ES3035751T3

ES3035751T3 - Measuring apparatus and device for measuring changes in chromophore concentration

Info

Publication number: ES3035751T3
Application number: ES22162249T
Authority: ES
Inventors: Nicholas Everdell
Original assignee: Gowerlabs Ltd
Current assignee: Gowerlabs Ltd
Priority date: 2016-08-19
Filing date: 2017-08-18
Publication date: 2025-09-08
Anticipated expiration: 2037-08-18
Also published as: EP3493730A1; EP3493730B1; US20210345909A1; US20190175068A1; EP4039178C0; CN109843154A; GB201614188D0; EP4039178B1; CN116098616A; WO2018033751A1; US20240108244A1; EP4039178A1; CN109843154B

Abstract

Se proporciona un aparato de medición (100) para su instalación en el cuerpo de un animal y para medir los cambios en la concentración de un cromóforo. El aparato de medición (100) cuenta con varios dispositivos (120). Cada dispositivo (120) cuenta con una fuente de luz (122) que emite luz hacia el cuerpo del animal y un detector de luz (124) que detecta la luz que regresa del mismo. Un controlador de dispositivo (126) recibe y envía señales a un controlador principal (160). Los controladores de dispositivo (126) de los distintos dispositivos (120) están conectados respectivamente a un dispositivo de conexión (150). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Aparato y dispositivo de medición para medir cambios en la concentración de cromóforos

Campo Técnico

La presente descripción se refiere a aparatos y dispositivos para medir cambios en la concentración de un cromóforo en un medio biológico.

Antecedentes

Hay muchas aplicaciones donde es útil poder medir los cambios en la concentración de un cromóforo en un medio biológico. Los aparatos conocidos tienden a ser voluminosos e incómodos para el sujeto. Los aparatos conocidos también están sujetos a bajos niveles de relación señal-ruido, particularmente porque la intensidad de la señal a menudo es muy baja, mientras que los niveles de ruido pueden ser muy altos, lo que puede enmascarar las señales que se van a obtener. También es difícil o laborioso obtener imágenes de la concentración de un cromóforo en un medio biológico usando dispositivos y aparatos conocidos.

El documento US2014275891A1 describe un sensor óptico para proporcionar información sobre un sujeto. El sensor óptico se coloca cerca del sujeto e incluye fuentes y detectores ópticos. Las fuentes ópticas irradian al sujeto con señales y los detectores ópticos detectan señales del sujeto. El análisis de las señales detectadas puede proporcionar información sobre el sujeto.

El documento US2015327777A1 describe un dispositivo de monitoreo de tejidos para seleccionar, administrar o ajustar un tratamiento según la información obtenida mediante el monitoreo del tejido. El dispositivo incluye un sustrato para aplicar al tejido; una fuente de luz soportada por el sustrato, emitiendo luz la fuente de luz de una primera frecuencia para dirigir la luz emitida sobre una superficie del tejido; un fotodetector transportado por el sustrato separado de la fuente de luz para detectar luz dispersada; y un controlador.

El documento US2012029304A1 describe un sistema de monitoreo de pacientes que incluye una plataforma y uno o más módulos de monitoreo. Una plataforma y uno o más módulos de monitoreo pueden acoplarse para formar un bus de comunicaciones, lo que permite la comunicación entre cualquiera de la pluralidad de dispositivos acoplados.

Compendio

Según un aspecto descrito en esta invención, se proporciona un aparato de medición para ajustarse a un cuerpo de animal para medir cambios en la concentración de un cromóforo en el cuerpo de animal, comprendiendo el aparato de medición:

una pluralidad de dispositivos, cada dispositivo tiene una fuente de luz para emitir luz hacia un cuerpo de animal al que se ajusta el aparato de medición en uso, un detector de luz para detectar la luz que regresa de dicho cuerpo de animal, y un controlador de dispositivo para recibir señales y enviar señales a un controlador principal; y,

un bus al que están conectados respectivamente los controladores de dispositivos de la pluralidad de dispositivos, conectando dicho bus a cada dispositivo entre sí de manera lineal, comenzando en el controlador principal, pasando a través de cada dispositivo y terminando en el dispositivo más alejado del controlador principal.

El aparato es conveniente tanto para los técnicos que usan el aparato como para el sujeto donde se instala el aparato en uso. Los ejemplos del aparato permiten una rápida recopilación de datos del cuerpo del animal y facilitan la obtención de imágenes de la región que se está estudiando. Tener un controlador de dispositivo provisto en los dispositivos facilita la modularidad del aparato ya que en algunos ejemplos los dispositivos pueden conectarse y retirarse más fácilmente de diferentes ubicaciones del aparato y, por lo tanto, recolocarse, según sea necesario o útil.

La luz que emerge de dicho cuerpo animal puede ser, por ejemplo, luz reflejada o luz transmitida, etc., en cada caso derivada finalmente de la luz emitida por la fuente de luz en o dentro del cuerpo animal. Por norma general, la "luz" puede ser luz visible o no visible.

En un ejemplo, las fuentes de luz de los dispositivos están dispuestas para emitir luz infrarroja cercana. Esto puede estar en el intervalo de, por ejemplo, 600 nm a 1000 nm.

En un ejemplo, cada uno de los dispositivos comprende al menos dos fuentes de luz, en donde una primera fuente de luz está dispuesta para emitir luz de una primera longitud de onda y una segunda fuente de luz está dispuesta para emitir luz de una segunda longitud de onda que es diferente de la primera longitud de onda. En algunos ejemplos, el uso de múltiples longitudes de onda permite que las señales de diferentes cromóforos se distingan más fácilmente. A modo de ejemplo específico en una aplicación específica, el uso de múltiples longitudes de onda permite que las señales debidas a los cromóforos menos dominantes se distingan más fácilmente de las debidas a la hemoglobina (que es el cromóforo más dominante en el tejido de los mamíferos) y, por lo tanto, proporcionan, por ejemplo, información más completa y precisa sobre la oxigenación, la hemodinámica y el metabolismo de los tejidos.

En un ejemplo, la distancia entre las al menos dos fuentes de luz no es más del 15% de la distancia entre cada una de las al menos dos fuentes de luz y el detector de luz. Las fuentes luminosas pueden proporcionarse como componentes de una unidad de fuente lumínica. Es deseable que las fuentes de luz estén ubicadas lo más cerca posible, particularmente en el caso de que las fuentes de luz emitan diferentes longitudes de onda, ya que entonces se puede suponer o al menos aproximar con un alto grado de precisión que las mediciones muestren el mismo volumen de tejido.

En un ejemplo, el bus es un bus compartido en forma de un solo cable que tiene varios puertos conectores a los que están conectados respectivamente los controladores de dispositivos de al menos algunos de los dispositivos. El bus compartido puede ser, por ejemplo, un bus de comunicación en serie compartido.

En un ejemplo, al menos uno de los dispositivos tiene un conector para conectar de forma extraíble el dispositivo al bus compartido.

En un ejemplo, al menos uno de los dispositivos está conectado al bus compartido por conductores flexibles. En un ejemplo, la disposición de conexión se proporciona al menos en parte por un esquema de cableado donde la pluralidad de dispositivos está conectada en secuencia.

En un ejemplo, la disposición de conexión se proporciona al menos en parte por una conexión inalámbrica entre al menos algunos de los dispositivos.

En un ejemplo, el aparato comprende una pluralidad de acoplamientos, cada uno para recibir de forma extraíble un dispositivo respectivo. Al menos algunos de los acoplamientos pueden comprender un conector eléctrico para realizar una conexión entre el bus y el controlador de dispositivo de un dispositivo recibido en el acoplamiento.

En un ejemplo, los dispositivos comprenden una jaula de Faraday que encierra al menos el detector de luz del dispositivo. Cuando se proporcionan amplificadores para los detectores de luz, la jaula de Faraday de los dispositivos también puede encerrar los amplificadores.

En un ejemplo, cada uno de los dispositivos comprende:

un convertidor de carga a digital para el detector de luz, el convertidor de carga a digital tiene una pluralidad de amplificadores y un convertidor de analógico a digital, en donde:

la pluralidad de amplificadores está dispuesta para producir una salida de voltaje; y,

el convertidor analógico a digital está dispuesto para leer la salida de voltaje de uno de los amplificadores mientras otro de los amplificadores está acumulando o convirtiendo la carga del detector de luz. Esto permite el funcionamiento continuo de los dispositivos. Los amplificadores pueden ser, por ejemplo, amplificadores de integración de carga.

En un ejemplo, cada uno de los dispositivos comprende:

un convertidor de corriente a digital para el detector de luz, el convertidor de corriente a digital tiene un amplificador de transimpedancia y un convertidor analógico a digital, en donde:

el amplificador de transimpedancia está dispuesto para producir una salida de voltaje; y,

el convertidor analógico a digital está dispuesto para leer la salida de voltaje del amplificador.

En un ejemplo, cada uno de los dispositivos comprende un sustrato donde se disponen la fuente de luz, el detector de luz y el controlador del dispositivo. El sustrato puede ser transparente a la luz emitida por la fuente de luz.

En un ejemplo, cada uno de los dispositivos comprende una pluralidad de guías de luz, en donde:

una primera guía de luz está dispuesta para guiar la luz desde la fuente de luz a dicho cuerpo animal; y, una segunda guía de luz está dispuesta para guiar la luz desde dicho cuerpo animal hasta el detector de luz.

En un ejemplo, la primera guía de luz es en general cilíndrica y está dispuesta alrededor de la fuente de luz. En un ejemplo, la segunda guía de luz es en general cilíndrica y está dispuesta alrededor del detector de luz. Las guías de luz primera y segunda pueden proporcionarse como parte de un componente separado que puede colocarse de forma extraíble sobre la fuente de luz y el detector de luz. Esto permite que las guías de luz se retiren fácilmente para su limpieza o reemplazo (por ejemplo, antes de su uso en un sujeto o medio biológico diferente).

En un ejemplo, el controlador de dispositivo de cada dispositivo es un microcontrolador, y cada dispositivo comprende una memoria local para almacenar datos recibidos de al menos uno de un controlador principal y el detector de luz. La memoria local puede ser parte del microcontrolador y/o proporcionarse por separado del microcontrolador.

En un ejemplo, el controlador del dispositivo está dispuesto para enviar señales a la fuente de luz según las señales recibidas de un controlador principal y está dispuesto para enviar señales a un controlador principal según las señales recibidas del detector de luz.

En un ejemplo, las señales incluyen al menos una de las instrucciones de intensidad de la fuente de luz, señales de reloj y señales de datos.

En un ejemplo, al menos un dispositivo comprende un electrodo dispuesto para medir las señales eléctricas producidas en un medio para monitorear de forma no invasiva la actividad eléctrica en el medio. El dispositivo se puede usar para obtener, por ejemplo, mediciones de electroencefalografía (EEG) simultáneas.

En un ejemplo, el aparato comprende:

un controlador principal para enviar señales y recibir señales de los dispositivos; y,

una conexión dispuesta entre el controlador principal y al menos uno de los dispositivos, estando dispuesta la conexión para retransmitir señales entre el controlador principal y los dispositivos, incluyendo las señales al menos una de instrucciones de intensidad de fuente de luz, señales de reloj y señales de datos; el controlador principal está dispuesto para generar un reloj del sistema e iniciar la comunicación con los dispositivos.

También se describe en esta invención un dispositivo para su uso con un aparato de medición como se describe anteriormente para medir los cambios en la concentración de un cromóforo en un medio biológico, comprendiendo el dispositivo:

una fuente de luz para emitir luz hacia un medio biológico;

un detector de luz para detectar la luz que emerge de dicho medio biológico; y,

un controlador de dispositivo para recibir señales de, y enviar señales a, un controlador principal.

En efecto, un dispositivo de este tipo es una unidad autónoma, al menos en gran medida. Tener un controlador de dispositivo provisto en el dispositivo facilita la modularidad del aparato con el que se pueden usar varios de dichos dispositivos en la práctica.

En un ejemplo, la fuente de luz está dispuesta para emitir luz infrarroja cercana. Esto puede estar en el intervalo de, por ejemplo, 600 nm a 1000 nm.

En un ejemplo, el dispositivo comprende al menos dos fuentes luminosas en donde una primera fuente lumínica está dispuesta para emitir luz de una primera longitud de onda y una segunda fuente lumínica está dispuesta para emitir luz de una segunda longitud de onda que es diferente de la primera longitud de onda.

En un ejemplo, el dispositivo tiene un conector para conectar de forma extraíble el dispositivo a un bus. El bus puede ser, por ejemplo, un bus de comunicación en serie.

En un ejemplo, el dispositivo tiene un transceptor inalámbrico para conectar de forma inalámbrica el dispositivo a otro dispositivo como se describió anteriormente. En un ejemplo de esto, el dispositivo puede tener su propia fuente de energía, como una batería, que puede ser una batería recargable o una batería no recargable, lo que permite que el dispositivo sea un dispositivo de medición autónomo.

Breve descripción de los dibujos

Para facilitar la comprensión de la presente descripción y para mostrar cómo se pueden poner en práctica las realizaciones, se hace referencia a modo de ejemplo a los dibujos adjuntos, donde:

La Figura 1 muestra una vista esquemática de un ejemplo de un sistema para medir cambios en la concentración de un cromóforo en un medio biológico;

La Figura 2 muestra una vista esquemática en perspectiva de un ejemplo de un dispositivo para su uso con un aparato para medir cambios en la concentración de un cromóforo en un medio biológico;

La Figura 3 muestra una vista esquemática de una cara del dispositivo de la Figura 2;

La Figura 4 muestra una vista esquemática en sección transversal lateral de un ejemplo de una guía de luz para su uso con un aparato para medir los cambios en la concentración de un cromóforo en un medio biológico;

La Figura 5 muestra otra vista esquemática de un ejemplo de aparato para medir cambios en la concentración de un cromóforo en un medio biológico;

La Figura 6 muestra una vista lateral de otro ejemplo de un dispositivo para su uso con un aparato para medir los cambios en la concentración de un cromóforo en un medio biológico ensamblado con una base y una disposición de guía de luz;

La Figura 7 muestra una vista en sección transversal en VN-VN del conjunto de la Figura 6;

Las Figuras 8A a 8C muestran una vista en perspectiva del dispositivo, la base y la disposición de guía de luz de la Figura 6 en forma desmontada;

La Figura 9 muestra una vista en despiece del dispositivo de la Figura 8A;

Las Figuras 10A y 10B muestran respectivamente vistas en perspectiva desde arriba y desde abajo de una placa de circuito ensamblada del dispositivo de la Figura 8A;

La Figura 11 muestra una vista en despiece del acoplamiento de la Figura 8B; y

La Figura 12 muestra un ejemplo de una gorra o arnés que tiene los acoplamientos de la Figura 8B para recibir los dispositivos de la Figura 8A y las guías de luz de la Figura 8B.

Descripción Detallada

Como se mencionó anteriormente, hay muchas aplicaciones donde es útil poder medir los cambios en la concentración de un cromóforo en un medio biológico. Por ejemplo, puede ser útil medir los cambios en la concentración de un cromóforo en un cuerpo animal, que incluye en particular un cuerpo humano, donde se pueden encontrar cromóforos, por ejemplo, en la sangre que fluye a través del cerebro, o el corazón, o el músculo esquelético, etc.

Como un ejemplo particular, se conocen aparatos para realizar neuroimágenes funcionales que tienen como objetivo medir la actividad cerebral regional. La espectroscopia funcional de infrarrojo cercano (fNIRS) es una técnica no invasiva conocida para proporcionar información sobre la respuesta vascular y metabólica a la actividad cerebral. Los cromóforos pueden ser o incluir, por ejemplo, oxihemoglobina, desoxihemoglobina y citocromo c oxidasa oxidada. La oxihemoglobina y la desoxihemoglobina se encuentran en la sangre. La citocromo c oxidasa oxidada se puede encontrar en el tejido. La medición de los cambios en la concentración de estos cromóforos puede ofrecer información, por ejemplo, sobre las regiones de actividad en el cerebro. Los sistemas fNIRS conocidos en general implican el acoplamiento de grandes matrices de fibras ópticas o haces de fibras al cuero cabelludo. Las imágenes de todo el cuero cabelludo en general requieren alrededor de 30 posiciones de fuente discretas y un número similar de posiciones de detector, lo que a menudo resulta en una matriz que es voluminosa y pesada, y que restringe severamente el movimiento. Más recientemente, se han desarrollado sistemas portátiles que emplean fuentes y detectores en contacto directo con el cuero cabelludo, y la señal analógica se transfiere a través de largos cables eléctricos a un módulo controlador. Un problema con este enfoque es que los cables analógicos largos pueden introducir ruido en la medición. También es difícil o laborioso obtener imágenes de la concentración de los cromóforos con sistemas fNIRS conocidos. Los pacientes u otras personas o animales que están sujetos a dichos estudios son, inevitablemente, a menudo reacios a ser sometidos a períodos prolongados de estudio, o incluso son incapaces de ser estudiados durante un período prolongado.

Los ejemplos del aparato 100 descrito en esta invención se pueden usar para medir cambios en la concentración de un cromóforo en un medio biológico. A su vez, esto puede permitir monitorear los cambios en la concentración de un cromóforo en un medio biológico, a lo largo del tiempo. Además, los ejemplos del aparato 100 descrito en esta invención pueden usarse para permitir que se produzcan imágenes de concentración de un cromóforo en un medio biológico, y que se produzcan en tiempo real, lo que es de valor significativo para los médicos.

Con referencia a la Figura 1, se muestra una vista esquemática de un ejemplo de un aparato 100 para medir cambios en la concentración de cromóforo en el cuerpo. El aparato 100 en este ejemplo tiene al menos un dispositivo 120 y un bus 150, que en uso está en comunicación con una unidad 160 base que a su vez está en comunicación con un grabador de datos tal como un ordenador 170. La unidad 160 base puede actuar como un "centro" o controlador maestro o principal para el aparato 100.

En implementaciones típicas, el aparato 100 tiene múltiples dispositivos 120, que son idénticos o al menos tienen sustancialmente la misma funcionalidad, y el bus 150 es un bus 150 compartido al que están conectados todos los dispositivos 120. En la figura, solo se muestra una parte del aparato 100 y cuatro dispositivos 120. En la práctica, típicamente habrá alrededor de 20 a 30 o más de dichos dispositivos 120. Los dispositivos 120 están conectados entre sí mediante el bus 150 compartido, que también se conecta a la unidad 160 base. En el ejemplo mostrado, la unidad 160 base está conectada al ordenador 170 mediante un enlace 180 inalámbrico. La unidad 160 base puede tener su propia fuente de energía, como una batería, que puede ser una batería recargable o una batería no recargable. La fuente de energía de la unidad 160 base puede alimentar los componentes de la unidad 160 base y opcionalmente también los dispositivos 120 (aunque los dispositivos 120 en algunos ejemplos pueden tener su propia fuente de energía, tal como una batería recargable o una batería no recargable). Un enlace 180 inalámbrico entre la unidad 160 base y el ordenador 170, y proporcionar a la unidad 160 base y los dispositivos 120 su propia fuente o fuentes de energía, es más conveniente, ya que significa que la combinación de los dispositivos 120 y la unidad 160 base (que a su vez puede ser relativamente pequeña y liviana) puede desatarse de manera efectiva y, por lo tanto, hacerse usable y portátil. Esto es conveniente tanto para los técnicos que usan el sistema como para la persona u otro sujeto en estudio, que puede moverse con relativa libertad si lo desea. Sin embargo, una conexión por cable al ordenador 170 y/o proporcionar alguna fuente de energía externa para alimentar la unidad 160 base y/o los dispositivos 120 se pueden usar en su lugar en otras implementaciones. Los dispositivos 120 pueden estar en forma de bloques o "baldosas", lo que facilita la modularidad del aparato 100 ya que los dispositivos 120 individuales pueden agregarse o eliminarse según se desee o sea necesario.

Haciendo referencia adicionalmente a las Figuras 2 y 3, se muestran vistas esquemáticas de un ejemplo de un dispositivo 120. En este ejemplo, el dispositivo 120 es en general cuboide, con una forma transversal rectangular o cuadrada. El dispositivo 120 tiene al menos una unidad 122 de fuente de luz y al menos una unidad 124 de detección de luz. En el ejemplo específico que se muestra en estas figuras, el dispositivo 120 tiene dos unidades 122 de fuente de luz y cuatro unidades 124 de detección de luz. Cada unidad 122 de fuente de luz tiene o contiene al menos una fuente 123 de luz para emitir luz. En un ejemplo, una unidad 122 de fuente de luz tiene una pluralidad de fuentes 123 de luz. En un ejemplo específico, cada unidad 122 de fuente de luz tiene dos fuentes 123 de luz. Cada fuente 123 de luz puede emitir luz que tiene una longitud de onda en el intervalo de, por ejemplo, alrededor de 600 nm a 1000 nm. Las fuentes 123 de luz pueden emitir luz que tiene diferentes longitudes de onda. En un ejemplo, cada unidad 122 de fuente de luz tiene una primera fuente 123 de luz que puede emitir luz a una primera longitud de onda y una segunda fuente 123 de luz que puede emitir luz a una segunda longitud de onda. Las fuentes 123 de luz pueden ser, por ejemplo, diodos emisores de luz (LED). Las unidades 124 de detección de luz están dispuestas para detectar luz que tiene una longitud de onda que es emitida por las fuentes 123 de luz. En el ejemplo que se muestra, las unidades 122 de fuente de luz y las unidades 124 de detección de luz están montadas o soportadas por un sustrato 130 que proporciona la mayor parte del cuerpo del dispositivo 120. El sustrato 130 puede ser, por ejemplo, silicona pigmentada negra.

Durante el uso, las fuentes 123 de luz emiten luz hacia un medio donde está presente un cromóforo. En un ejemplo específico, el medio puede ser una cabeza humana, pero también puede ser otras partes del cuerpo de un ser humano u otro animal. Como se mencionó anteriormente, las fuentes 123 de luz pueden emitir en una cantidad de diferentes longitudes de onda discretas. En el ejemplo específico de fNIRS, se ha descubierto que es útil usar luz de longitudes de onda de alrededor de 780 nm y 850 nm para monitorear los cambios en las concentraciones de oxihemoglobina y desoxihemoglobina, respectivamente, aunque se pueden usar diferentes longitudes de onda. Más en general y a modo de ejemplo adicional, la longitud de onda más corta puede estar en el intervalo de alrededor de 650 nm a 780 nm y la longitud de onda más larga puede estar en el intervalo de alrededor de 820 nm a 900 nm.

Para interpretar con precisión los datos con el aparato 100, es deseable suponer que las mediciones muestrean el mismo volumen de tejido. Por lo tanto, se prefiere que las fuentes de las longitudes de onda discretas estén ubicadas lo más cerca posible. La separación entre las fuentes 123 de luz en las unidades 122 de fuente de luz es, por lo tanto, preferiblemente pequeña o incluso insignificante en comparación con la distancia entre las unidades 122 de fuente de luz y las unidades 124 de detección de luz. En un ejemplo, la distancia entre las fuentes 123 de luz de una unidad 122 de fuente de luz no es más del 15% de la distancia entre la unidad 122 de fuente de luz y la unidad o unidades 124 de detección de luz. En un ejemplo, la distancia entre las fuentes 123 de luz de una unidad 122 de fuente de luz no es más del 10% de la distancia entre la unidad 122 de fuente de luz y la unidad o unidades 124 de detección de luz. En otro ejemplo, la distancia entre las fuentes 123 de luz de una unidad 122 de fuente de luz no es más del 5% de la distancia entre la unidad 122 de fuente de luz y la (s) unidad(es) de detección de luz 124. En un ejemplo, la distancia entre las fuentes 123 de luz en una unidad 122 de fuente de luz puede ser inferior a unos pocos milímetros, mientras que la distancia entre la unidad 122 de fuente de luz y la (s) unidad(es) de detección de luz 124 puede ser de hasta unos pocos centímetros. En un ejemplo específico, la distancia entre las fuentes 123 de luz en una unidad 122 de fuente de luz de un dispositivo 120 puede estar entre alrededor de 0 mm y 1 mm, tal como alrededor de 0,3 mm, mientras que la distancia entre la unidad 122 de fuente de luz y la unidad 124 de detección de luz de un dispositivo 120 puede ser de alrededor de 8,5 mm, o al menos puede ser un mínimo de alrededor de 8,5 mm. (Cuando hay varios dispositivos 120, la distancia mínima entre una unidad 122 de fuente de luz de un dispositivo 120 y una unidad 124 de detección de luz de un dispositivo adyacente 120 puede ser, por ejemplo, de alrededor de 10 mm a 25 mm.)

Para algunas aplicaciones, la disposición de las unidades 122 de fuente de luz y las unidades 124 de detección de luz puede elegirse de modo que la distancia (más corta) entre una unidad 122 de fuente de luz y una unidad 124 de detección de luz sea pequeña, tal como unos pocos milímetros, tal como alrededor de 3 mm o menos. Una unidad 122 de fuente de luz y una unidad 124 de detección de luz pueden estar ubicadas estrechamente y, en algunos casos, pueden estar prácticamente ubicadas conjuntamente.

Las fuentes 123 de luz en las unidades 122 de fuente de luz pueden ser accionadas, por ejemplo, por una fuente de corriente controlada por voltaje (FCCV) multiplexada. Esto permite un control preciso de la corriente que fluye a través de la fuente 123 de luz, que está estrechamente relacionada con su intensidad óptica. Se utiliza un multiplexor analógico en lugar de transistores discretos para cambiar entre las fuentes 123 de luz. El esquema FCCV de multiplexación es más compacto y flexible que las combinaciones tradicionales de resistencia/op-amp.

Cada unidad 124 de detección de luz tiene al menos un detector 125 de luz, que puede ser, por ejemplo, un fotodiodo, para detectar luz. En el ejemplo que se muestra, cada unidad 124 de detección de luz tiene un único detector 125 de luz. En un ejemplo específico, los cuatro detectores 125 de fotodiodo de las unidades 124 de detección de luz del dispositivo 120 están acoplados a canales respectivos de un convertidor de carga a digital de cuatro canales que incluye dos integradores de carga por canal y al menos un convertidor (ADC) de analógico a digital y que puede proporcionarse en el dispositivo 120. En un ejemplo específico, el dispositivo 120 tiene dos ADC. Los integradores de carga (también conocidos como amplificadores de carga o amplificadores de integración de carga) integran la corriente del fotodiodo generada por la luz incidente para emitir un voltaje. El uso de dos integradores de carga paralelos por canal permite que un integrador de carga integre la corriente de fotodiodo generada mientras un ADC digitaliza la salida del otro integrador de carga. Esto facilita el funcionamiento continuo del dispositivo 120 sin ningún tiempo muerto. Además, debido a que las señales analógicas se digitalizan temprano en la trayectoria de la señal (es decir, efectivamente como una primera etapa ya que las señales analógicas son emitidas por las unidades 124 de detección de luz), se mejora la relación señal a ruido.

En un ejemplo específico, los integradores de carga se proporcionan como parte de un convertidor analógico a digital, que puede ser, por ejemplo, el DDC114 de la familia DDC de Texas Instruments. En otro ejemplo, los integradores de carga son parte de la DDC118 de la familia DDC de Texas Instruments. Los detectores 125 de luz están conectados directamente a las entradas analógicas de alta impedancia del DDC114/DDC118. Proporcionar los pares de integradores de carga y su ADC asociado dentro de un circuito integrado conduce a una relación señal-ruido superior en comparación con el uso de elementos discretos.

Como alternativa o además del uso de integradores de carga, se pueden usar convertidores de corriente a voltaje para la amplificación de señales de fotodiodo, en forma de amplificadores de transimpedancia. En un ejemplo específico, se puede usar un OPA380 de Texas Instruments. En un ejemplo específico, un amplificador de transimpedancia puede a continuación conectarse a su propio ADC. En otro ejemplo, se puede multiplexar más de un amplificador de transimpedancia en un único ADC que tiene múltiples canales de entrada.

El dispositivo 120 tiene un controlador 126 de dispositivo. El controlador 126 de dispositivo en un ejemplo es un microcontrolador. El controlador 126 de dispositivo está dispuesto para enviar señales que se originan en las unidades 124 de detección de luz a la unidad 160 base a través del bus 150. El controlador 126 de dispositivo está dispuesto para recibir señales de la unidad 160 base a través del bus 150. Como se mencionó, la unidad 160 base está en comunicación con el ordenador 170. De esta manera, el ordenador 170 puede comunicarse con el dispositivo 120. La unidad 160 base puede enviar señales al dispositivo 120 que incluyen al menos una de las instrucciones de intensidad de fuente de luz, señales de reloj y señales de datos. En el caso de que las fuentes 123 de luz sean LED, las instrucciones de intensidad de la fuente de luz pueden ser, por ejemplo, comandos de estado de LED que controlan la activación y desactivación de los LED, así como el control de la intensidad de su iluminación. Las señales de reloj permiten que la unidad 160 base sincronice uno o más componentes del aparato 100.

En un ejemplo específico, el dispositivo 120 tiene un almacenamiento de memoria local para el controlador 126 de dispositivo. El almacenamiento de memoria local puede ser una parte del controlador 126 de dispositivo, particularmente en el caso de que el controlador 126 de dispositivo sea un microcontrolador. Adicional o alternativamente, el almacenamiento de memoria local puede proporcionarse como memoria separada. En el ejemplo específico en donde el almacenamiento de memoria local se proporciona como una memoria separada, el controlador 126 de dispositivo está en comunicación con el almacenamiento de memoria local. De cualquier manera, el controlador 126 de dispositivo puede almacenar en la información de memoria local recibida u obtenida de las unidades 124 de detección de luz. El controlador 126 de dispositivo puede almacenar adicional o alternativamente instrucciones para las unidades 122 de fuente de luz en el almacenamiento de memoria. La información e instrucciones pueden almacenarse localmente en el dispositivo 120.

Con referencia específica ahora a las Figuras 2 y 3, en este ejemplo el dispositivo 120 mostrado tiene un conector 132 para conectar de forma extraíble el dispositivo 120 al bus 150. El conector 132 en este ejemplo se proporciona internamente de un labio 134 en el sustrato 130 del dispositivo 120. El conector 132 puede recibir una parte del bus 150 compartido para conectar el dispositivo 120 al bus 150. En el ejemplo mostrado, el conector 132 está en la cara opuesta del dispositivo 120 a las unidades 122 de fuente de luz y las unidades 124 de detección de luz. Esto ayuda a evitar que el bus 150 compartido interfiera físicamente con el funcionamiento de las unidades 122 de fuente de luz y las unidades 124 de detección de luz.

El dispositivo 120 puede tener una placa de circuito impreso flexible o la llamada "rígida-flexible". Un circuito rígido-flexible es una construcción híbrida de un circuito sobre sustratos rígidos y flexibles que se laminan para formar una sola estructura. En este ejemplo, la placa de circuito impreso rígido-flexible tiene conductores flexibles que pueden conectar el dispositivo 120 a, por ejemplo, la unidad 160 base. En este ejemplo, el dispositivo 120, por lo tanto, no necesita un conector 132 del tipo descrito anteriormente. Los conductores flexibles de la placa de circuito impreso rígido-flexible se pueden usar alternativa o adicionalmente para conectar un dispositivo 120 a otro dispositivo 120. En un ejemplo, toda la placa de circuito impreso del dispositivo 120 está encerrada dentro de una jaula de Faraday, lo que reduce o elimina la susceptibilidad del dispositivo 120 al ruido electromagnético externo. Un ejemplo específico de una disposición para una jaula de Faraday se analizará más adelante.

En un ejemplo, la unidad o unidades 122 de fuente de luz y la unidad o unidades 124 de detección de luz del dispositivo 120 están cada una encapsuladas en un polímero protector, tal como, por ejemplo, silicona ópticamente transparente o resina epoxi de curado UV. En un ejemplo, el polímero protector es transparente a la luz emitida por las fuentes 123 de luz.

En un ejemplo, la una o más fuentes 123 de luz, tales como LED, dentro de una unidad 122 de fuente de luz pueden estar encapsuladas en un polímero protector, tal como silicona ópticamente transparente o resina epoxi de curado por UV. Esto puede llevarse a cabo de la siguiente manera. Se puede hacer una máscara de goma de silicona para crear una cavidad para dispensar el epoxi líquido. Como el caucho de silicona es intrínsecamente hidrófobo, se evita un enlace químico con la resina epoxídica y la máscara se elimina fácilmente cuando la resina epoxídica se cura por completo. La máscara puede producirse usando un molde de fundición abierta hecho de acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) cortado con láser de 0,5 mm de espesor. El molde se puede rociar ligeramente con un agente de liberación antes de verter el polímero de silicona de curado de platino. La una o más fuentes 123 de luz, tales como troqueles LED, para cada unidad 122 de fuente de luz pueden colocarse entonces en la silicona, que luego se cura. Alternativamente, se puede usar una máscara Perspex (TM) para formar la máscara de silicona. En un ejemplo específico, la máscara de plexiglás tiene alrededor de 1,5 mm de espesor. La máscara de silicona se cura y a continuación se empuja contra los LED. La ventana dentro de la máscara de silicona puede a continuación llenarse con epoxi de curado UV.

Los LED pueden ser, por ejemplo, semiconductores de unión pn de AlGaAs en el infrarrojo cercano. Las matrices de LED tienen el ladon(cátodo) del LED orientado hacia arriba, mientras que su ladopopuesto (ánodo) está metalizado para adherirse al sustrato. Todos los troqueles están unidos a un sustrato cuadrado recubierto de oro con dimensiones de 2 mm x 2 mm. Esta área se utiliza como el ánodo común, y cada troquel se puede abordar individualmente pasando una corriente a través de su cátodo. Inicialmente, el sustrato se recubre con una capa fina de una pasta eléctricamente conductora curable térmicamente. La pasta crea una conexión eléctrica para la superficie posterior (ánodo) de los troqueles y proporciona una fijación mecánica una vez que se cura.

Como se muestra en la Figura 3, las guías 140 de luz están dispuestas alrededor de al menos algunas y preferiblemente cada una de las unidades 122 de fuente de luz y las unidades 124 de detección de luz. Las guías 140 de luz crean una interfaz óptica entre las unidades 122 de fuente de luz y las unidades 124 de detección de luz y el cuerpo donde se monitorean los cambios en la concentración de un cromóforo. Más específicamente, las guías 140 de luz proporcionan un medio a través del cual la luz puede viajar entre el dispositivo 120 y el cuerpo. Las guías 140 de luz pueden evitar el cabello en, por ejemplo, un cuero cabelludo o pecho de modo que la luz emitida no pase a través del cabello, lo que de otro modo podría reducir la relación señal-ruido de la señal adquirida. Las guías 140 de luz pueden estar formadas por un material semiflexible que es cómodo cuando está en contacto con un sujeto. En un ejemplo, las guías de luz son en general cilíndricas. La forma en sección transversal de las guías de luz puede ser, por ejemplo, circular o elíptica o poligonal, tal como cuadrada u otra forma regular o irregular.

Con referencia ahora a la Figura 4, se muestra un ejemplo específico de una guía 140 de luz. La guía 140 de luz tiene un núcleo interno y al menos una capa de recubrimiento. En el ejemplo que se muestra, la guía 140 de luz tiene un núcleo 142 interno, un recubrimiento 144 interno y un recubrimiento 146 externo.

En un ejemplo, el núcleo 142 interno es un medio de transmisión de luz y es transparente a la luz emitida por las fuentes 123 de luz. El núcleo 142 interno puede estar hecho, por ejemplo, de polímero de silicona ópticamente transparente. El núcleo 142 interno puede fabricarse, por ejemplo, llenando un tubo acrílico (poli(metacrilato de metilo) o PMMA) de un diámetro predeterminado con silicona líquida. El tubo lleno se coloca en un horno, o entorno de curado similar, para que la silicona cure. Una vez curado, se rompe el tubo acrílico y se retira el núcleo de silicona. En un ejemplo, la guía 140 de luz puede estar formada de vidrio, por ejemplo, vidrio de borosilicato.

El recubrimiento 144 interno es un medio reflectante de luz que tiene una superficie reflectante para canalizar los rayos de luz dentro de la guía 140 de luz. El recubrimiento 144 interno puede estar formado por silicona transparente mezclada con un pigmento blanco, o sustancialmente blanco, para crear una superficie reflectante difusiva. El pigmento blanco puede ser un polvo blanco de un óxido metálico tal como, por ejemplo, dióxido de titanio. La silicona y el pigmento se dispersan altamente a la luz y reflejan la luz de forma difusa en su superficie. El recubrimiento 144 interno garantiza la transmisión eficiente de la luz de las fuentes 123 de luz al medio donde se miden los cambios en la concentración de un cromóforo y del medio a la unidad 124 de detección de luz.

El recubrimiento 146 externo es un medio opaco para evitar que la luz del exterior de la guía 140 de luz pase a la guía 140 de luz. El recubrimiento 146 externo también evita la transmisión de luz desde el interior de la guía 140 de luz hacia el exterior de la guía 140 de luz. El recubrimiento 146 externo puede estar formado por silicona transparente mezclada con un pigmento negro, o sustancialmente oscuro, para proporcionar una superficie opaca. El pigmento negro puede ser, por ejemplo, polvo de carbón.

Las guías 140 de luz no necesitan pulirse durante la producción, ya que las guías 140 de luz pueden cortarse con una herramienta afilada, tal como una cuchilla de afeitar. Las guías 140 de luz pueden estar hechas de un material tal que las guías 140 de luz no se rayen, rompan o astillen fácilmente durante el uso, lo cual es importante dada la aplicación prevista de las guías 140 de luz. La silicona en el núcleo 142 interno, el recubrimiento 144 interno y el recubrimiento 146 externo de la guía 140 de luz pueden estar formados por la misma silicona para maximizar la fuerza de adhesión. Esto facilita una fuerte unión entre las tres partes de la guía 140 de luz.

En el caso de que la guía 140 de luz esté hecha de una sustancia pulible, por ejemplo, vidrio o PMMA (poli(metacrilato de metilo)) o similares, un extremo de la guía 140 de luz se puede pulir para lograr una superficie plana para mejorar la transmisión óptica. Esto aumentará la transmisión de la luz emitida al medio donde se están monitoreando los cambios en la concentración de un cromóforo. El otro extremo de la guía 140 de luz puede acoplarse a una unidad 122 de fuente de luz o una unidad 124 de detección de luz usando un adhesivo curado por UV de grado óptico.

Con referencia ahora a la Figura 5, se muestra un dibujo esquemático del aparato 100 para ilustrar las conexiones al bus 150. En el ejemplo que se muestra, el bus 150 es un bus 150 compartido. En otro ejemplo más, el bus es un bus de comunicación en serie 150. El bus 150 transporta de forma diversa uno o más de energía, instrucciones de intensidad de fuente de luz, señales de reloj y señales de datos hacia y desde la unidad 160 base, que en este ejemplo incluye una unidad 162 de fuente de energía (que puede ser, por ejemplo, una batería, que puede ser recargable o no recargable) y un controlador 164 principal. En un ejemplo específico, el bus 150 es un bus en serie compartido I2C de circuito inter-integrado. Se puede usar un bus I2C estándar usando una comunicación direccionable bidireccional. En su lugar, se pueden usar buses que utilicen diferentes protocolos para abordar los dispositivos 120 individuales.

En un ejemplo, el bus 150 es una única "autopista" que conecta cada dispositivo 120 a otro dispositivo 120 de manera lineal, comenzando en la unidad 160 base, pasando a través de cada dispositivo 120 y terminando en el dispositivo 120 más alejado de la unidad 160 base. En otro ejemplo, el bus 150 tiene la forma de una malla "bidimensional". Una configuración de malla puede tener una distribución de energía más uniforme entre los dispositivos 120. Tanto las configuraciones de autopista como de malla no tienen límite superior en cuanto al número de dispositivos 120 que pueden conectarse al bus 150. Que se pueda conectar un gran número de dispositivos 120, y que la información de cada dispositivo 120 se pueda procesar fácilmente, permite cubrir y monitorear un área grande. Esto, a su vez, permite una investigación más fácil de, por ejemplo, partes del cuerpo de animales con grandes áreas de superficie y permite una recopilación más rápida de datos, lo que a su vez facilita la obtención de imágenes de los cromóforos en el medio biológico.

En otro ejemplo, el bus 150 no es un bus 150 físico programado dispuesto entre los dispositivos 120, sino que es una conexión inalámbrica entre los dispositivos 120. Dicha conexión inalámbrica puede ser, por ejemplo, a través de una conexión Bluetooth™ u otra conexión de red inalámbrica adecuada. En un ejemplo de esto, cada uno de los dispositivos 120 puede tener su propia fuente de energía, como una batería, que puede ser una batería recargable o una batería no recargable. Esto, en efecto, permite que cada dispositivo 120 sea un dispositivo de medición autónomo.

En un ejemplo, los dispositivos 120 en el aparato 100 se pueden conectar al menos en parte mediante un esquema de cableado donde los dispositivos 120 se conectan en secuencia o en un anillo. En un ejemplo específico, los dispositivos 120 pueden estar conectados mediante un "encadenamiento en margarita" de los dispositivos 120 entre sí. En este ejemplo, las líneas de datos están conectadas en serie en lugar de en paralelo (como en I2C). Los datos se pasan de un dispositivo 120 a otro dispositivo 120 y, por lo tanto, el paquete de datos aumenta o disminuye de tamaño dependiendo de si el dispositivo 120 está transmitiendo o recibiendo. Una ventaja de esta disposición es que las velocidades de datos son altas en comparación con otros esquemas de cableado. Esto es particularmente ventajoso si hay un gran número de dispositivos 120 que están conectados. Ejemplos específicos de implementaciones para el encadenamiento en margarita incluyen la norma JTAG (Grupo de Acción de Prueba Conjunta) IEEE (Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos) encadenada en margarita Estándar 1149.1) y la serie WS28XX de LED RGB de Shenzhen Worldsemi Technology Co., Ltd.

A continuación, se describe un ejemplo del funcionamiento del sistema. La unidad 160 base genera una forma de onda eléctrica cuadrada, y los bordes ascendente y descendente de los pulsos determinan los tiempos de inicio y final de la integración de carga para cada canal del detector. Este pulso cuadrado es el reloj principal del sistema. Cada dispositivo 120 y la unidad 160 base usan un reloj común. La frecuencia del reloj común determina la duración del tiempo de integración para el controlador 126 de cada dispositivo 120. Este tiempo de integración puede ser un parámetro global para todos los dispositivos 120. En un ejemplo específico, la unidad 160 base y el controlador 126 de dispositivo usan o son un microcontrolador Cypress PSoC (sistema en chip programable). Esto permite el uso de una lógica dedicada para la generación y gestión de relojes, lo que no es posible con los microcontroladores tradicionales.

Se prefiere una forma de onda cuadrada, pero por norma general la forma de onda puede ser distinta de una onda cuadrada y no necesita ser simétrica. Por ejemplo, se puede usar un pulso eléctrico asimétrico con un ciclo de trabajo pequeño (por ejemplo, 10% más o menos). Esto permite tiempos de integración consecutivos cortos y largos. La combinación de los resultados frente a integraciones cortas y largas aumenta el intervalo dinámico del sistema de medición, mientras que incurre solo en una pequeña penalización para la frecuencia de muestreo general del sistema.

Una vez transcurrido el tiempo de integración, el controlador 126 de dispositivo recibe señales de datos del convertidor analógico a digital (por ejemplo, el DDC114 mencionado anteriormente) y las almacena en la memoria local. Luego, el dispositivo 120 espera el paquete de comando I2C dirigido al dispositivo 120 específico desde la unidad 160 base. El comando de la unidad 160 base incluye parámetros operativos del dispositivo, tales como instrucciones de intensidad de la fuente de luz para los LED que se usarán durante el siguiente período de integración. Las instrucciones de intensidad de LED, o señales de control, determinan si los LED en el dispositivo 120 deben estar ENCENDIDOS o APAGADOS durante el siguiente ciclo de integración. Una vez que el dispositivo 120 recibe el comando, la unidad 160 base envía un comando I2C dirigido al mismo dispositivo 120 para recuperar señales de datos almacenadas en la memoria local. Estos paquetes pueden incluir información de los fotodiodos de las unidades 124 de detección de luz disponibles en el dispositivo 120. Además, los datos de los componentes periféricos (por ejemplo, sensores de temperatura y movimiento) pueden incluirse en las señales de datos. Una vez que una señal de datos particular es recibida por la unidad 160 base, la dirección aumentará y el siguiente dispositivo 120 será el objetivo. Este procedimiento se repite hasta que se han abordado todos los dispositivos 120. En un ejemplo, el bus 150 es un bus 150 compartido eléctricamente que usa hardware de bus estándar I2C. El bus 150 también puede ser un solo cable (es decir, un haz de cables que transportan señales de reloj y datos, así como energía eléctrica) y se puede compartir entre todos los dispositivos 120 sin ninguna preferencia física del orden donde están unidos al bus 150. Esto hace que el sistema sea flexible y modular.

El uso del bus 150 y la modularidad del aparato 100 en su conjunto permiten la adquisición simultánea de datos dentro y a través de todos los dispositivos 120, independientemente de su diseño físico. Una medición intradispositivo implica una medición de luz desde una fuente 123 de luz mediante un detector 125 de luz que reside en un dispositivo 120. Una medición entre dispositivos implica la medición de la luz de una fuente 123 de luz en un dispositivo 120 por un detector 125 de luz en otro dispositivo 120. Aunque los ejemplos del aparato 100 por norma general estarán hechos de muchos dispositivos 120, desde la perspectiva general del sistema, todas las fuentes 123 de luz y los detectores 125 de luz son accesibles simultáneamente, independientemente de en qué dispositivo 120 residan. En principio y por norma general, cada detector 125 de luz puede realizar mediciones de la luz emitida por cada fuente 123 de luz. Dado que toda la fotodetección se realiza simultáneamente, no hay una penalización significativa de la tasa de escaneo cuando aumenta el número de detectores 125 de luz; solo es necesario aumentar la tasa de rendimiento de datos en el propio bus 150. Por lo tanto, el sistema proporciona un aumento significativo de la velocidad y la eficiencia con respecto a los sistemas conocidos tanto para la recopilación como para la recuperación de datos. El (muy) gran número de pares de fuente de luz-detector que se pueden obtener con este sistema proporciona una gran mejora en la calidad de los datos. Esto es particularmente relevante en aplicaciones de imágenes.

Muchos sistemas existentes solo tienen una disposición dispersa de fuentes 123 de luz y detectores 125 de luz, y los detectores 125 de luz se comunican solo con sus fuentes 123 de luz vecinas más cercanas, lo que proporciona una gama limitada de separaciones entre la fuente de luz y el detector. Con ejemplos del presente sistema, se pueden recopilar datos con un amplio intervalo de espaciamientos y con un gran número de canales superpuestos. La modularidad del presente sistema aumenta esta funcionalidad aún más, permitiendo el movimiento entre los dispositivos 120, para variar la distribución de las separaciones fuente de luz-detector.

Estas ventajas dan como resultado imágenes de mejor calidad y mayor resolución que las que se pueden lograr con los sistemas portátiles conocidos. Las imágenes producidas usando el aparato 100 pueden mostrar cambios en la concentración de cromóforo en los medios que se monitorean.

Además, en algunos ejemplos, el uso de un solo bus 150 de cable conduce a una reducción significativa en la cantidad total de cableado requerido, en comparación con los sistemas conocidos que típicamente tienen cables separados para cada detector de luz. Esto hace que el peso del sistema sea considerablemente menor que el de los sistemas conocidos. Esto, a su vez, aumenta la capacidad de uso del aparato 100 y la comodidad para un usuario, y reduce el coste del cableado.

Durante el uso de algunos ejemplos del sistema, las fuentes 123 de luz, que en un ejemplo son LED, se iluminan durante el período del tiempo de integración. Sin embargo, con la introducción de un reloj independiente para las fuentes 123 de luz LED, su tiempo de encendido se puede reducir significativamente, por ejemplo, al orden de microsegundos. Esto permite la acumulación de menos carga en los integradores analógico-digitales, lo que evita la saturación en situaciones donde la atenuación de la luz transmitida es baja.

Además, esta implementación puede usar una combinación de un integrador de carga y un contador de tiempo digital simultáneamente para medir la intensidad de la luz. Si la atenuación es alta, el integrador de carga no se saturará y se obtendrá una lectura como se describió anteriormente. Si la atenuación es baja (por ejemplo, debido a pequeñas separaciones fuente-detector), el integrador de carga puede saturarse. Sin embargo, en ese caso, el temporizador-contador puede estar dispuesto para detenerse una vez que se observe la saturación. El tiempo hasta la saturación es entonces proporcional a la intensidad de la luz recibida. De esta manera, el intervalo dinámico del sistema de medición se puede aumentar en gran medida.

Los dispositivos 120 en algunos ejemplos pueden tener todos el mismo hardware y software y/o firmware que no sea el código de dirección para los dispositivos 120. Cada dispositivo 120 tiene una dirección única para que pueda ser direccionado individualmente por la unidad 160 base, lo que es posible en virtud de que los dispositivos 120 tienen cada uno su propio controlador 126. Por lo tanto, los dispositivos 120 pueden añadirse o retirarse fácilmente del bus 150, y esto puede hacerse incluso mientras el aparato 100 está en uso. Si la unidad 160 base se dirige a un dispositivo 120 que no está conectado al bus 150, el comando fallará y no se devolverán señales. La unidad 160 base se dirigirá a continuación al siguiente dispositivo 120. Por lo tanto, el orden físico donde los dispositivos 120 están conectados al bus 150 es irrelevante, lo que resulta conveniente para los técnicos que usan el sistema en la práctica. En un ejemplo, cada dispositivo 120 tiene una función de programación de 2 pines. (Los pasadores de programación se encuentran en el dispositivo 120 y no forman parte ni están conectados al bus 150 compartido). La función de programación de 2 pasadores en cada dispositivo 120 facilita la programación de cada controlador 126 de dispositivo.

Al menos algunos de los dispositivos 120 también pueden tener un electrodo 128 de electroencefalografía (EEG), que se puede usar para medir de forma no invasiva los potenciales eléctricos en el cuero cabelludo resultantes de la actividad neuronal subyacente. El EEG se conoce como una técnica complementaria a la fNIRS. El controlador 126 de dispositivo puede controlar el electrodo 128 EEG. Proporcionar electrodos 128 de EEG en el mismo dispositivo 120 que las fuentes de luz y los detectores para monitorear los cambios en la concentración de un cromóforo permite obtener mediciones de EEG al mismo tiempo, lo que puede proporcionar información útil adicional.

Los ejemplos descritos en esta invención deben entenderse como ejemplos ilustrativos de realizaciones de la invención. Se prevén realizaciones y ejemplos adicionales.

Por ejemplo, en lugar de usar un protocolo que permita que los dispositivos 120 se aborden individualmente, se puede usar un esquema de acceso múltiple por división de tiempo donde se acceda a cada dispositivo 120 secuencialmente a su vez. Esto puede permitir lograr mayores velocidades de transferencia de datos, lo que a su vez permite usar un mayor número de dispositivos 120. Como otra alternativa, se puede usar un bus encadenado en margarita (descrito anteriormente) que utiliza un registro de desplazamiento en serie. En este ejemplo, el medio físico no se comparte, sino que se conecta a cada dispositivo 120 a su vez. Por lo tanto, hay una conexión de entrada de datos y una conexión de salida de datos en cada dispositivo 120. Aunque en este ejemplo los dispositivos 120 no se pueden quitar mientras el sistema está funcionando, el registro de desplazamiento en serie garantiza altas velocidades de datos y, por lo tanto, puede admitir una mayor cantidad de dispositivos 120.

Como otro ejemplo, se puede usar una combinación de un detector 125 de fotodiodo pequeño y un detector 125 de fotodiodo grande dentro de la misma unidad 124 detectora para mejorar el intervalo dinámico del aparato 100. El intervalo dinámico añadido es proporcional a la relación de las áreas de detección de los detectores 125 de fotodiodo grandes y pequeños.

Otro ejemplo de un dispositivo para su uso con un aparato para medir cambios en la concentración de un cromóforo en un medio biológico, y un acoplamiento y una disposición de guía de luz para su uso con el dispositivo, se describirá con referencia a las Figuras 6 a 11. Gran parte de la descripción de las diversas características y opciones del primer ejemplo discutido anteriormente es aplicable al segundo ejemplo y, por lo tanto, no se repetirá en detalle aquí. Del mismo modo, muchas de las diversas características y opciones del segundo ejemplo que se analizan a continuación son aplicables al primer ejemplo y pueden incorporarse en el mismo.

La Figura 6 muestra una vista lateral de un conjunto del segundo ejemplo de un dispositivo 220 para su uso con un aparato para medir los cambios en la concentración de un cromóforo en un medio biológico ensamblado con un acoplamiento 300 y una disposición 400 de guía de luz. La Figura 7 muestra una vista en sección transversal en VN-VN del conjunto de la Figura 6. Como se analizará más adelante, en un ejemplo, el dispositivo 220 se recibe de forma extraíble y se puede conectar al acoplamiento 300. El acoplamiento 300 en sí mismo puede ser uno de una serie de acoplamientos 300, cada uno para recibir un dispositivo 220 respectivo y que puede transportarse o fijarse a algún portador. Un ejemplo específico de esto, en forma de una tapa o arnés, se analizará con referencia a la Figura 12.

El dispositivo 220 en este ejemplo tiene forma/huella hexagonal. En consecuencia, la acoplamiento 300 donde se ajusta el dispositivo 220 en uso también tiene forma hexagonal. La disposición 400 de guía de luz también tiene en general forma hexagonal. La forma hexagonal es ventajosa, ya que facilita la cobertura de un área o región en particular que se va a estudiar. En un ejemplo, el lado de cada hexágono del dispositivo 220 es de 14 mm. Se prefiere un tamaño más pequeño, ya que permite que se utilicen más dispositivos 220 para cubrir un área o región en particular, lo que permite que la resolución de la imagen sea mayor.

Como se muestra más claramente en la Figura 10B, el dispositivo 220 tiene al menos una unidad 222 de fuente de luz y al menos una unidad 224 de detector de luz. En el ejemplo específico mostrado, el dispositivo 220 tiene tres unidades 222 de fuente de luz y cuatro unidades 224 de detección de luz. Las tres unidades 222 de fuente de luz están dispuestas simétricamente en el dispositivo 220, en este ejemplo están ubicadas hacia esquinas alternas del hexágono. Las cuatro unidades 224 de detección de luz también están dispuestas simétricamente en el dispositivo 220, en este ejemplo, tres están ubicadas hacia las otras esquinas alternas del hexágono y la cuarta está ubicada en el centro del hexágono.

Cada unidad 222 de fuente de luz tiene o contiene al menos una fuente 223 de luz para emitir luz. En un ejemplo, una unidad 222 de fuente de luz tiene una pluralidad de fuentes 223 de luz. En el ejemplo específico que se muestra, cada unidad 222 de fuente de luz tiene tres fuentes 223 de luz. Cada fuente 223 de luz puede emitir luz que tiene una longitud de onda en el intervalo de, por ejemplo, alrededor de 600 nm a 1000 nm. Las fuentes 223 de luz pueden emitir luz que tiene diferentes longitudes de onda. Es decir, en un ejemplo, cada unidad 222 de fuente de luz tiene una primera fuente 223 de luz que puede emitir luz a una primera longitud de onda, una segunda fuente 223 de luz que puede emitir luz a una segunda longitud de onda y una tercera fuente 223 de luz que puede emitir luz a una tercera longitud de onda, siendo cada longitud de onda diferente. En un ejemplo, las tres longitudes de onda podrían ser 735 nanómetros, 810 nanómetros y 850 nanómetros. Las fuentes 223 de luz pueden ser, por ejemplo, diodos emisores de luz (LED). En uso en un ejemplo, cada una de las fuentes 223 de luz se alimenta a su vez de tal manera que, al menos dentro de una unidad 222 de fuente de luz particular, solo una fuente 223 de luz emite luz a la vez.

Cada unidad 224 de detección de luz tiene al menos un detector 225 de luz, que puede ser, por ejemplo, un fotodiodo, para detectar luz. En el ejemplo que se muestra, cada unidad 224 de detección de luz tiene un único detector 225 de luz. Los detectores 225 de luz están dispuestos para detectar luz que tiene una longitud de onda que es emitida por las fuentes 223 de luz. En uso en un ejemplo, cada detector 225 de luz es continuamente capaz de detectar luz.

En el ejemplo mostrado, las unidades 222 de fuente de luz y las unidades 224 de detección de luz, y específicamente las fuentes 223 de luz y los detectores 225 de luz contenidos en ellas, se montan directamente en una placa de circuito impreso (PCB) 500. Una ventaja de montar las unidades 222 de fuente de luz y las unidades 224 de detección de luz, y específicamente las fuentes 223 de luz y los detectores 225 de luz contenidos en ellas, directamente en la PCB 500 es que evita cables de conexión (relativamente) largos desde la PCB a las fuentes 223 de luz y los detectores 225 de luz, lo que por lo tanto reduce el ruido y la interferencia. Las unidades 224 de detección de luz están dispuestas en la PCB cerca de sus respectivos circuitos amplificadores, lo que nuevamente ayuda a mantener bajo el ruido que surge en el dispositivo 220. (Los ejemplos de disposiciones para los circuitos amplificadores se discutieron anteriormente en relación con el primer ejemplo).

Una jaula de Faraday encierra las unidades 224 de detección de luz y sus circuitos amplificadores (por lo tanto, los circuitos amplificadores no son visibles en los dibujos para este ejemplo). La jaula de Faraday consiste en dos partes principales, una primera parte 502 en la parte superior de la PCB 500 y una segunda parte 504 en la parte inferior de la PCB 500. En un ejemplo, la jaula de Faraday puede estar hecha de cobre recubierto con una fina capa de estaño. La proximidad cercana de las unidades 224 de detección y sus respectivos circuitos amplificadores junto con la jaula 502, 504 de Faraday proporciona un sistema de detección de bajo ruido, que maximiza la relación señal-ruido del dispositivo 220. Como se mencionó anteriormente, la intensidad de la señal a menudo es muy baja, mientras que los niveles de ruido pueden ser muy altos, por lo que es muy importante aumentar la relación señal-ruido del dispositivo 220.

En un ejemplo, la parte de jaula 504 de Faraday en la parte inferior de la PCB 500 tiene orificios 506, que pueden cortarse en la parte 502 durante la fabricación, para permitir que la luz alcance las unidades 224 de detección. Las entradas a estos orificios 506 en un ejemplo están cubiertas con una capa de material que es transparente a la luz que se está usando y que es eléctricamente conductora, para mantener la integridad de la jaula 502, 504 de Faraday al tiempo que permite que la luz alcance las unidades 224 de detección. Un ejemplo de un material adecuado es óxido de indio y estaño.

En un ejemplo, la PCB 500 tiene una serie de almohadillas conductoras (no mostradas) que permiten la conexión a una serie de "objetivos 510 pogo", que a su vez permiten la conexión a una serie de "pasadores 512 pogo" montados en un sistema de acoplamiento adecuado, como el acoplamiento 300 que se analiza más adelante. (Como se sabe, un "pasador pogo" es un dispositivo utilizado en electrónica para establecer una conexión (en general temporal) entre dos placas de circuito impreso, dispositivos, etc. Un pasador de pogo suele tener la forma de un cilindro delgado que contiene dos pasadores afilados cargados por resorte). Se proporcionan conectores 516 de resorte para cada objetivo 510 pogo. Los conectores 516 de resorte en este ejemplo están soldados en sus partes inferiores a almohadillas conductoras en la PCB 500, con la parte de resorte superior que proporciona la conexión eléctrica a los objetivos 510 pogo. Este sistema de acoplamiento proporciona una conexión mecánica y eléctrica para la PCB 500. En el ejemplo mostrado, hay seis pasadores 512 pogo en el acoplamiento 300 que corresponden a seis objetivos 510 pogo en el dispositivo 220, cada uno dispuesto en dos grupos de tres en lados opuestos del acoplamiento 300 y el dispositivo 220 respectivamente. Un grupo de tres pasadores 512 pogo y objetivos 516 pogo en un ejemplo proporcionan respectivamente conexiones de energía, reloj e ID (identificación). La conexión de ID puede conectarse a un circuito integrado o chip en la PCB 310 (flexible) del acoplamiento 300 discutido a continuación que proporciona a cada acoplamiento 300 su propia ID única para fines de direccionamiento. El otro grupo de tres pasadores 512 pogo y objetivos 516 pogo en un ejemplo proporcionan respectivamente tierra y para el bus 1 y el bus 2 que forman un bus diferencial, como se usa, por ejemplo, en un bus RS 485.

Haciendo referencia particularmente ahora a la vista ampliada del dispositivo 220 en la Figura 9, en un ejemplo, una capa 518 de oscurecimiento está unida a la superficie inferior de la PCB 500. La capa 518 de oscurecimiento tiene un recorte 520 central para la segunda parte 504 de la jaula de Faraday y tres recortes 522 periféricos para las unidades 222 de fuente de luz. La capa 518 de oscurecimiento evita que la luz se desplace directamente desde una unidad 222 de fuente de luz a una unidad 224 detectora dentro del dispositivo 220. En un ejemplo, la capa 518 de oscurecimiento está hecha de silicona.

La PCB 500 y la capa 518 de oscurecimiento están encerradas en una carcasa 528, 530 de dos partes del dispositivo 220. Las partes 528, 530 de la carcasa pueden estar hechas de ABS, por ejemplo. Las dos partes 528, 530 de carcasa pueden ser, por ejemplo, un ajuste a presión o pueden sujetarse entre sí. La parte 528 superior de la carcasa contiene los mecanismos del objetivo de pogo, incluidos los objetivos 510 pogo y los conectores 516 de resorte.

En un ejemplo, la parte 530 inferior de la carcasa contiene filtros 532 de interferencia de paso de banda, uno para cada unidad 224 de detección de luz y colocados debajo de la respectiva unidad 224 de detección de luz, que permiten el paso de luz en el intervalo emitido por las unidades 222 de fuente de luz. En un ejemplo específico, los filtros 532 de interferencia de paso de banda para las unidades 224 de detección de luz pasan cerca de la luz roja infrarroja en el intervalo de 700 a 900 nanómetros. En un ejemplo, los filtros 532 de interferencia de paso de banda para las unidades 224 de detección de luz están hechos de vidrio. Una cubierta 534 transparente de, por ejemplo, una capa delgada de vidrio ordinario se coloca debajo de cada unidad 222 de fuente de luz. La parte 530 inferior de la carcasa tiene aberturas 536 para cada unidad 222 de fuente de luz y cada unidad 224 de detección de luz para permitir que la luz salga y entre en la carcasa. Los filtros 532 de interferencia de paso de banda y las cubiertas 534 son de un tamaño y una forma similares a los de las aberturas 536 en la parte inferior de la carcasa 530 que cubren y/o llenan.

Haciendo referencia ahora a la Figura 11, esta muestra una vista en despiece del ejemplo del acoplamiento 300 discutido con brevedad anteriormente. El acoplamiento 300 recibe de forma extraíble un dispositivo 220 y actúa como un soporte mecánico y un retenedor para el dispositivo 220. El acoplamiento 300 y el dispositivo 220 pueden ser un ajuste por fricción o un ajuste a presión, con crestas y rebajes, etc. El acoplamiento 300 en este ejemplo también proporciona conexiones de energía y datos para el dispositivo 220.

El acoplamiento 300 tiene en general la forma de un recipiente abierto o receptáculo con paredes 302 verticales y donde se puede pasar un dispositivo 220. Dos lados 304 opuestos de la acoplamiento 300 están abiertos, lo que permite a un usuario sujetar el dispositivo 220 para retirar el dispositivo 220 del acoplamiento 300 cuando sea necesario.

Los pasadores 512 pogo del acoplamiento 300, que proporcionan los datos y las conexiones de energía con el dispositivo 220 a través de los objetivos 510 pogo del dispositivo 220, en este ejemplo son transportados por dos placas 306 de pasadores de pogo, cada una con tres pasadores 512 pogo. Las placas 306 de pasador de pogo se reciben parcialmente y se retienen en los rebajes 308 orientados internamente que se proporcionan en las paredes 302 opuestas del acoplamiento 300. Los pasadores 512 pogo están orientados hacia adentro para acoplarse a los objetivos 510 pogo del dispositivo 220 cuando el dispositivo 220 se inserta en el acoplamiento 300. En un ejemplo, una PCB 310 (flexible) está unida a la parte inferior del acoplamiento 300. La PCB 310 proporciona una conexión eléctrica entre el bus serie principal y los seis pasadores 512 pogo que se conectan al dispositivo 220. También proporciona la identificación individual de cada acoplamiento 300, a través de un circuito integrado o chip adecuado montado en la PCB 310 que tiene una ID única almacenada en su memoria integrada, como se mencionó anteriormente. El bus serie principal puede conectarse a las lengüetas frontal y posterior de la PCB 310 que se muestra en la Figura 11.

En un ejemplo, la cara interna de la pared 312 de base del acoplamiento 300 tiene crestas 314 verticales que ayudan a evitar que la luz se desplace directamente entre las unidades 222 de fuente de luz y las unidades 224 de detección de luz del dispositivo 220 recibido en el acoplamiento 300. En el ejemplo mostrado, hay tres crestas 314, una alrededor de cada región donde se encuentra una unidad 222 de fuente de luz cuando el dispositivo 220 se recibe en el acoplamiento 300. La pared 312 de base también tiene siete orificios 316 pasantes, uno para cada una de las unidades 222 de fuente de luz y las unidades 224 de detección de luz del dispositivo 220, y que permiten que la disposición 400 de guía de luz se coloque en su lugar.

Haciendo referencia particularmente a la Figura 8C, la disposición 400 de guía de luz comprende siete longitudes cortas de guías 402 de luz, en forma de fibras 402 ópticas, una para cada unidad 222 de fuente de luz y unidad 224 de detección de luz del dispositivo 220, soportadas y que pasan a través de una lámina 404 en general plana. La lámina 404 plana puede estar hecha, por ejemplo, de silicona moldeada por compresión. Estas guías 402 de luz canalizan la luz desde las unidades 222 de fuente de luz al tejido bajo investigación y de vuelta desde el tejido a las unidades 224 de detección de luz.

De manera similar al ejemplo descrito anteriormente con referencia a la Figura 4, cada guía 402 de luz en este ejemplo tiene un núcleo interno y al menos una capa de recubrimiento o revestimiento. En un ejemplo específico, la guía 402 de luz tiene un núcleo interno de, por ejemplo, (poli(metacrilato de metilo) o PMMA). El núcleo interno tiene un revestimiento de menor índice de refracción, hecho de politetrafluoroetileno (PTFE). Esto ayuda a contener la luz dentro del núcleo interior. El recubrimiento externo es un medio opaco para evitar que la luz del exterior de la guía 402 de luz pase a la guía de luz. El recubrimiento externo también evita la transmisión de luz desde el interior de la guía 402 de luz hacia el exterior de la guía 402 de luz. El recubrimiento externo puede estar formado, por ejemplo, de silicona transparente mezclada con un pigmento negro o sustancialmente oscuro para proporcionar una superficie opaca. El pigmento negro puede ser, por ejemplo, polvo de carbón. En otro ejemplo, el recubrimiento externo puede estar formado por un material tal como PC/ABS, que es una mezcla de policarbonato y acrilonitrilo butadieno estireno. El recubrimiento externo puede estar formado alternativamente por un material tal como polipropileno o un polímero fluorado.

La Figura 11 también muestra una parte de un miembro de retención o lámina 700, que puede ser una lámina flexible, tal como una tela. La lámina 700 de retención tiene una cantidad de orificios 702 correspondientes a las unidades 222 de fuente de luz y las unidades 224 de detección de luz. La Figura 11 también muestra una placa 800 de respaldo para el acoplamiento 300 que se analizará más adelante.

En un ejemplo, el dispositivo 220 se ajusta a presión en el acoplamiento 300. La conexión entre los pasadores 512 pogo en el acoplamiento 300 y los objetivos 510 pogo y los conectores 516 de resorte en el dispositivo 220 se puede usar para proporcionar una conexión segura para el dispositivo 220 en el acoplamiento 300. La disposición 400 de guía de luz se ajusta a presión en el cuerpo principal del acoplamiento 300 desde la parte inferior de la lámina 700 de retención. Las partes 406 más superiores de algunas o todas las guías 402 de luz pueden ensancharse hacia afuera o ser troncocónicas o similares para acoplarse con partes de forma correspondiente alrededor de los orificios 316 pasantes de la pared 312 de base del acoplamiento 300, para retener así la disposición 400 de guía de luz en estrecho acoplamiento con el acoplamiento 300.

La Figura 12 muestra un ejemplo de una parte de una disposición 900 de medición para adaptarse a un cuerpo de animal para medir cambios en la concentración de un cromóforo en el cuerpo de animal. Este ejemplo tiene la forma de una gorra o un arnés para llevar en la cabeza del sujeto. Son posibles otras configuraciones y disposiciones. Por ejemplo, la disposición 900 de medición puede tener la forma de una funda para ajustarse sobre una extremidad o una lámina más simple para colocarse o envolverse alrededor de alguna otra parte del cuerpo.

La disposición 900 de medición tiene una parte 700 en forma de lámina. (Una parte de esto corresponde al miembro de retención o lámina 700 discutido con referencia a la Figura 11 anterior). La parte similar a una lámina 700 puede ser convenientemente un tejido flexible y estirable. Un ejemplo es el neopreno.

Una serie de acoplamientos 300 para recibir dispositivos 220 están dispuestos sobre el miembro 700 en forma de lámina. Los acoplamientos 300 se encuentran en posiciones que corresponden a la (s) región(es) a estudiar. En este ejemplo, los acoplamientos 300 están dispuestos para cubrir toda la corteza del sujeto (humano). Cada conexión 300 está asegurada al miembro 700 en forma de lámina en este ejemplo sosteniendo primero la placa 800 de respaldo contra el interior del miembro 700 en forma de lámina. Como se muestra más claramente en la Figura 11, las placas 800 de respaldo tienen una serie de proyecciones verticales o pasadores 802 que pasan a través del miembro 700 en forma de lámina. Se pueden proporcionar orificios 704 correspondientes en el miembro 700 en forma de lámina para recibir los pasadores 802. Además, también se pueden proporcionar orificios 706 correspondientes a las guías 402 de luz en el miembro 700 en forma de lámina. Los acoplamientos 300 se empujan hacia arriba contra las respectivas placas 800 de respaldo desde el exterior del miembro 700 en forma de lámina. Los pasadores 802 de las placas 800 de respaldo se reciben y bloquean contra los rebajes proporcionados en los acoplamientos 300, por ejemplo, en una conexión de ajuste a presión. La disposición 400 de guía de luz para cada dispositivo 220 se ajusta a continuación a presión en el cuerpo principal del acoplamiento 300 desde la parte inferior del miembro 700 en forma de lámina, pasando las propias guías 402 de luz a través de orificios 804 correspondientes en las placas 800 de respaldo.

En el ejemplo que se muestra, un cable 910 de múltiples conductores, que actúa como un bus, conecta cada acoplamiento 300 al siguiente acoplamiento 300 a su vez. Esto permite que todos los dispositivos 220 recibidos en uso en los acoplamientos 300 se controlen desde un solo bus o cable 910 eléctrico. Esto significa que la cantidad de cableado eléctrico necesario en la matriz de imágenes se reduce en gran medida, lo que mejora nuevamente la relación señal-ruido. Sin embargo, son posibles otras disposiciones para las conexiones de datos y energía a y entre los dispositivos 220, como se ha analizado anteriormente. El cable 910 puede estar ubicado, por ejemplo, encima del material del miembro 700 en forma de lámina o intercalado entre dos capas del miembro 700 en forma de lámina.

Cabe señalar que no todos los acoplamientos 300 tienen que llenarse con un dispositivo 220. Además, la configuración de los acoplamientos 300 que se llenan con los dispositivos 220 se puede variar, opcionalmente sobre la marcha durante una investigación, para variar la imagen y la naturaleza de la imagen que se puede obtener.

Por lo tanto, esta disposición proporciona una disposición 900 de medición que es flexible y (razonablemente) cómoda para el sujeto de cualquier estudio. Se puede usar una gran cantidad de dispositivos 220, lo que mejora la profundidad y la calidad en general de las mediciones e imágenes que se pueden obtener. La disposición de los dispositivos 220 puede cambiarse fácil y rápidamente. La disposición 400 de guía de luz para cada dispositivo 220 puede retirarse fácilmente, por ejemplo, para su limpieza durante el uso en un sujeto particular o antes de su uso en un sujeto diferente, y/o reemplazarse.

En un ejemplo, el cable 910 multiconductor de bus en serie eléctrico se termina en un módulo "vástago" que se posiciona en la parte posterior de la disposición 900 de medición. Este módulo STEM puede contener un circuito que convierte el bus para los dispositivos 220 (que puede ser, por ejemplo, un bus RS 485) en un bus USB, que permite una conexión simple de la matriz de formación de imágenes proporcionada por la disposición 900 de medición a una PC portátil adecuada, que proporciona energía, control y recopilación de datos para toda la matriz de formación de imágenes.

En otro ejemplo, el módulo de conexión a la disposición 900 de medición se conoce como un "centro" y proporciona más funcionalidad que un módulo "vástago". (Una unidad base o centro 160 similar se discutió anteriormente en relación con el ejemplo que se muestra en la descripción general en la Figura 1). Dicho centro puede contener baterías para proporcionar energía a la disposición 900 de medición. El centro proporciona nuevamente conversión de bus, en un ejemplo entre el bus (RS 485) 900 y un enlace inalámbrico adecuado (180 en la Figura 1) que a su vez se conecta a un PC portátil o similar (170 en la Figura 1). En un ejemplo, el centro también puede contener una tarjeta SD para el almacenamiento local de datos de imágenes. El centro puede tener una interfaz de usuario, que consiste, por ejemplo, en botones y LED, para permitir el control y la supervisión de las funciones básicas por parte del usuario. En un ejemplo, el centro también puede tener un puerto USB para permitir el funcionamiento conectado y una toma de corriente para permitir el funcionamiento continuo sin depender de la energía de la batería.

También se puede proporcionar una guía de luz para su uso con un aparato para medir cambios en la concentración de un cromóforo en un medio biológico usando al menos una fuente de luz y al menos un detector de luz, comprendiendo la guía de luz:

un núcleo interno;

un recubrimiento interno que rodea el núcleo interno; y

un recubrimiento externo que rodea el recubrimiento interno; en donde:

el núcleo interno es un polímero que es transparente a la luz emitida por la fuente de luz del aparato, el recubrimiento interno refleja la luz transmitida por la luz emitida por la fuente de luz del aparato, y el recubrimiento exterior es opaco a la luz que emerge del núcleo y el recubrimiento interiores de la guía de luz. En un ejemplo, el núcleo interno es silicona ópticamente transparente.

Además, también se pueden emplear modificaciones no descritas anteriormente sin apartarse del alcance de la invención, que se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un aparato (100, 900) de medición para ajustarse a un cuerpo animal para medir cambios en la concentración de un cromóforo en el cuerpo animal, comprendiendo el aparato (100, 900) de medición: una pluralidad de dispositivos (120, 220), teniendo cada dispositivo (120, 220) una fuente (123, 223) de luz para emitir luz hacia un cuerpo de animal al que se ajusta el aparato (100, 900) de medición en uso, un detector (125, 225) de luz para detectar la luz que regresa de dicho cuerpo de animal, y un controlador (126) de dispositivo para recibir señales y enviar señales a un controlador (160) principal; caracterizado por, un bus (150, 910) al que están conectados respectivamente los controladores (126) de dispositivos de la pluralidad de dispositivos (120, 220), dicho bus (150, 910) conecta cada dispositivo (120, 220) entre sí (120, 220) de manera lineal, comenzando en el controlador (160) principal, pasando a través de cada dispositivo (120, 220) y terminando en el dispositivo (120, 220) más alejado del controlador (160) principal.

2. Un aparato (100, 900) de medición según la reivindicación 1, en donde el bus (150, 910) es un bus compartido en forma de un único cable que tiene varios puertos de conexión a los que están conectados respectivamente los controladores (126) de dispositivo de al menos algunos de los dispositivos (120, 220).

3. Un aparato (100, 900) de medición según la reivindicación 2, en donde el bus compartido es un bus de comunicación en serie compartido.

4. Un aparato (100, 900) de medición según la reivindicación 2 o la reivindicación 3, en donde al menos uno de los dispositivos (120) tiene un conector (132) para conectar de forma extraíble el dispositivo (120) al bus compartido.

5. Un aparato (100, 900) de medición según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, en donde al menos uno de los dispositivos (220) está conectado al bus (150, 910) compartido mediante conductores (310) flexibles.

6. Un aparato (900) de medición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, el aparato (900) de medición estando configurado para ser usado en la cabeza de un usuario.

7. Un aparato (100, 900) de medición según la reivindicación 6, el aparato teniendo la forma de un arnés para la cabeza.

8. Un aparato (900) de medición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, comprendiendo una pluralidad de acoplamientos (300) cada uno para recibir de forma extraíble un dispositivo (220) respectivo.

9. Un aparato (900) de medición según la reivindicación 8, en donde al menos algunos de los acoplamientos (300) comprenden un conector eléctrico para realizar una conexión entre el bus (910) y el controlador (126) de dispositivo de un dispositivo (220) recibido en el acoplamiento (300).

10. Un aparato (100, 900) de medición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en donde la fuente (123, 223) de luz de al menos un dispositivo (120, 220) está dispuesta para emitir luz infrarroja cercana.

11. Un aparato (100, 900) de medición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en donde cada uno de la pluralidad de dispositivos (120, 220) comprende al menos dos fuentes (123, 223) de luz en donde una primera fuente (123, 223) de luz está dispuesta para emitir luz de una primera longitud de onda y una segunda fuente (123, 223) de luz está dispuesta para emitir luz de una segunda longitud de onda que es diferente de la primera longitud de onda.

12. Un aparato (100, 900) de medición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, cada uno de la pluralidad de dispositivos (120, 220) comprendiendo:

un convertidor de corriente a digital para el detector (125, 225) de luz, el convertidor de corriente a digital que tiene un amplificador de transimpedancia y un convertidor de analógico a digital, en donde:

13. Un aparato (100, 900) de medición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, cada uno de la pluralidad de dispositivos (120, 220) comprendiendo un sustrato donde están dispuestos la fuente (123, 223) de luz, el detector (125, 225) de luz y el controlador (126) de dispositivo, el sustrato siendo transparente a la luz emitida por la fuente (223) de luz.

14. Un aparato (100, 900) de medición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, cada uno de la pluralidad de dispositivos (120, 220) comprendiendo una pluralidad de guías (140, 402) de luz, en donde: una primera guía (140, 402) de luz está dispuesta para guiar la luz desde la fuente (123, 223) de luz a un cuerpo animal; y,

una segunda guía (140, 402) de luz está dispuesta para guiar la luz desde dicho cuerpo de animal hasta el detector (125, 225) de luz.

15. Un aparato (100, 900) de medición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, comprendiendo:

un controlador (160) principal para enviar señales a y recibir señales de los dispositivos (120, 220); y, una conexión dispuesta entre el controlador (160) principal y al menos uno de los dispositivos (120, 220), estando dispuesta la conexión para retransmitir señales entre el controlador (160) principal y los dispositivos (120, 220), incluyendo las señales al menos una de las instrucciones de intensidad de fuente de luz, señales de reloj y señales de datos;

el controlador (160) principal está dispuesto para generar un reloj del sistema e iniciar la comunicación con los dispositivos (120, 220).