)应该被递送到表皮的面积(例如cm2)。
附加地或可替代地，下文讨论的发光元件815A、815B、815和/或815D、光源105、801、802、803和/或804和/或发光系统901、902、903和/或904可以被配置和/或封装以提供光，而不超过热或温度(例如，90oF、100oF等)阈值，以便例如防止向本文公开的系统、光源和/或发光元件之一的患者和/或用户递送过量的热。光源、发光元件和/或发光系统的优选温度范围的维持和/或温度的降低可以通过例如使用温度敏感开关来实现，该温度敏感开关修改光源、发光元件和/或发光系统和/或可以联接到本文公开的光源、发光元件和/或发光系统中的一个或多个的散热器(未示出)的操作。附加地或可替代地，本文公开的光源、发光元件和/或发光系统中的一个或多个可包括温度计，该温度计被设计为用于测量相应的光源、发光元件和/或发光系统和/或与光源、发光元件和/或发光系统接触的用户的皮肤或组织的温度。例如，如果温度超过阈值，如温度计或如温度探针142的温度探针所示，则诸如控制器137的控制器可以关闭光源115或以其他方式调整光源115的操作以减少其产生的热量。在一些实施例中，可以由处理器(例如，处理器185)和/或计算机(例如计算机1450)来确定温度是否超过温度阈值，这将在下面关于图14进行讨论。在确定温度超过阈值之后，处理器185和/或计算机1450可以直接与光源、发光元件和/或发光系统通信以调整其操作和/或可以指示控制器137这样做。
发光元件815A、815B、815和/或815D可以位于光源801、802、803和/或804内以散布被递送到用户表皮的光和功率，以便例如保持在功率递送的安全限制和/或温度阈值内。例如，如果发光元件815A以270mW/cm2的功率发射735nm的光，并且发光元件815B以400mW/cm2的功率发射860nm的光，则发光元件815B发射比发光元件815A更高功率的光，并且可以设置发光元件815A和815B在光源801、802、803和/或804内的相对位置以将针对给定表面积输送到表皮的功率保持在极限以下。
如通过发光元件815A和815B使用至少两个不同波长的光，可以实现血氧测定和/或脉搏血氧测定计算和/或通过例如分析所检测的光的比率来确定血红蛋白氧饱和度水平。使用三个不同波长的光(如通过光源802的发光元件815A、815B和815C)和/或四个不同波长的光(如通过光源802的发光元件815A、815B和815C)或更多不同波长可以使这些计算更容易和/或更准确，因为使用多个光学信号/通道(以不同波长的光的形式)允许对每个波长的单独分析、对血红蛋白的氧饱和度浓度水平的验证(例如，通过比较确定不同波长)以及对接收信号的更好的衰减等。在一些实施例中，光源801、802、803和/或804和/或发光元件815A、815B、815和/或815D可以被配置为与系统100一起用作例如光源105，并且在一些情况下，壳体805、815、820和825中的一个或多个以及封装在其中的发光元件可以被配置为装配在用于光源105的壳体内。
在一些实施例中，光源801、802、803和/或804和/或发光元件815A，815B，815和/或815D可以被配置为与系统100一起例如用作为光源105，并且在某些情况下，壳体805、815、820和825中的一个或多个以及封装在其中的发光元件可以配置为装配在用于光源105的壳体内。
附加地或可替代地，光源801、802、803和/或804和/或发光元件815A、815B、815和/或815D可以封装在发光系统内，如正如将在下面分别关于图9A、9B、9C和9D讨论的发光系统901、902、903和/或904。
图9A的发光系统901包括壳体905和光源915。图9B的发光系统902包括壳体905、用于光源915的平台910、光源915和电源920。图9C的发光系统903包括壳体905、平台911、光源915、控制器137和收发器930。图1D的发光系统904包括壳体905、平台912、光源915、控制器137、收发器930和电源920。不具有板载电源的发光系统901和903可以从外部电源接收电力，例如连接到电力干线上的电线或电连接到发光系统901和/或903的电池。
平台910可被配置成保持并电联接光源915和电源920。平台911可被配置成保持并电联接和/或通信地联接光源915、控制器137和收发器930。平台912可以被配置为保持和电联接和/或通信地联接光源915、电源920、控制器137和收发器930。
控制器137可以被配置为控制光源915、收发器930和/或电源920的操作。例如，控制器137可以被配置为开启和关闭光源915，并且在某些情况下，调整光源915发出的光的波长和/或强度。对于图1A的实施例，可以通过例如开关或其他机构(未示出)来激活光源915。在一些实施例中，控制器137可以被配置成与处理器通信，该处理器可以是板载的(未示出)或以其他方式经由有线和/或无线连接通信地联接到控制器137。控制器137可以被配置成直接地和/或经由与收发器930的通信来接收指令和/或直接向处理器/从处理器传达信息。
控制器还可以控制电源920和/或收发器930的操作。收发器930可以被配置为向/从外部设备(例如，计算机或处理器)接收和/或发送信息。示例性的接收信息包括用于控制器137的指令，该指令在由控制器137执行时使光源915例如打开或关闭和/或改变投影光的波长或强度(例如功率)。收发器930发送的示例性信息包括但不限于关于系统903和/或904的操作的信息(例如，电源920的状态，光源915是否正常工作等)和温度信息。
壳体905可以被配置为封装平台910、911和/或912，并促进发光系统901、902、903和/或904附接到用户的表皮。可以通过例如粘合剂(例如，胶水或胶带)和/或外部设备(例如，带子或吊带)来促进将壳体905附接到用户。
在一些实施例中，壳体905的尺寸(例如，长度和/或宽度)可以被配置为在彼此邻近定位的两个或更多个发光系统901、902、903和/或904之间提供最佳距离，使得光可以被投射到表皮的特定表面区域中。换句话说，壳体905的尺寸可以被配置为使得仅阈值量的光和/或热被传递至使用者的表皮。例如，壳体905可以具有1cm的宽度和长度，使得它是正方形。该实施例的光源915可以被配置为发射低于阈值的光，当该光在1cm2的区域上散布时，该阈值可能对用户的表皮造成损害。当使用多个发光系统901、902、903和/或904时，壳体905可以被配置为具有允许邻近放置的发光系统901、902、903和/或904的布置的尺寸，该布置使到表皮的光递送最大化，同时不超过递送到表皮的特定区域的光强度/能量的设定阈值。
图10A-10E提供了多个发光系统901、902、903和/或904可以如何分别布置在阵列1001、1002、1003、1004和1005中的几个不同示例。为了便于说明，如图10A-10E所示，由星号“*”表示发光系统901、902、903和/或904。图10A提供了矩形阵列1001，其包括三行和八列的发光系统901、902、903和/或904，其定位成使得它们彼此邻接(即，每个发光系统901、902、903和/或904的壳体905接触或邻接至少一个相邻壳体905的边缘)。
图10B的阵列1002示出了多个八列，每列三个发光系统901、902、903和/或904。所述列交错，使得中间两列形成矩形，然后中心两列的左和右的每一列位于前一列的上方，形成U形。阵列1002的形状可以被配置为将光引导到表皮的弯曲部分中，诸如怀孕哺乳动物的腹部的下面，其中中间的两列可以被布置在用户上以与用户的纵向(或矢状)平面或中线的任一侧对准。
图10C的阵列1003示出了以菱形形式布置的多个发光系统901、902、903和/或904，其中第一和第九列具有彼此邻接的三个发光系统901、902、903和/或904，第二和第八列具有四个发光系统901、902、903和/或904，第三和第七列具有五个发光系统901、902、903和/或904，第四和第六列具有六个发光系统901、902、903和/或904，并且中心列包括彼此邻接的七个发光系统901、902、903和/或904。阵列1003的列被排列成使得它们彼此相邻。
阵列1001、1002和1003被布置为形成发光系统901、902、903和/或904的连续布置，使得阵列下方的表皮的区域被近似均匀地照亮，并且最大数量的光子可以被递送到表皮和任何下层组织和/或胎儿。
在一些情况下，连续布置的发光系统901、902、903和/或904的阵列(例如，阵列1001、1002和/或1003)可能不是优选的，并且在各个发光系统901、902、903和/或904和/或发光系统901、902、903和/或904的列或行之间具有一定距离可能是有利的。可能不需要连续阵列的原因包括但不限于资源节约和/或限制投射到表皮中的光的量。这些类型的阵列的示例由图10D和10E提供，其分别示出了阵列1004和1005。阵列1004包括八列的三个发光系统901、902、903和/或904，它们彼此邻接，其中第一、第二、第三列之间具有空白空间，第五、第六、第七和第八列之间具有空白空间。阵列1005包括八列发光系统901、902、903和/或904，其中第一、第二、第三、第六、第七和第八列的发光系统901、902、903和/或904彼此不相邻，并且被空白空间包围。
在一些实施例中，发光系统901、902、903和/或904中的每一个可以单独地定位在阵列内和/或单独地放置在用户的表皮上。附加地或可替代地，发光系统901、902、903和/或904中的一个或多个可以预先放置在类似于阵列1001-1005的阵列中，并且可以作为完整或部分阵列固定在用户的表皮上(即，每个发光系统901、902、903和/或904不必单独放置在表皮上)。
附加地或可替代地，在一些实施例中，可以使用多个阵列1001、1002、1003、1004和/或1005。例如，阵列1002的上边缘可以被定位在使用者的表皮上，使得它接近阵列1003的下边缘和/或与阵列1003的下边缘装配在一起。附加地或可替代地，阵列1001可以位于阵列1002、1003、1004和/或1005的左侧和/或右侧。
在一些实施例中，出于各种原因(包括但不限于，目标组织的形状或方向以及使用者的生理特征)，各个发光系统901、902、903和/或904和/或发光系统901、902、903和/或904的阵列可以以任何配置放置在表皮上。在某些情况下，可以布置发光系统901、902、903和/或904的阵列，使得其围绕特定的身体部位(例如腹部或四肢)，因此身体部位可以从各种角度接受照明。
在一些实施例中，阵列和/或单独的发光系统901、902、903和/或904可以是模块化阵列，其可以根据例如身体类型、配置、照明目标等在任何有用的布置中被配置、添加和/或减去。
在一些实施例中，并非阵列的所有发光系统901、902、903和/或904都可以同时使用。例如，如果照明目标是怀孕哺乳动物腹部内的胎儿，则发光系统901、902、903和/或904的阵列可以在怀孕哺乳动物腹部的大部分(例如，80％或90％)上延伸，使得整个腹部可以被照明。在一些情况下，可以期望响应于例如胎儿位置和/或胎儿运动而仅照射腹部的一部分，使得例如仅胎儿的头部或背部被照射，而胎儿的其它部分或子宫不被照射。关于胎儿位置和/或运动的信息可以从例如超声或其它成像装置接收。
光源915、发光系统901、902、903和/或904和/或发光系统901、902、903和/或904的阵列可以被配置为将最大数量的光子递送到用户的表皮，同时保持低于可以损伤表皮和/或下层组织的光子的阈值数量。
图11A和11B分别提供了两个示例性光电检测系统1100和1101的框图。光电检测系统1100包括壳体1105、平台1110、检测器1115、可选的电源1120和可选的收发器1130。系统1101包括壳体1105、平台1111、检测器1115，可选的电源1120、可选的收发器1130和处理器1125。检测器1115可以是光电检测器，其被配置为响应于由例如光源105和/或发光系统901、902、903和/或904投射到用户表皮中的光而从用户表皮接收光信号，并且将接收的光信号转换成数字或模拟电信号。检测器1115可以类似于以上讨论的检测器115。然后可以将通过检测器1115检测到的数字和/或模拟信号通过收发器1100传输到外部设备或处理器。处理器1125可以控制光电检测系统1101的一个或多个操作(例如，通电或断电、应用滤波器、通信等)。在一些实施例中，处理器可以接收与由检测器1115接收的光学信号对应的检测电子信号，并且可以在将检测电子信号传送到外部处理器(例如，计算机1450)之前处理或过滤检测电子信号。
平台1110可以被配置为保持检测器1115、收发机1100和电源1120，并且平台1111可以被配置为保持检测器1115、收发机1100、电源1120和处理器1125。平台1110和1111可便于它们所保持的组件的通信。
壳体1105可以被配置为封装平台1110或平台1111、检测器1115、电源1120和处理器1125，并且促进光电检测系统1100和/或1101与发光系统901、902、903和/或904和/或发光系统901、902、903和/或904的阵列的使用。在一些实施例中，壳体1105可以包括粘合剂，通过该粘合剂可以将壳体1105附着到用户的表皮。附加地或可替代地，壳体1105可以被配置成固定到辅助壳体(例如子，带或吊带)，该辅助壳体可以被配置为将光电检测系统1100和1101放置在优选位置和/或将其位置保持在该处。
图12A-12E示出了如何将光电检测系统1100和/或1101结合发光系统901、902、903和/或904的阵列使用/定位在发光系统901、902、903和/或904的阵列周围的不同示例。许多其他组合是可能的，并且图9A-9E的布置仅是示例性的。
图12A示出了阵列1201，其中四个光检测系统1100和/或1101位于阵列的周边，其中光电检测系统1100或1101位于阵列1001的左侧和右侧，并且光检测系统1100或1101位于阵列1001的上边缘和下边缘的中心。
图12B示出了阵列1202，其中四个光电检测系统1100和/或1101位于阵列的外部，其中光电检测系统1100或1101位于阵列1002的左侧和右侧，并且光电检测系统1100或1101位于阵列1202的上边缘和下边缘的中心。
图12C示出了阵列1203，其中六个光电检测系统1100和/或1101位于阵列1203的周边，其中光电检测系统1100或1101位于阵列1003的左侧和右侧，光电检测系统1100或1101位于阵列1003的中心线的左上方和右上方以及中心线的左下方和右下方。
图12D示出了具有十个光电检测系统1100和/或1101的阵列1204，该十个光电检测系统1100和/或1101位于第一和第二；第二和第三；第六和第七；第七和第八列发光系统901、902、903和/或904之间，并且位于两个中心列的上方和下方以及位于阵列1004的上方和下方的四个角上。
图12E示出了阵列1205，其具有在阵列1205上方和下方的四个角处定位的四个光电检测系统1100和/或1101。
图13提供了示例性光学探针1300的前视平面图，该光学探针1300待插入患者体内的开口(例如，阴道、直肠或手术切口)中，从而可以照亮患者体内的组织和/或检测到投射到患者体内的光。这可能有助于照亮怀孕哺乳动物的胎儿，因为例如与使用经腹式光学探头相比，探针1300可以通过较少的母体组织介入层而更接近胎儿。
探针1300包括头部1305和棒体1310。头部包括两个光源1320和多个检测器1315，在图13的示例性实施例中，检测器1315布置为两行，每行三个检测器。示例性光源1320包括本文公开的任何光源和/或发光元件。示例性检测器1315包括本文公开的任何检测器和/或检测器系统。
在一些实施例中，检测器1315可以被布置为使得它们检测来自特定方向的光，并且可以被布置为在例如60°、90°、180°、270°和/或360°上接收光。这样，可以检测到来自目标方向的光。这在试图探测穿过胎儿的光子时可能是有帮助的，因为检测器可被布置成使得它们主要探测来自指示光子可能已经穿过胎儿的方向的光子，而穿过怀孕哺乳动物身体的未穿过胎儿的光子可能不被探测到。
探针1300还包括两个光源1320，两个光源1320被配置为将光发射到患者体内。本领域技术人员将理解，探针头部1305可包括任何数量的检测器1315和光源1320。
探针棒体1310可被配置为提供用于探针头部1305的壳体，并且可便于将探针1300插入和/或定位在患者体内。探针棒体1310还可以封装一个或多个电线或光纤，用于在光源1320和/或检测器1315与收发器(未示出)和/或计算机或处理器之间传输和/或传送电信息或光信息。附加地或可替代地，探针棒体1310可封装用于向光源1320和/或检测器1315提供电力的一根或多根电线。附加地或可替代地，探针棒体1310可以充当用于光源1320和/或检测器1315中的一个或多个的散热器。
在一些实施例中，光学探针1300可以与一个或多个发光系统901、902、903和/或904和/或检测器或光电检测系统(如检测器1115和/或光电检测系统1100和1101)组合使用，所述检测器或光电检测系统位于身体外部(例如，在患者的表皮上)，以例如将光子递送到患者内部的组织和/或怀孕哺乳动物的胎儿，以便由光电检测系统1100和1101和/或检测器1115进行检测。附加地或可替代地，光学探针1300可以与定位在身体外部(例如，在患者的表皮上)的一个或多个发光系统901、902、903和/或904组合使用，以例如检测投射到身体或母体腹部中的光子，以检测穿过患者的组织和/或她的胎儿的光子。
对于本文公开的一些实施例，来自不同发光系统901、902、903和/或904和/或光源915的光可以在时间和/或频率(这里的频率是周期性/基于时间的频率，而不是光或电磁辐射的频率)域上彼此区分。例如，第一发光系统901、902、903和/或904和/或第一组发光系统901、902、903和/或904可以被调度为发射具有第一周期频率的光脉冲，并且第二发光系统901、902、903和/或904和/或第二组发光系统901、902、903和/或904可以被调度为发射具有第二周期频率和/或处于第一频率但时间偏移的光脉冲，因此第二发光系统901、902、903和/或904和/或第二组发光系统901、902、903和/或904的光脉冲在与由第一发光系统901、902、903和/或904和/或第一组发光系统901、902、903和/或904发射的光脉冲不同的时间发射。时间域中的这种分离可能有助于确定检测到的光/光子来自哪个发光系统901、902、903和/或904和/或哪组发光系统901、902、903和/或904。
在一些实施例中，一个或多个发光系统901、902、903和/或904和/或光源915可以相对于光电检测系统1100和1101和/或检测器1115定位在母体腹部上，使得仅检测/接收来自母亲的信号(也称为纯母体信号)。例如，可以建立发光系统和检测器系统之间的距离(例如，2-5cm)，使得可能入射在胎儿上的光不被检测到和/或仅入射在怀孕哺乳动物上的光被检测到。当分离由胎儿贡献的检测信号的一部分以使得可以确定胎儿血红蛋白氧饱和度水平时，具有纯母体信号可能是有帮助的。
本文公开的一个或多个系统和/或装置可以由板载(例如，电池)和/或外部(例如，电力干线)电源供电。在一些情况下，可以将物质施加到用户和/或怀孕哺乳动物的表皮以帮助光传递到表皮和/或表皮与环境光隔离。这些物质的实例包括但不限于醇、油、凝胶和润滑剂。
图14提供了示例性系统1400的示意图，其包括系统100、200、201和/或202和/或如上所述的胎儿血红蛋白探针300、400A-400F、500、501、600、601和/或阵列1201、1202、1203、1204和/或1205，以及一个或多个可选部件，可选部件包括但不限于成人血红蛋白探针1425、脉搏血氧测定探针1430、子宫收缩测量装置1440、接收器1445、计算机1450、多普勒/超声探针1435、ECG装置1470、电隔离器1420和显示装置1455。用户(例如，医生、护士、技师、或其他护理人员)可以通过计算机1450和/或接收器1445与系统100、200、201和/或202和/或胎儿血红蛋白探针300和/或400A-400F和/或其组件交互(例如，向其传达指令和/或从其接收信息)。示例性交互包括但不限于向光源105、检测器115、电动机120、收发器122、温度探针143、风扇132、控制器137和胎儿心脏监测器180(直接或间接)传达指令和从其接收信息。示例性的电隔离器120包括变压器和非导电材料。ECG装置1470可以为怀孕哺乳动物提供心跳信号。多普勒/超声探针可以配置为确定例如胎儿心跳信号和/或胎儿在怀孕哺乳动物腹部内的位置或深度。
接收器1445可以被配置为经由在某些情况下使用一个或多个通信端口的有线或无线通信从系统100、200、201和/或202的一个或多个组件和/或胎儿血红蛋白探针300和/或400A-400F接收信号和/或数据。在某些情况下，接收器1445可以被配置为处理或预处理接收信号，以例如使信号与计算机1450兼容(例如，将光信号转换为电信号)，提高SNR，过滤信号，放大接收信号等。在一些情况下，接收器1445可以驻留在计算机1450内和/或在计算机1450的组件中。而且，尽管在图14中将接收器1445被描绘为单个接收器，但是不一定是这样的情况，因为任何数量的适当接收器(例如2、3、4、6)可用于接收来自系统100、200、201和/或202和/或胎儿血红蛋白探针300和/或400A-400F和/或其组件的信号并将它们传达给计算机1450。在一些实施例中，计算机1450可以放大或以其他方式调节已接收反射信号，例如以提高信噪比，分离从怀孕哺乳动物反射的已接收信号的一部分和/或分离胎儿反射的已接收信号的一部分。
接收器1445可以将接收信号、预处理信号和/或处理后的信号传达给计算机1450。计算机1450可以用于处理接收信号以确定例如胎儿血红蛋白的氧饱和度，并有助于将结果提供给显示装置1455。示例性计算机1450包括台式计算机和膝上型计算机、服务器、平板电脑、个人电子设备、移动设备(例如，智能电话)等。示例性显示装置1455是计算机监测器、平板计算机设备以及由系统1400的一个或多个组件提供的显示器。在某些情况下，显示装置1455可以驻留在接收器1445和/或计算机1450中。
脉搏血氧测定探针1430可以是放置在怀孕哺乳动物的手和/或手指上以测量怀孕哺乳动物的氧饱和度的常规脉搏血氧测定探针。成人血红蛋白探针1425可以被放置在例如怀孕哺乳动物的第二指上，并且可以被配置为例如使用近红外光谱来计算成人血红蛋白与成人脱氧血红蛋白的比率，然后可以将其用于确定怀孕哺乳动物的血氧饱和度。成人血红蛋白探针1425也可用于确定怀孕哺乳动物的心率。
子宫收缩测量装置1440可以被配置为测量怀孕哺乳动物的子宫收缩的强度和/或时机。在一些实施例中，子宫收缩将由子宫收缩测量装置1440测量为压力(以例如mmHg测量)随时间变化的函数。在某些情况下，子宫收缩测量装置1440是和/或包括分娩换能器，其是包括压力感测区域的仪器，该区域可检测腹部轮廓的变化以测量子宫活动，并以此方式监测收缩的频率和持续时间。
在另一实施例中，子宫收缩测量装置1440可以被配置为使电流流过怀孕哺乳动物并测量随着子宫收缩的电流变化。附加地或可替代地，子宫收缩也可以通过近红外光谱来测量，因为子宫收缩(其是肌肉收缩)是子宫肌在收缩状态和松弛状态之间的振荡。在这些状态下子宫肌的耗氧量是不同的，并且使用NIRS可以检测到这些差异。
在一些实施例中，子宫收缩测量装置1440可以与由怀孕哺乳动物的子宫反射并被检测器115接收的光(由光源105发射)结合使用，以确定子宫张力和其他相关信息。在一些情况下，子宫收缩测量装置1440可以用于基于由检测器115接收的光来验证子宫张力确定，反之亦然。
来自成人血红蛋白探针1425、脉搏血氧测定探针1430、多普勒和/或超声探针1435和/或子宫收缩测量装置1440的测量结果可以传送到接收器1445以传送到计算机1450，并显示在显示设备1455和/上或直接接收到计算机1450。在一些情况下，成人血红蛋白探针1425、脉搏血氧测定探针1430、多普勒和/或超声探针1435、子宫收缩测量装置1440中的一个或多个可以包括专用显示器，该专用显示器将测量结果提供给例如操作员或医疗提供者。
成人血红蛋白探针1425、脉搏血氧测定探针1430、多普勒和/或超声探针1435、子宫收缩测量装置1440提供的测量可以与检测器接收的光结合使用，以从母体脉搏信号和/或母体心率中分离出胎儿脉搏信号和/或胎儿心率。然后，可以使用分离出的胎儿脉冲信号和/或胎儿心率来确定胎儿的氧气水平。
可以分析由检测器115检测到的光以确定怀孕哺乳动物的胎儿血红蛋白氧饱和度和/或子宫张力。当确定子宫张力时，光源105和检测器115可以充当光电肌肉收缩传感器。在某些情况下，不需要单独的子宫收缩测量装置140。在这些实施例中，当子宫处于松弛状态(散射较大)而不是收缩状态(散射较少)时，从怀孕哺乳动物的子宫反射的光的性质可能会发生变化。光散射速率的这些变化可以由检测器115检测到，并且可以由例如计算机1450进行处理以确定子宫肌状态的变化。在一些实施例中，一个或多个光源105可以引导特定频率/波长的光，该特定频率/波长的光可能与用于确定胎儿血红蛋白氧饱和度的光的频率/波长不同，使得子宫收缩的测量具有专用的光束/光频率。
图15提供了说明用于确定胎儿血红蛋白氧饱和度水平的过程1500的流程图。在步骤1505中，可以接收从怀孕哺乳动物的腹部发出的光。通常，在步骤1505中接收的光可以是由发光系统901、902、903和/或904和/或类似于阵列1001、1002、1003、1004和/或1005的阵列经由通过母体组织的反射和/或透射投射到怀孕哺乳动物的腹部中的多个光子产生的。在步骤1510中，可以通过包括在光电检测系统300和/或301中的光电检测器将已接收光转换为电子检测信号。
在某些情况下，电子检测信号可以被处理器或计算机接收，而无需执行步骤1505或1510。电子检测信号可以被分析以分离已经入射到胎儿/从胎儿反射的信号的一部分(步骤1515)。信号的这一部分可以被称为胎儿信号。然后可以使用例如比尔-朗伯定律或修改后的比尔-朗伯定律分析胎儿信号以确定胎儿的血红蛋白饱和度水平(步骤1520)，并且可以将胎儿血红蛋白饱和度水平提供给操作者(例如，医生或治疗提供者)(步骤1525)。
图16A和16B分别提供用于确定子宫肌张力(子宫张力)1600和1601的状态(例如，收缩或松弛)的过程的流程图。过程1600和1601可以由例如本文公开的任何系统和/或装置执行。
在步骤1605中，可以从检测器接收与从怀孕哺乳动物的腹部反射的光信号相对应的信号，例如本文中描述的已经将反射的光信号转换成相应的电子信号的检测器115中的一个或多个。
由检测器接收的光信号可以对应于从一个或多个光源(如光源15)导入怀孕哺乳动物的腹部的光信号，该光信号然后从怀孕哺乳动物的腹部反射并由检测器接收。通常，导入怀孕哺乳动物的腹部和胎儿的光将具有至少两个单独的波长和/或频率(例如红色，红外，近红外等)，使得反射信号包括相应数量的频率的光。
在一些情况下，可以从单个检测器(与多个检测器相对)接收在步骤1605中接收的信号。在封装已接收信号的检测器的胎儿血红蛋白探针包括多个检测器的实施例中，该信号可以从最接近光源的检测器接收，因为该信号可以更清楚地指示从怀孕哺乳动物的子宫反射的光，而其他光源(例如，胎儿反射的光，环境光等)的干扰较小。
接下来，在步骤1610中，可以从已接收信号中分离已接收信号的从怀孕哺乳动物的子宫反射的一部分。在一些实施例中，一个或多个光源15可以引导具有特定强度的特定频率/波长的光，使得其穿过怀孕哺乳动物的腹部到达她的子宫(但是优选地不要更深)。在这些实施例中，步骤1610的执行可以包括提取已接收信号的与该特定频率/波长的光相对应的部分。
然后，在步骤1615中，可以对步骤1610的分离信号执行光谱。在一些实施例中，在分离信号的一部分对应于NIR光的情况下，对已接收信号执行的光谱可以是NIR光谱。当肌肉(例如怀孕哺乳动物的子宫)处于收缩状态时，其消耗第一水平的氧气，而当肌肉处于松弛状态时，其消耗第二水平的氧气。因此，可以通过分析在步骤1610中执行的NIR光谱的结果来检测怀孕哺乳动物的子宫耗氧量的这些差异，并且在步骤1615中，该信息可用于确定子宫肌在收缩状态和松弛状态(即子宫张力)之间随时间的振荡，从而可以监测怀孕哺乳动物的子宫收缩。然后可以促进向操作者提供子宫张力(步骤1620)。
附加地或可替代地，对于过程1600，也可以执行过程1601。在步骤1655中，可以从诸如检测器115的检测器接收与从怀孕哺乳动物的腹部反射的光信号相对应的信号，该检测器已经将反射的光信号转换成相应的电子信号。步骤1655可以类似于步骤1605。
接下来，在步骤1660中，可以从已接收信号中分离已接收信号的从怀孕哺乳动物的子宫反射的一部分。步骤1660的执行可以类似于步骤1610的执行。然后，可以确定与接收信号相对应的光的散射程度(步骤1660)。如上所述，当子宫处于松弛状态(散射较大)而不是收缩状态(散射较小)时，怀孕哺乳动物的子宫反射的光的性质可能会发生变化。可以分析接收信号以确定光随时间的散射水平。然后可以使用光随时间的散射水平的变化来检测子宫肌的状态的变化(即，收缩或松弛)或子宫张力的变化(步骤1665)。
附加地或替代执行过程1600和1601，也可以执行如图17的流程图所示的过程1700，以确定子宫张力。最初，在过程1700中，可以随时间接收与通过腹部(例如，皮肤和肌肉)的电流相对应的信号(步骤1705)。可以经由诸如电极170的电极将电流提供给怀孕哺乳动物的腹部。可以分析接收信号以确定通过怀孕哺乳动物的腹部的电流量的变化(步骤1715)。因为处于收缩状态的肌肉与处于松弛状态的肌肉相比会允许不同量的电流量通过怀孕哺乳动物腹部，因此流经怀孕哺乳动物腹部的电流量的这些变化可能表明怀孕哺乳动物的子宫张力发生了变化。
在另一个实施例中，子宫收缩测量装置140可以被配置为使电流流过怀孕的哺乳动物并随着子宫收缩而测量电流的变化。
在一些情况下，可以执行过程1600、1601和/或1700中的两个或更多个过程以例如验证子宫张力确定。过程1600和1601两者的优点在于，可以如现有技术那样在不需要单独的子宫张力监测器的情况下执行过程1600和1601中的一个或两个。这极大地简化了在例如临产和分娩过程中监测怀孕哺乳动物所需的设备，并使监测怀孕哺乳动物更加有效和节省成本。
图18提供了示出用于确定光源和检测器之间的最佳距离和/或确定胎儿血红蛋白氧合水平的过程1800的流程图。过程1800可以由例如本文公开的任何系统和/或装置来执行。
首先，在步骤1805中，可以由诸如处理器185、处理器1904和/或计算机1450中包含的处理器的处理器来接收胎儿在怀孕哺乳动物的腹部内的位置和/或在怀孕哺乳动物的腹部的表皮与其中的胎儿之间的距离的指示。在步骤1805中接收的指示可以是例如超声读数、超声图像和磁共振成像图像中的一个或多个。在一些实施例中，步骤1805的执行可以包括响应于接收的指示来确定怀孕哺乳动物的腹部的表皮与其中所包含的胎儿之间的距离。
可选地，可以确定光源和检测器之间的最佳距离，该检测器用于将光传输到胎儿并检测从已经入射到胎儿的怀孕哺乳动物的腹部发出的光(步骤1810)。步骤1810的确定可以响应于在步骤1805中接收到的指示。在一些实施例中，步骤1810的确定可以基于光或光子行进通过怀孕哺乳动物的腹部的路径长度和/或飞行时间。在一些实施例中，最佳距离的确定可以响应于由入射到胎儿上的光贡献的检测的电子信号的一部分的测量和/或预期信号强度。
然后可以例如通过将指示传达给诸如显示器1912的显示装置来促进响应于对用户的确定而提供光源和检测器之间的最佳距离的指示。
可选地，可以响应于最佳距离而启动光源和检测器中的至少一个的移动(步骤1820)。可以通过向电动机发送指令来执行运动的启动，发动机诸如分别通信地联接到处理器并且机械地联接到光源和/或检测器和/或例如臂130和135的臂(其分别机械地联接到相应的光源和/或检测器)的电动机120。附加地或可替代地，可以通过将指令发送到诸如封装在联接至源和检测器的壳体(诸如壳体125)内的电动机120的电动机来执行运动的启动，电动机通信地联接到处理器并且机械地联接到光源和/或检测器和/或例如臂130和135的臂(其分别机械地联接到相应的光源和/或检测器)。附加地或可替代地，可以通过将指令发送到诸如封装在联接至源和检测器的壳体(诸如中心件605)内的电动机120的电动机来执行运动的启动，电动机通信地联接到处理器并且机械地联接到臂610A和/或610B中的一个或多个，使得一个或多个检测器115A、115B和/或115C(在系统600的情况下)和/或光源105C(在系统601的情况下)可以移动以例如优化向胎儿的光输送和/或对入射到胎儿或从胎儿发出的光的检测。
附加地或可替代地，在步骤1825中，可以接收多个检测电子信号。所接收的检测电子信号可以对应于从怀孕的哺乳动物的腹部和其中所包含的胎儿发出的检测到的光学信号，其中，每个检测到的光学信号已经通过相应的检测器转换成多个检测电子信号之一。光学信号可以响应于从一个或多个光源(例如光源105)投射到怀孕哺乳动物的腹部中的光。多个检测电子信号中的每个可以从与处理器通信地联接的单独的检测器中接收。可以检测检测电子信号的检测器的示例性系统是圆形胎儿血红蛋白探针500和/或501、胎儿血红蛋白探针600和/或60、和/或本文描述的光源和检测器的阵列，例如阵列1201、1202、1203、1204和1205。
在步骤1830中，可以从多个检测电子信号中选择一个或多个检测电子信号。在一些实施例中，步骤1830的选择可以响应于提供检测电子信号的每个检测器的接收位置。附加地或可替代地，步骤1830的选择可以响应于确定多个检测电子信号中的哪些检测电子信号具有高于阈值量的信噪比(SNR)(例如，SNR为1：1)。
接下来，可以分析已选择信号以确定胎儿血红蛋白氧饱和度水平(步骤1835)。在一些实施例中，步骤1835的执行可包括确定包括在已选择信号中的第一波长的光(例如，红光)与包括在已选择信号中的第二波长的光(例如，近红外(NIR)光)的比率，并且该比率可用于例如经由使用比尔-朗伯定律和/或修改的比尔-朗伯定律经由该比率与胎儿血红蛋白的氧饱和度之间的已知相关性来确定胎儿血红蛋白氧饱和度水平。然后，可以例如经由将胎儿血红蛋白氧饱和度水平传送至类似于显示设备155的显示设备(例如，计算机的显示屏)来促进向用户(例如，医生或护士)提供所确定的胎儿血红蛋白氧饱和度水平(步骤1840)。在一些实施例中，可以通过向用户提供显示胎儿血红蛋白氧饱和度水平和/或胎儿血红蛋白氧饱和度水平的变化的数值和/或图表来执行步骤1840。附加地或可替代地，可以以例如30秒，1、2、5、10、30等分钟以上的时间加权平均值来提供胎儿血红蛋白氧饱和度水平。可选地，在一些实施例中，可以在执行步骤1830之前执行步骤1810。
在一些实施例中，步骤1835的选择包括分离检测电子信号的与入射到胎儿上的光相对应的部分。这种分离可以通过例如滤除信号的由入射在怀孕哺乳动物上而不是胎儿上的光贡献的一部分(如可以通过例如确定所选择的检测电子信号的对应于母体心跳或脉搏信号的一部分来确定)、放大检测电子信号的对应于胎儿心率或脉搏信号的一部分、应用数字滤波/放大技术(例如，锁定放大器、小波滤波器等)和/或降噪(例如，滤除环境光)来完成。
图19提供了可以存储和/或执行用于本文描述的过程的指令的基于处理器的系统1900的示例。基于处理器的系统1900可以代表例如计算设备1450和/或壳体125和/或605的组件。注意，并非根据本发明的实施例可以采用的所有各种基于处理器的系统都具有系统1900的所有特征。例如，某些基于处理器的系统可能不包括显示器，因为显示功能可以由通信地联接到基于处理器的系统的客户端计算机提供，或者显示功能可能是不必要的。这些细节对于本发明不是关键的。
系统1900包括用于传送信息的总线1902或其他通信机制，以及与总线1902联接的用于处理信息的处理器1904。系统1900还包括主存储器1906，例如随机存取存储器(RAM)或其他动态存储设备，其联接到总线1902，用于存储信息和待由处理器1904执行的指令。主存储器1906也可以用于存储在执行待由处理器1904执行的指令期间的临时变量或其他中间信息。系统1900还包括联接到总线1902的只读存储器(ROM)1908或其他静态存储设备，用于存储用于处理器1904的静态信息和指令。存储设备1910被提供并联接到总线1902以用于存储信息和指令(例如，操作系统、应用程序等)，该存储设备可以是软盘、软磁盘、硬盘、基于闪存的存储介质、磁带或其他磁存储介质、光盘(CD)-ROM、数字多功能盘(DVD)-ROM或其他光存储介质、或处理器1904可以从其读取的任何其他存储介质中的一个或多个。
系统1900可以经由总线1902联接到显示器1912，例如平板显示器，以向用户显示信息。输入设备1914，例如包括字母数字和其他键的键盘，可以联接到总线1902，用于将信息和命令选择传达给处理器1904。用户输入设备的另一种类型是光标控制设备1916，例如鼠标、轨迹球或光标方向键，用于将方向信息和命令选择传达给处理器1904并控制显示器1912上的光标移动。其他用户界面设备(例如麦克风，扬声器等)未详细显示，但可能涉及用户输入的接收和/或输出的表示。
此处所指的过程可以由处理器1904执行存储在主存储器1906中的处理器可读指令的适当序列来实现。可以从诸如存储设备1910的另一处理器可读介质将这样的指令读入主存储器1906，并且执行包含在主存储器1906中的指令序列使处理器1904执行相关联的动作。在替代实施例中，可以使用硬连线电路或固件控制的处理单元(例如，现场可编程门阵列)来代替处理器1904及其相关的计算机软件指令或与之组合以实现本发明。可以用任何计算机语言来呈现处理器可读指令。
系统1900还可以包括联接到总线1902的通信接口1918。通信接口1918可以通过计算机网络提供双向数据通信信道，提供到上述等离子体处理系统的连接性。例如，通信接口1918可以是局域网(LAN)卡，以提供到兼容LAN的数据通信连接，该兼容LAN本身通信地联接到其他计算机系统。这样的通信路径的精确细节对于本发明不是关键的。重要的是系统1900可以通过通信接口1918发送和接收消息和数据，并以此方式与其他控制器等进行通信。
对于本文所述的实施例，射入怀孕哺乳动物的腹部和胎儿的光可以具有至少两个单独的波长和/或频率(例如，红、红外、近红外等)并且所接收的检测电子信号可以对应于这些不同波长的光。
因此，本文已经公开了用于确定胎儿氧水平的系统、装置和方法。在一些实施例中，本文所述的系统、装置和方法的使用在胎儿的临产和分娩期间(例如，在临产的第一和/或第二阶段期间)可能是特别有用的，因为在临产和分娩过程期间难以评估胎儿健康。
Claims (32)
1.一种系统，包括：
光源，其被配置为将光朝向怀孕哺乳动物的腹部中包含的胎儿投射到所述怀孕哺乳动物的腹部中，所述光源联接至第一臂的第一端；
所述第一臂，所述第一臂包括第一端和第二端，所述第一臂的所述第一端联接至所述光源，并且所述第一臂的所述第二端联接至壳体；
检测器，其被配置为响应于由所述光源投射到所述怀孕哺乳动物的腹部的光而检测从所述怀孕哺乳动物的腹部发出的光，并将检测到的光转换为检测信号，所述检测器联接至第二臂的第一端；
所述第二臂，所述第二臂包括第一端和第二端，所述第二臂的所述第一端联接至所述检测器，并且所述第二臂的所述第二端联接到所述壳体；以及
所述壳体，所述壳体被配置为与所述第一臂的所述第二端和所述第二臂的所述第二端联接，所述第一臂和所述第二臂中的至少一个被配置为相对于所述壳体铰接。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述铰接绕所述壳体旋转。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，至少一个所述第一臂和所述第二臂的所述铰接经由围绕相应的所述第一臂的所述第二端和所述第二臂的所述第二端进行枢轴旋转而铰接。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述铰接被配置为将至少一个光源和检测器放置在所述怀孕哺乳动物的腹部附近。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述铰接被配置为适应所述怀孕哺乳动物的腹部的表面弯曲。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述铰接响应于所述胎儿在所述怀孕哺乳动物的腹部内的位置。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述壳体与所述第一臂和第二臂中的至少一个之间的距离是能够调节的。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述壳体与所述第一臂和第二臂中的至少一个之间的距离能够通过至少一个所述第一臂和所述第二臂的延伸和收缩来调节。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光源包括多个光生成元件。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述多个光生成元件产生至少两个不同波长的光。
11.根据权利要求1所述的系统，还包括：
胎儿超声装置，其被配置为确定所述怀孕哺乳动物的腹部的表面与所述怀孕哺乳动物的腹部中所含胎儿之间的距离。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述铰接响应于所述怀孕哺乳动物的腹部的表面与所述怀孕哺乳动物的腹部中所含的胎儿之间的距离。
13.根据权利要求1所述的系统，其中，所述源与所述检测器之间的距离响应于所述怀孕哺乳动物的腹部的表面与所述怀孕哺乳动物的腹部中所含的胎儿之间的距离。
14.根据权利要求1所述的系统，还包括：
收发器，其被配置为从所述检测器接收所述检测信号，并将所述检测信号传送至处理器。
15.根据权利要求1所述的系统，还包括：
处理器，其被配置为从所述检测器接收所述检测信号，并分离反射电子信号的与入射到所述胎儿的光相对应的部分，分析所述检测信号的被分离部分以确定所述胎儿的胎儿血红蛋白氧饱和度水平，并且向显示装置提供所述胎儿的所述胎儿血红蛋白氧饱和度水平的指示。
16.根据权利要求1所述的系统，其中，所述壳体还包括：至少一个电动机，所述电动机被配置为促进铰接所述第一臂和所述第二臂中的至少一个；温度探针，其被配置为测量所述检测器、所述光源、所述壳体和所述怀孕哺乳动物中的至少一者的温度；散热器；控制器和显示装置。
17.根据权利要求1所述的系统，还包括：
附加光源，其被配置为将光朝向所述怀孕哺乳动物的腹部中包含的胎儿投射到所述怀孕哺乳动物的腹部中，所述附加光源联接至第三臂的第一端；以及
所述第三臂，所述第三臂包括第一端和第二端，所述第三臂的所述第一端联接到所述附加光源，并且所述第三臂的所述第二端联接到所述壳体。
18.根据权利要求1所述的系统，还包括：
多个光源，其能够适于能够单独地和/或作为单元铰接或移动。
19.根据权利要求1所述的系统，还包括：
处理器，其通信地联接到所述检测器。
20.根据权利要求1所述的系统，还包括：
处理器，其通信地联接到所述检测器，所述处理器被配置为：
接收所述怀孕哺乳动物的腹部的表皮和所述怀孕哺乳动物的腹部中所含胎儿之间的距离的指示；
确定光源和检测器之间的最佳距离，所述检测器用于将光传输到所述胎儿并响应于怀孕哺乳动物的腹部的表皮和包含在所述怀孕哺乳动物的腹部中的胎儿之间的距离检测已经入射到所述胎儿上的从所述怀孕哺乳动物的腹部发出的光；以及
响应于所述确定而促进所述光源与检测器之间的所述最佳距离的指示。
21.根据权利要求20所述的系统，还包括：
电动机，其通信地联接到所述处理器，所述电动机被配置为响应于来自所述处理器的指令而移动所述第一臂和所述第二臂中的至少一个。
22.根据权利要求21所述的系统，其中，所述处理器指示所述电动机响应于所确定的所述最佳距离来移动至少一个所述第一臂和所述第二臂。
23.一种方法，包括：
通过处理器接收怀孕哺乳动物的腹部的表皮和所述怀孕哺乳动物的腹部中包含的胎儿之间的距离的指示；
通过所述处理器确定光源与检测器之间的最佳距离，所述检测器用于将光传输到所述胎儿并且响应于所述怀孕哺乳动物的腹部的表皮与包含在所述怀孕哺乳动物的腹部中的胎儿之间的距离来检测已经入射在所述胎儿上的从所述怀孕哺乳动物的腹部发出的光；以及
通过所述处理器响应于所述确定而促进向用户提供所述光源和检测器之间的所述最佳距离的指示。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述怀孕哺乳动物的腹部的表皮与所述怀孕哺乳动物的腹部中所包含的胎儿之间的距离的所述指示是超声读数、超声图像和磁共振成像图像中的至少一者，并且所述处理器响应于已接收的所述指示计算所述怀孕哺乳动物的腹部的表皮与所述怀孕哺乳动物的腹部中包含的所述胎儿之间的距离。
25.根据权利要求23所述的方法，还包括：
通过所述处理器接收所述胎儿在所述怀孕哺乳动物的腹部内的位置，其中，确定光源和所述检测器之间的所述最佳距离还响应于已接收的所述位置。
26.根据权利要求23-25中的任一项所述的方法，还包括：
通过所述处理器响应于所述最佳距离而启动所述光源和所述检测器中的至少一者的移动。
27.根据权利要求26所述的方法，其中，通过将指令发送到通信地联接到所述处理器的电动机来执行启动所述移动，所述电动机机械地联接到至少一个所述光源和所述检测器。
28.根据权利要求23-27中的任一项所述的方法，其中，确定所述最佳距离响应于检测电子信号的由入射到所述胎儿上的光贡献的一部分的信号强度。
29.一种方法，包括：
通过处理器接收多个检测电子信号，所述多个检测电子信号中的每一个从通信地联接到所述处理器的单独的检测器中被接收并且对应于从怀孕哺乳动物的腹部和其中包含的胎儿发出的检测到的光学信号，其中每个检测到的光学信号已经由相应的所述检测器转换成所述多个检测电子信号中的一个；
通过所述处理器确定所述多个检测电子信号中的哪些检测电子信号具有大于阈值的信噪比；
通过所述处理器分析被确定为具有高于所述阈值量的信噪比的所述检测电子信号，以确定所述胎儿的胎儿血红蛋白氧饱和度水平；以及
通过所述处理器促进向用户提供所述胎儿血红蛋白氧饱和度水平的指示。
30.一种方法，包括：
通过处理器接收怀孕哺乳动物的腹部的表皮和所述怀孕哺乳动物的腹部中包含的胎儿之间的距离的指示；
通过所述处理器接收多个检测电子信号，所述多个检测电子信号中的每一个从通信地联接到所述处理器的单独的检测器中接收并且对应于从怀孕哺乳动物的腹部和其中包含的胎儿发出的检测到的光学信号，其中每个检测到的光学信号已经由相应的所述检测器转换成所述多个检测电子信号中的一个；
通过所述处理器接收每个所述检测器的位置；
通过所述处理器响应于所述检测器的与所选择的所述检测电子信号相对应的位置而从所述多个检测电子信号中选择检测电子信号；
由所述处理器分析所选择的检测电子信号以确定所述胎儿的胎儿血红蛋白氧饱和度水平；以及
通过所述处理器促进向用户提供所述胎儿血红蛋白氧饱和度水平的指示。
31.根据权利要求30所述的方法，其中，所述分析包括分离所述检测电子信号的对应于入射在所述胎儿上的光的一部分。
32.根据权利要求30和31中任一项所述的方法，还包括：
在所述选择之前，通过所述处理器确定光源和用于将光传输到所述胎儿的检测器之间的最佳距离，并且响应于怀孕哺乳动物的腹部的表皮和包含在所述怀孕哺乳动物的腹部中的胎儿之间的距离来检测已入射到所述胎儿上的从所述怀孕哺乳动物的腹部发出的光，其中对所述检测电子信号的选择响应于所述最佳距离。
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