JP2008522145A - 光源内における出力信号の不安定度を測定するための方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
分光光度器械は、演算装置、アパーチャ422を備えた生体組織係合表面404を有するプローブ402、及び測定光信号を生じ、かつ第一光路420を介してプローブに光学結合された光源を備えて構成される。部分反射第一反射部材430はプローブ内に設置され、また、測定光信号の第一部分を生体組織アパーチャへ反射し、かつ第一反射部材を介して測定光信号の第二部分を送信するために設置されたおよそ楕円形輪郭を有する。第二反射部材456はプローブ内に設置され、かつ、第一反射部材を介して送信された測定光信号を反射するために設置されたおよそ楕円形輪郭を有する。第二光路428は、生体組織サンプルを介して送信された光信号を受信するためにプローブ内に配置された遠位の末端、及び演算装置に結合された近位の末端を有する。
Description
本発明は、測定を主とする光分野、特に、光源内における出力信号の不安定度を測定し、かつ、補正するための方法及び構造体に関する。
分光計が、生体組織の特性を測定するための道具として脚光を浴びてきた。図示することによってのみ、このタイプの装置の操作を、先行技術の図1を参照しながら簡単に記述する。図示されるように、器械は、光ファイバー16によって電子装置パッケージ14に取り外し可能に接続された、光プローブ12を含んでいた。電子装置パッケージ14は、コネクタ18、検出器20、演算装置/コントローラ22、及び、ディスプレイ24を含んでいた。操作において、プローブ12は測定、乃至、分析されるべき生体組織上に配置された。プローブ12は、光ファイバー16及びプローブコネクタ26を介して電子機器に連動された。次に先行技術の図2を参照すると、多くの異なる波長(例えば、800、760、720、680、及び530nm)を発生するために、プローブコネクタ26は、発光ダイオード(LEDs)乃至、他の光源30、32、24、26及び38を含んでいた。生体組織の特性を測定するために使用された光は、送信光ファイバー40、42、44及び46によってプローブ12に係合された。プローブ12の生体組織係合表面から、測定される生体組織へ送信された後、光は、受信光ファイバー48の末端において収集される前に、生体組織を通って進んだ。この収集された光(測定光信号)は、その後、プローブコネクタ26及び電子装置パッケージコネクタ18を介して器械14へ送信された。各測定光信号と一致する基準光信号(即ち、基準光信号は組織を通って送信されなかった)もまた、電子装置パッケージコネクタ18へ送信された。光プローブ12は、特許文献1に非常に詳細に記載されている。
電子装置パッケージ14によって受け取られた、収集された測定光信号、及び基準光信号は、重要な各波長におけるこれら光信号の典型である電気信号を生じる検出器20に送信された。演算装置/コントローラ22は、その後、測定された生体組織パラメータ(例えば、飽和酸素レベル(StO2))の典型であるデータを生じるために、これらの信号を演算した。測定の読み取りは、ディスプレイ24上に視覚的に表示された。生体組織パラメータデータを計算するために使用されたアルゴリズムは公知であり、かつ、特許文献2に記載されている。
器械14によって続いて成される測定の精度を上昇するために、較正処置が典型的に行われた。分光光度タイプの器械を較正するための、方法及び装置が公知であり、前記の特許文献2に開示されている。例えば、較正は、図1に示されるように、較正装置50上にプローブ12を設置することによって成し遂げられた。較正装置50は、光分散材料で詰まったハウジングを含んでいた。光分散材料は大まかに、リファレンススペクトルを備えるために、スペクトルに関してフラットである(即ち、全ての光を同じ程度に反射する)。Zotefoams社から入手可能のPlastazote LD45のような白色ポリエチレンフォームが、この目的に使用され得た。
前記のタイプの分光光度器械の一つの構成は、重要な各波長のために、測定光信号を検出するための光電子増倍管(PMT)、及び、較正認識信号(又は、周辺光)を検出するための光ダイオードを含む。PMTs及び光ダイオードが装着された光学ベンチの温度制御の維持を助け、かつ、それによって送信シグナルのドリフトを軽減するために、電子パッケージ内において熱電気冷却機が含まれ得た。
この装置と接続するのに使用されたプローブコネクタ26は、コネクタ26内において発生された基準信号を有する実施形態を示す、先行技術図2中に図示されている。示されるとおり、プローブコネクタ26は、800、760、720及び680nmにおいて測定光信号を発生するために、30、32、34、及び36の4つのLEDを含んだ。これらLED各々からの光信号は、分離測定信号送信ファイバー40、42、44、46によってプローブ12に係合された。分析される生体組織を通って送られ、かつ、プローブにおいて収集された後、測定光信号は、測定信号受信ファイバー48によってプローブコネクタ26に係合され返される。測定信号受信ファイバー48の末端は、電子パッケージ14のコネクタ18内のソケットと接続するために装着されたサンプルはめ輪52におけるプローブコネクタ48内に存在した。光プローブ12については、「使い捨て生体組織プローブチップ」という題の米国特許出願及び特許文献1に非常に詳細に記述されている。
基準光信号もまた、プローブコネクタ26によって備えられた。基準光信号は各LEDからの光の一部分を含んでおり、かつ、収集される前にプローブ12から送られていなかった。図2に示された実施形態において、各測定光信号源LED30、32、34、36から、基準ファイバー取り付けはめ輪64に装着された光分散材料で形成された光混合器/減衰器62へ各々延在する、基準光信号送信光ファイバー54、56、58及び60によって、基準光信号が収集された。基準信号送信ファイバー54、56、58、60は、基準信号受信ファイバー66に繋がる光分散材料における取り付けはめ輪64内で収集された。各LEDから受信された基準光は混合器62において混合され、かつ、基準信号受信ファイバー66を介して送信された。基準信号受信ファイバー66の末端は、電子パッケージ14のコネクタ18内のソケットと接続するために装着された基準はめ輪68におけるプローブコネクタ26内に存在した。
生体組織を介して送信された場合に著しく減衰したので、コネクタ26における測定光信号の強度は、非減衰基準光信号の強度よりもはるかに小さいものであった(例えば、約100万倍小さい)。同一の光電子増倍管利得で検出可能にする、基準と測定信号単位を合わせるために、基準信号は混合器62において減衰された。基準信号の減衰は、中央に設置された基準信号受信ファイバー66から等距離の測定信号送信ファイバー54、56、58、60に位置する反射モードによって得られた。光学的に透明なエポキシ基質(例えば、EpoTech301:エポキシテクノロジー社製、マサチューセッツ州ビレリカ)中の光分散材料(例えば、酸化チタン:アルドリッチ社製、ウィスコンシン州ミルウォーキー)の濃度は、混合器62内で適切な減衰レベルを備えるために調節されてきた。プローブコネクタ26はまた、各LED30、32、34、36及び38に対して、好ましくは14ピン電気コネクタ72及び光ファイバー取り付けはめ輪74を有し、コネクタ72に繋がるPCボード76において各LEDが設置された。LED38は、較正認識送信ファイバー78に接続された較正認識信号LEDであった。ファイバー40、42、44、46条の矢印は「プローブチップへ」を示し、一方ファイバー48条の矢印は「プローブチップから」を示すことが理解される。
コネクタラッチ構造(図示されず)が、電子パッケージ14におけるコネクター18の一致するソケット(図示されず)に対して、プローブコネクタ26のサンプルはめ輪52及び基準はめ輪68を留めた。ラッチコネクタ構造は、特許文献3中に詳細に記述されている。
空間的に分離された路におけるコネクタ18において受信される基準光信号、及び測定光信号(サンプル光信号としても参照される)は、レンズ又は他の光学素子によって平行にされ、かつ、シャッター及び路移動光学素子80(先行技術図3)に向かった。シャッター及び路移動光学素子80は、選択的に、かつ、代替的に信号を、検出器20(光学ベンチ)へ向かう共通の路の中へ進めた、或いは収めた。シャッター及び、路移動光学素子80の一実施形態を図3中に図示されている。図のとおり、30°ステッパー電動機87は、矢印86で示されているように不透明な羽根部84を駆動し、かつ、演算装置/コントローラ22によって制御された。ステッパー電動機87は、基準光信号、及び測定光信号の一つを選択的に遮断し、かつ、他の一つを路移動光学素子80へ送信するために、羽根部84を配置した。矢印88は、平行にされたLED基準光路を示し、一方、矢印90は平行にされた測定/サンプル光路(プローブ12からの)を示した。
図示された実施形態において、路移動光学素子80は、測定光路94内において45°接合(ビーム分割)反射部材92を含んだ。この結合反射部材92は、矢印96で示されたように、測定光信号の大部分(例えば98〜99%)が検出器20(図1参照)の方へ向かって反射部材92を通り抜けることを可能にした。その際、残り(例えば1〜2%)は検出器20から反射された(即ち、矢印98で示されるように、遮断された)。基準光路102内の45°反射部材100は、測定光信号が初期に進められた側面と反対側にある、結合反射部材92の側面上において、基準光信号が反射された。基準光信号の大部分は、それから結合反射部材92を通り抜けたであろう、一方で、少量(例えば1〜2%)は、測定光信号のように、同様の光路96に沿って検出器20(図1参照)に反射されたであろう。測定光信号、及び基準光信号は、それによって同様の路96上において進められた、或いは収められ、かつ、共通の検出器へ進められた。演算装置/コントローラ22(図1参照)からの制御信号に答えて、ステッパー電動機87は、基準光信号、又は測定光信号の一つを遮断するために不透明な羽根部84を配置したであろう。他の基準光信号、及び測定光信号は、それから、検出器20へ送信されたであろう。この光学素子の配置もまた、基準光信号の強度を減衰された、それによって検出器20のPMTsは飽和しなかったであろう。
先行技術図4は、先行技術図1中に示され、かつ、前記の器械10又は、電子パッケージ14内において使用するための検出器20の図である。矢印104で示された、直径約5mmの平行にされた光ビーム(基準、又はサンプル(測定)光信号のいずれか)が、光学軸108から30°ずれた位置に配置された800nm二色性反射部材106の前面に送信された。780nmよりも長い波長を有する光の約90%が、第一光電子増倍管(PMT)センサー110で反射され、そのPMTセンサー110は、PMTセンサー110の前に配置された、半値全幅(FWHM)の800nmバンドパスフィルター(+/−10nm)を有した。
780nmよりも短い波長を有する光の約80%が、光学軸108から25°ずれた位置に配置された760nm二色性反射部材112の前面へ、800nm二色性反射部材106を介して送信された。740nmよりも長い波長を有する光の約90%が、第二PMTセンサー114で反射され、そのPMTセンサー114は、PMTセンサー114の前に配置された760nmバンドパスフィルター(+/−10nmFWHM)を有した。740nmよりも短い波長を有する光の約80%が、光学軸108から30°ずれた位置に配置された720nm二色性反射部材116の前面へ、760nm二色性反射部材112を介して送信された。700nmよりも長い波長を有する光の約90%が、第三PMTセンサー118で反射され、そのPMTセンサー118は、PMTセンサー118の前に配置された720nmバンドバスフィルター(+/−10nmFWHM)を有した。700nmよりも短い波長を有する光の約80%が、光学軸108から30°ずれた位置に配置された680nm二色性反射部材120の前面へ、720nm二色性反射部材116を介して送信された。660nmよりも長い波長を有する光の約90%が、第四PMTセンサー122で反射され、そのPMTセンサー122は、PMTセンサー122の前に配置された680nmバンドパスフィルター(+/−10nmFWHM)を有した。660nmよりも短い波長を有する光の約80%が、光ダイオードの前に配置された600nm短路フィルター(約400nm〜600nmの送信された光)から構成される検出器ブロックへ、680nm二色性部材120を介して送信された。この検出器は、周辺光の存在、及び/又は、較正材料認識信号(530nmLEDエミッタ)を測定するために用いられた。較正材料認識信号、及び、その使用方法については、特許文献4中に記載されている。
器械によって較正手順が行われいてる間、及び、測定の較正に接続して使用された各PMTに対して(前記実施形態においては4つのPMT)、プローブ(即ち、ベースラインサンプル)から受け取られた測定信号と基準信号(即ち、ベースライン基準)の両方にベースラインの読み取りが確立された。これらの較正測定、及び基準ベースライン信号(各PMTに対する)は、前記シャッター及び、路移動光学素子80を介して得られ、かつ、メモリー(分離して示されていない)内に保管され、測定較正アルゴリズムにおいて実際に使用された。
先行技術図5は、光プローブ130を図示しており、光プローブ130は、前記特許文献2において示された器械と接続した状態で使用され、かつ、光混合器132を含んだ。プローブ130は、多数の光ファイバー136、138及び140を支持するための差込134、内部に差込134が設置されているハウジング142、及びハウジング142に取り外し可能に設置された使い捨てエラストマーチップ(図示せず)を含んだ。光ファイバー136は、混合ファイバー144において末端部を成し、かつ、ハウジング142とケーブルハウジング146内の器械の間に結合された。プローブ130の図示された実施形態は、器械からの様々な波長の光(狭いバンド幅のLEDによって備えられた)がプローブ130へそれを介して送信された、4つの送信ファイバー136を有した。送信ファイバー136の末端は、はめ輪148内において封印された。光混合機132は、プローブ130のファイバーはめ輪148と生体組織対向表面150の間に配置された光ファイバー144の一区画であった。光混合機132は、その入力側において、個々の送信ダイバー136から光を受け取った。光混合機132は、その出力側において発信された光の均一化を高め、かつ生体組織に送信した。光の各波長が生体組織の同様の体積を介して進むことを可能にしながら、光の各波長が混合機132のファイバー144の全断面領域に渡って散乱された。
図示のとおり、送信ファイバー136は曲げられ、又は生体組織対向表面150に対して90°の方向に向くように形成された。送信ファイバー136の末端から発信された光の様々な波長は、混合機132のファイバー144内で混同され、かつそれによって、生体組織対向表面150におけるファイバー144の表面領域を通って散乱された。図示のとおり、受信ファイバー138及び較正認識ファイバー140も、プローブ130の生体組織対向表面150において末端部を成す末端を有した。受信ファイバー138は、検査される生体組織を介して進んだ光を収集し、かつ、演算装置へ収集した光を送信した。較正認識ファイバー140から発信された光は、較正処理を制御するための器械によって用いられた。
典型的な先行技術器械は、光を生体組織上に向けるために、プローブ内の光ファイバーを曲げることによって測定光信号を生体組織サンプルへ向けた(図5参照)。光ファイバーに対する典型的な最小推奨曲げ半径はファイバー直径の20倍であり、この数字は光ファイバーの種類によって大きく変化し得る。この推奨曲げ半径よりも小さい光ファイバーの曲げ又は形成は、信号を弱める、光信号の損失、温度に敏感になる、及びファイバーの損傷という結果をもたらす。しかしながらプローブ内の所望の空間制限は、光ファイバーの最小推奨曲げ半径を収容するためには一般的に適していない。一般的に、より小さいサンプル領域及び/又は、より小さい検査対象に従事するために、より小さな大きさのプローブが必要とされ、かつ、検査対象にとってより快適であまり侵入しないことが考慮される。その結果、先行技術器械は光ファイバーの最小推奨曲げ半径を収容するには充分に大きいか、光ファイバーのオーバーベンディングによる光信号の質低下のいずれかをもたらした。
試験下で生体組織の表面に光をもたらすための従来技術構造が機能している一方で、LEDsと生体組織の間の路において高い信号損失に遭遇した。更に、所望の全光路を作成するために著しい製造努力と部品費用をこうむった。また、光源波長におけるドリフトを補正するために、較正処理が定期的に繰り返されねばならなかった。
更に、先行技術器械にとって、測定位置が基準及び測定信号強度の比較によって制限される。光源に配置された分配ファイバーによって、基準信号は光源における光信号を取り込んだ、それによってファイバー内の光は二つの異なる場所へ進んだ。
その発明の技術的な課題は、基準光信号に対する測定光信号の厳密な比較を可能にする分光光度器械に対し、フィードバックシステムを備えることである。
本課題は、請求項1に係るフィードバックシステムによって解決される。
本発明は、分光光度器械の出力信号の不安定度を測定するためのフィードバックシステムである。本システムは、プローブ、第一光路及び第二光路を含む。プローブはそこを介して延在する第一アパーチャを有する生体組織係合表面を有する。第一光路は光源に対して光学結合可能な近位の末端を有し、かつ、測定光信号のビームを生体組織サンプルへ運ぶための第一アパーチャに光学結合した遠位の末端へ延在している。第二光路は、第一光路の測定光信号の一部分をサンプルとして抽出するための第一アパーチャに隣接した第一光路と光学結合した遠位の末端を有し、かつ、演算装置へ結合可能な近位の末端へ延在している。本発明は生体組織に入る光のより良い示度を備えている、というのは、基準信号が生体組織へ送られる実際の信号から取られるからである。これは見返りに、より精密な検査結果を見込む。本発明に係るフィードバックシステムは、フィードバック信号を用いて作成される調整に対し、より厳密なフィードバック信号をもたらす。
第一光路の遠位の末端の光学結合は、光源からの光が部分的又は完全に光路に伝達することを可能にする。第二光路と第一光路間の光学結合は、第一光路を通って送られた光の一部分が第二光路に入ることを可能にする。第一及び第二光路は、好ましくは光を送信するために光ファイバーを備えて構成する。本光ファイバーは、中断されない光ファイバー、又は光ファイバーの二区画間の異なる媒体を通って光が進む、中断された光ファイバーの幾つかの区画を備えて構成する。本発明に係るフィードバックシステムは、特に、出力信号の不安程度を測定するために適している、というのは、演算装置にトランスファーバックされる基準信号が、光源に近い測定光ビームの分裂ではなく、むしろ測定領域に近いからである。従って、光源から測定領域までの送信中に、光信号におけるあらゆる変化が、測定光ビーム及び基準光ビーム中に存在する。これら変化は、測定光信号と基準光信号間の比較に影響しない。
図6は分光光度器械200の構成図であり、本発明の一実施形態により生体組織を介して送信された光の吸収を測定することによって、生体組織サンプルにおける第二生体組織発色団に対する第一生体組織発色団の相対的な濃度を測定するためのものである。光プローブ202は、コネクタ208を介して電子パッケージ206に取り外し可能かつ実施可能に結合される。電子パッケージ206は、演算装置/コントローラ210、ディスプレイ212及び光源214を含む。光源214は、多くの異なる波長(例えば、800、760、720及び680nm)において光を発するためにLEDs又は他の光源を含んでも良い。光源214からの測定光信号は、プローブ202内に包含された運搬光路220へ、コネクタ208を通って移動する。測定光信号は、コネクタ208からプローブ202の生体組織係合表面204まで、運搬光路220を通って移動し、かつ生体組織サンプル内に入る。測定光信号の基準信号部分は、運搬光路220を介して基準光路228内へ移動した後(即ち、基準光信号は生体組織サンプルを介して送信されていない)、進路を変える。生体組織サンプルを介して移動した測定光信号を含む光信号は、生体組織係合表面204において収集され、かつプローブ202を通る帰光路224に沿って移動する。基準光路228及び帰光路224からの光信号は、コネクタ208に沿って電子パッケージ206まで移動する。電子パッケージ206によって受け取られた収集光信号及び基準光信号は、演算装置/コントローラ210によって、測定された生体組織パラメータ(例えば、飽和酸素レベル(StO2))を表すデータを生じるために使われる。次にデータはディスプレイ212上に表示される。基準光信号もまた、演算装置/コントローラ210によって、光源214の出力信号の不安程度を測定するために用いられる。
本発明によると、分光光度器械用プローブはプローブハウジング202を備えて構成され、そのプローブハウジングは、プローブハウジングを介して延在する第一及び第二アパーチャ222、226を備えた生体組織係合表面204を有している。第一光ファイバー216、316、416及び第一反射手段230、330、430は、第一光ファイバーの光を第一アパーチャ222、322、422及び第二反射手段へ向け、第二反射手段は、光をフィードバック光ファイバー268、368、468へ向ける。更に本発明に係るプローブは、第二アパーチャ226、326、406から光信号を収集するための光受信手段を備えて構成される。これらプローブの実施形態は、図6中において7a、7b、8、9、10及び11で示されている。様々な実施形態を以下に詳細に記す。
図7Aは、本発明の一実施形態に係る図6のプローブ202及びコネクタ208の一部分を図示している。プローブ202は、生体組織係合表面204を含むプローブハウジング203を含む。生体組織係合表面204は、生体組織係合表面204を通って延在している第一運搬アパーチャ222及び第二帰アパーチャ226を備える。運搬アパーチャ222及び帰アパーチャ226はそれぞれ、生体組織サンプルへの測定光信号の運搬及び生体組織サンプルからの光信号の収集を可能にする。
プローブハウジング203は、コネクタ208の遠位の末端を受け入れるためにプローブハウジング203を通って延在しているコネクタアパーチャ205を備える。一実施形態において、コネクタ208は接着剤、クリップ又は他の適した手段によってハウジング203と結合している。他の実施形態によると、コネクタ208は、プローブハウジング203と一体化して構成される。更に他の実施形態によると、コネクタ208は、プローブハウジング203と取り外し可能に結合される。
コネクタ208は、光源214からプローブハウジング203へ測定光信号を送信するために光源214に結合された少なくとも一つの送信光ファイバー216を含む。光ファイバー216のような光ファイバーを光源214のような光源に結合するための仕組みは、ここでは具体化されていない「光源構造」という題の米国特許出願中に記述される。一実施形態によると、多数の光源214からの様々な波長の測定光信号は、電子パッケージ206内において互いに結合され、かつ単一送信光ファイバー216に沿ってプローブ202へ移動する。他の実施形態によると、個々の又は多数の送信光ファイバー216が各光源214に結合している。光ファイバー216の遠位の末端216aは、コネクタアパーチャ205を介してプローブハウジング203内へ延在する。送信光ファイバー216は、プローブハウジング203内において生体組織係合表面204の面とほぼ平行な角度で延在する。
図7Aの運搬光路220は、送信光ファイバー216の遠位の末端216aに隣接して配置された反射表面232を有する反射部材230を含む。反射部材230は、送信光ファイバー216の遠位の末端216a及び生体組織係合表面204の表面に相互に関連して配置され、それによって送信光ファイバー216の遠位の末端216aに存在する測定光信号は反射表面232に当たり、生体組織係合表面204内の運搬アパーチャ222を介して、かつ生体組織サンプル表面上で反射される。一実施形態によると、反射部材230の第一部分233は、送信光ファイバー216の遠位の末端216a及び生体組織係合表面204に対して約45°の角度で配置される。
稼動において、測定光信号のおおまかに円状のビームは、送信光ファイバー216の遠位の末端216aを出て、矢印238によって示されるように、ビームの第一領域が反射部材230の第一部分233において反射表面232から反射される。反射された測定光信号のビームは、運搬アパーチャ222を介して生体組織サンプル上へ向けられる。一実施形態によると、反射された測定光信号は、生体組織サンプル表面に対して約70°〜約110°の角度において生体組織サンプル上に向けられる。他の実施形態によると、測定光信号は、生体組織サンプルの表面に対しておよそ垂直な角度配置で生体組織サンプル上に向けられる。
一般的に、生体組織サンプルの表面に対しておよそ垂直に生体組織サンプル上に測定光信号が向けられるのが好ましい。そのような相対的配置は、全ての測定光信号が生体組織サンプルを介して同一距離に移動するという可能性を増加させる。本発明に係るプローブ202は、送信光ファイバー216を曲げることよりもむしろ、測定光信号ビームを反射することによって、生体組織サンプルの表面に対して垂直な角度で生体組織サンプル上に測定光信号を向ける。プローブハウジング203は、典型的には少なくともファイバー直径の20倍である光ファイバー216の最小曲げ半径を収容する必要が無い。反対に、プローブハウジング203は、プローブハウジング203内に突き出ている送信光ファイバー216の直径を収容する必要があるのみである。本発明の実施形態に係るプローブハウジング203は、先行技術プローブよりも小さい、又は代替としてプローブハウジング203内に於いて他の構成部品に対して空間の増加をもたらす。測定光信号の質もまた、送信光ファイバー216の過大な曲げを減じることによって改良される。本発明に係るプローブ202もまた、送信光ファイバー216が曲げストレスにさらされなくなるので、修理の必要性がより少なくなり、また、故障又は入れ替えの必要性がより少なくなる。
帰光路224は、収集された光信号をプローブ202から電子パッケージ206へ返すために、帰アパーチャ226及び帰光ファイバー218に隣接して配置された反射部材250を含む。生体組織サンプルを介して送信された測定光信号を含む光は、反射部材250の反射表面251上で反射され、かつ、帰ファイバー218の遠位の末端218aの方へ向けられる。反射表面251は、帰ファイバー218の遠位の末端218a上で反射された光信号を絞る又は焦点を合わせるために湾曲した輪郭を有する。収集された光は、コネクタ208内において帰ファイバー218を介して、電子パッケージ206へ送信される。このようにして運搬光路220の構造と同様に、帰ファイバー218は、生体組織サンプルを介して送信された光信号を収集するために曲げられる必要はない。減少されたサイズ及び輪郭を有するプローブ202は、従って、もたらされる。他の実施形態(図示されず)によると、第一反射部材230に関して記載されたように、反射部材250はおおまかに平坦である。
反射部材230には、更に第一部分233に対して斜めに形成された第二部分236が備えられる。第二部分236は、測定光信号をフィードバック光路228へ反射するように形成される、又は配置される。送信光ファイバー216からの測定光信号ビームが反射部材230へ向けられるので、測定光信号ビームの第二領域は、矢印240で表されたように、反射部材230の第二部分236で反射される、それによって第二領域240の測定光信号は第一領域238の測定光信号から分かれ、フィードバック光路228へ向かう。第二領域240の測定光信号は総体的に、測定光信号の約1〜20%に相当する。
フィードバック光路228は、フィードバック光ファイバー268の遠位の末端268aと結合された拡散部材266を含む。本実施形態において、拡散部材266は、大容量媒体を備えて構成され、かつ、フィードバック光信号を受信するために配置された第一表面270及びフィードバック光ファイバー268の遠位の末端268aと光学結合された第二表面272を有する。拡散器266が第一表面270と第二表面272の間において先細になるように、第一表面270はおおまかに第二表面272よりも広い表面積を有する。拡散部材266は、第一表面270において測定光信号の分割された又はフィードバックされた部分を受信するために、かつ、第二表面272においてそれらをフィードバック光ファイバー268に送信するために配置された。このようにして、フィードバック光ファイバー268の直径に一致するように、フィードバック光信号のビーム直径は、拡散部材266の第一表面270と第二表面272の間で減じられた。この特徴は、フィードバック光信号ビームとフィードバック光ファイバー268の遠位の末端268aの直径の間におけるサイズの違いを埋め合わせる。一実施形態によると、第一表面270はおおまかに凸形状を有するために外に向かって湾曲する。第一表面270が湾曲することによって、第一表面270から基準光ファイバー268の遠位の末端268aへ基準光信号によって移動された距離は、基準信号が第一表面270にあたる場所にかかわらず、大まかに一致する。
拡散部材266は、結合効率又は第一表面270に当たる基準光信号の量に関する光ファイバー268に送信された基準光信号の量を、反射された基準光信号が拡散部材266に当たる角度及び第一表面270上における基準光信号の空間的配置とは無関係にする。言い換えれば、基準光信号が第一表面270のどこに又はどの角度で当たっても、およそ同一の光信号がフィードバック光ファイバー268へ送信される。
一般的に、測定光信号は生体組織サンプルを通って移動する際、著しく弱められる。これにより、帰光路224の収集された光信号の強度を決定するための又は収集された光信号を電気信号へ変換するための(図1に示されるように、演算装置/コントローラ22内で成されるようなもの)検出器は、測定光信号の初期信号強度のほんの約1%に従って信号強度を収容する必要がある。しかしながら基準光信号は、生体組織サンプル減衰に影響されず、およそ測定光信号と同様の信号強度を保持する。拡散部材266は更に、収集された光信号強度とおよそ同一になるように基準光信号の信号強度を弱めるために使用される。そうすることは、同様の又は類似の検出器を基準光信号と収集された光信号の両方に用いることを可能にする。その二つを比較することも容易になる、なぜならそれらはおよそ同様の強度だからである。一実施形態によると、拡散器266は基準光信号の約99%を減衰する。他の実施形態によると、拡散器266は、帰光路224によって収集された測定光信号とおよそ同様の信号強度に、基準光信号を減衰する。
様々な実施形態によると、拡散部材266は、一般的に光を拡散するために使われており、かつ光学部品製造業者から入手可能のタイプの乳色すきがけ拡散器でも良い。代替として、拡散部材266はホログラフィック又は、すりガラス拡散器もしくは散乱媒体であっても良い。
送信光ファイバー216、フィードバック光ファイバー268及び帰光ファイバー218を含む光ファイバーは、電子パッケージ206とプローブ202の間に延在しているコネクタ208内に包含される。一実施形態において、プローブ202とコネクタ208は一つに統一されており、かつ使い捨てユニットである。他の実施形態によると、コネクタ208の遠位の末端は、プローブハウジング203に対して取り外し可能であり、かつ結合可能である。選択的に、プローブ202とコネクタ208は、コネクタ構造によって結合された分離ユニットである。一実施形態によると、送信、帰、及び基準光ファイバー216、218、268は、アパーチャ205を介してコネクタ208からプローブハウジング203内へ延在する。他の実施形態によると、いかなる光ファイバーの組み合わせも、コネクタ208からプローブ202へ光信号を送信するための結合構造と連結する。
コネクタ208は、電気コネクタ、光学コネクタ、その二つの組み合わせ、又はRFリンク、IRリンク、又は他のワイヤレス連通構成のようなワイヤレスリンクであっても良い。コネクタ208は、プローブ202と電子パッケージ206の間で連通するために使用される。ワイヤレスコネクタが使用される場合、動力供給源は、プローブ202に動力を供給するためにプローブ202と共に使用されても良い。その動力供給源は、バッテリー、燃料電池、蓄電器、太陽電池又はそのようなものであっても良い。
図7Bは、拡散部材266の内部において使用するための本発明の他の実施形態に係る拡散部材280を示す。拡散部材280もまた、基準光信号の強度を減衰し、かつ、基準ファイバー結合効率を基準光信号の空間的及び角度非画一性と無関係にするために使用される。拡散部材280は、ガラスブロック284の第一表面282上に配置された表面散乱媒体281を含む。エポキシ本体286は、ガラスブロック284の反対側の第二表面288から基準光ファイバー268の遠位の末端268aへ延在する。反射された基準光信号が表面散乱媒体281に当たる際、おおまかに球形をした「クラウド」内部へ拡散する。基準光信号の信号強度は、「クラウド」の中心に近づくほど大きくなり、かつ、「クラウド」の周囲に向かって弱くなる乃至は減衰される。エポキシ本体286は、ガラスブロック284と類似の光伝達率を有する。エポキシ本体286は、表面散乱媒体281において拡散された基準光信号の「クラウド」と基準光ファイバー268の遠位の末端268aの間のスペーサーとして使用される。エポキシ本体286のサイズ及びそれによる表面散乱媒体281と基準光ファイバー281の遠位の末端268a間の間隔は、基準光信号の大部分の光線が基準ファイバー268によって上記のように適切な信号強度で受信されるように、選択される。
図8は本発明の他の実施形態に係るプローブ202を示す。基準光路228及び帰光路224は図7Aに関して記載されたとおりである。しかしながら運搬光路220は以下のように変更される。反射部材230′の第一部分233′は、第一部分233′の反射表面232′が大まかに楕円形を有するように、湾曲した形状に形成される。反射部材230′は、凹面側が送信光ファイバー216の遠位の末端216aに向くように配置される。前記のように、測定光信号ビームの一部分は矢印238で示されるように第一部分233′の反射表面232′に向き、かつ運搬アパーチャ222を介して生体組織サンプル上で反射される。第一部分233′の凹面は、生体組織サンプル上において反射される測定光信号ビームの焦点を合わせる又は絞る。第一部分233′は、送信光ファイバー216から外に向かって出る光ビームの全て又は大部分を十分に捕らえるために形成され、かつ配置される。
図9は本発明の他の実施形態に係るプローブ302の一部分を図示している。プローブ302は、前述のように、ハウジング303内のアパーチャ305を介してハウジング303内に送信及び帰光ファイバー316、318が延在するようにコネクタ308と結合された、生体組織係合表面304を有するプローブハウジング303を含む。プローブ302はまた、図7Aに関して記載されたのと同様に、送信光ファイバー316に結合された送信光路320、及び、基準光ファイバー318に結合された帰光路324を含む。送信光路320は、生体組織係合表面304内のアパーチャ322を介して生体組織サンプル上に測定光信号を反射するために、送信光ファイバー316に隣接して配置された第一反射部材330を更に含む。プローブ302は、送信光路320の測定光信号の一部分を捕らえるために、基準光路328を更に含む。基準光路328は、プローブハウジング303の第一反射部材330と生体組織係合表面304の間に入れられた第二反射部材342を含む。
第二又はフィードバック反射部材342は、反射表面343を有し、かつ、第一反射部材330で反射された後かつ生体組織サンプルに当たる前の測定光信号路において配置される。第二反射部材342は、頂点344を有するように大まかに三角形又は一つのパイ片のような形状である。第二反射部材342もまた湾曲表面輪郭に形成される、それによって凹形反射表面343が、基準光ファイバー368の遠位の末端368aに面する。
フィードバック反射部材342はハウジング303内に配置される、それによって頂点344は、第一反射部材330から生体組織サンプルの方へ向いた測定光信号の大まかに円形のビーム内のおよそ中心に置かれる。矢印346で表されるように、測定光信号ビームの第一領域は、第一反射部材330の反射表面332から、生体組織係合表面304内のアパーチャへ、更に生体組織サンプル上へ反射される。矢印348で表されるように、測定光信号ビームの第二領域もまた、反射表面330において反射されるが、第二反射部材342によって遮断される。第二領域348の測定光信号は、第二反射部材342において反射され、基準光路328へ方向転換する又は向かう。
一実施形態によると、反射部材342は、基準光ファイバー368の遠位の末端368a上における反射された基準光信号の焦点を合わせるために選択された、楕円形の輪郭を有する。他の実施形態によると、反射部材342は、基準光ファイバー368に結合された拡散部材366上における反射された基準光信号の焦点を合わせるために選択された、楕円形の輪郭を有する。反射部材342は、約36°の弧を広げるように回転する。そのように設計された反射部材342は、全測定光信号の約10%を方向転換する。捕らえられた光信号の、より大きな又は、より小さな比は、反射部材342の角度拡張を増加又は減少することによって、即ち、測定光信号ビームに対応する反射部材342によって形成されたパイ片形状のサイズによって成し遂げられ得る。選択的に、フィードバック反射部材342は、測定光信号を遮断するために、測定光信号が第一反射部材330において反射されるよりも前に、送信光ファイバー316の遠位の末端316aと第一反射部材330の間に入れられる。
いくつかの場合において、測定光信号は幾らか拡散され、かつ信号ビームに渡って均一に広げられる、一方他の場合において、測定光信号はビーム中央に集結される。第二反射部材342は、パイ片、又は測定光信号の円形ビームの楔形領域348の方向を変える。パイ片、又は楔形領域348は、測定光信号ビームの軸対称部である。本発明に係るフィードバック光路328は、測定光信号がビームの中心で集結されようとも、円周方向へ分散されようとも、有利に測定光ビームの軸対称サンプルを遮断する。一実施形態によると、第一反射部材330は図8に関して記述されたように、湾曲した形状を有する。
図10は、本発明の他の実施形態に係るプローブ402を示す。プローブ402は、前述されたように、送信及び帰光ファイバー416、418がハウジング403内のアパーチャ405を介してハウジング403内に延在するようにコネクタ408と結合された生体組織係合表面404を有する、プローブハウジング403を含む。プローブ402は、図7Aに関して記述されたように、帰光ファイバー418に結合された帰光路424を含む。
プローブ402は、送信光ファイバー416の遠位の末端416aに隣接して配置された反射表面432を有する第一又は運搬反射部材430を含む、運搬光路420を有する。反射部材430は、生体組織係合表面404内及び生体組織サンプル上へ運搬アパーチャ422を介して測定光信号を向けるために、送信光ファイバー416の遠位の末端416a及び、生体組織係合表面404の平面に相互に関連して配置される。一実施形態によると、反射部材430は、送信光ファイバー416の遠位の末端416a及び生体組織係合表面404に対して約45°の角度で配置される。第一反射部材430は図示のように湾曲又は前述のように平面でも良い。
本実施形態によると、第一反射部材430の表面432は部分的にのみ反射する。すなわち、矢印440で示されるように測定光信号の第一部分は、矢印442で示されるように測定光信号の第二部分が反射表面432を介して送信される間、上記のように、第一反射部材430を超えて基準光路428の中へ反射される。反射表面458を有する第二反射部材456は、第一反射部材430の他の側面において配置される。第二反射部材456は、反射表面458から基準光ファイバー468の遠位の末端468a上に向かって反射される測定光信号ビームの送信された部分を反射するために配置される。第二反射部材456は図示のように湾曲しても良く、又は、平坦な輪郭を有しても良い。基準光ファイバー468は前記のように、拡散部材466と結合した状態で図示されている。
第一反射部材430の部分反射表面432は、約250オングストロームの厚みを有するアルミニウムのコーティングから形成される。他の実施形態によると、コーティングは、例えば金又は銀のような金属材料、乃至電気絶縁体材料の多層コーティングである。一実施形態によると、部分反射表面432は、約40:1の反射/送信比を有する。他の実施形態によると、部分反射表面432の反射/送信比は約50:1である。一般的に、より高い反射/送信比が好ましい。更に、反射/送信比が全表面432に渡って、かつ、基準光信号が当たる角度に無関係に全波長に渡って一定であることが好ましい。一実施形態によると、特定の波長におけるコーティングの反射/送信比は、第一反射部材430の表面432に渡って約1.125%を超えるような変化はしない。他の実施形態によると、部分反射コーティングがスペクトル的に約0.25%以内の平坦であれば(即ち、反射/送信比が全波長に対しておよそ一定であれば)、反射/送信比は、一つのユニットから次のユニットまで約2〜5%の間で変化しても良い。更に他の実施形態によると、部分反射コーティングがスペクトル的に平坦でない場合、一つのユニットから次のユニットまでの反射/送信比の偏りは、約1%以内であるべきであり、かつ、表面432に渡るいかなる変化も約0.25%以内であるべきである。
測定光信号は、時々測定光信号ビームの中心付近で均等に分配されないことがある。測定光信号の非対称な分配の一つの原因は、送信光ファイバー416が不均整に束ねられたからかもしれない。非対称な分配の他の原因は、送信光ファイバー416とプローブ402の間の回転調整不良によって引き起こされるかもしれない。しかしながら、本実施形態に係るフィードバック光路428は、測定信号の全ビームをサンプル抽出する。フィードバック光路428は、ビームに渡る非対称な波長分配に関係なく生体組織サンプルに当たる測定光信号の全ビームをあらわすフィードバックサンプルを備える。
図7Aを大まかに参照すると、図11は第一アパーチャ220において生体組織サンプルへ測定光信号が運搬され、かつ第二アパーチャ228において収集されたパターンを図示している。測定光信号は、運搬スポット260で明示する生体組織サンプルへ当たる。測定光信号を含む光信号は、順番に受信領域262で明示する生体組織上の領域から収集される。受信領域262は、測定光信号が運搬スポット260と受信領域262の間において最小間隔X及び最大間隔Yを移動するように、運搬スポット260から間隔を置かれる。実線は、第一反射部材230、330が各々およそ平坦又は平面である図7A及び図9において示されたようなプローブに対する生体組織サンプルパターンを表す。破線は、第一反射部材230′及び430が各々湾曲又は楕円形の輪郭を有する図8及び図10において示されたプローブ202及びプローブ402に対する生体組織サンプルパターンを表す。
上記のように、湾曲又は楕円形の輪郭を有する反射部材は、生体組織サンプル上に反射された測定光信号ビームの焦点を合わせる又は絞る。運搬スポット260′は順番に、運搬スポット260′と受信領域262の間の最小直線移動距離X′が増加されるように、減少された領域を有する。最小直線移動距離Xが湾曲した輪郭を有する運搬反射部材の使用によって増加される一方で、アパーチャ222と226の間の距離は大体において同一に保たれ得る。更に、運搬反射部材230と帰光ファイバー218の遠位の末端218a間の距離のようなプローブ202内における部品間の距離は、大体において同一に保たれる。
測定光信号が運搬スポット260と受信領域262間を移動する直線距離は、測定光信号が送信される生体組織サンプル内の深さを表す。すなわち、運搬スポット260に近づいて生体組織サンプルから収集された測定光信号は、生体組織サンプルのより浅い層を介して送信される、一方で、更に運搬スポット260からより遠ざかって生体組織サンプルから収集された測定光信号は、生体組織サンプルのより深い層を介して送信される。一般的に、運搬スポット260と受信領域262間において約11mmよりも短い距離を移動する測定光信号は、皮膚の浅い層及び脂肪組織を介して顕著に送信される。そのようなサンプル抽出距離は、しばしば生体組織吸収の弱められた又は不正確な表示を生じる、なぜなら送信された光信号は、関心のある下の組織による信号吸収というよりもむしろ皮膚や脂肪層による信号吸収を表しているからである。およそ図8及び図10で示された実施形態に係るプローブは、従って、増加されたサンプル抽出距離を収容するためのプローブ202のサイズ増加を必要としないで、運搬スポット260′と受信領域262間の最小サンプル抽出距離の増加及び、収集された光信号の質向上をもたらす。好ましい最小移動距離は、サンプル抽出される生体組織のタイプによって変化する。反射部材230′が湾曲又は楕円形輪郭を有する(図10参照)図8中で示される実施形態に係るプローブは、測定光信号の運搬と光信号の受信の間で約5mm〜約35mmの最小移動距離を備えるように設計されても良い。
図12は本発明の他の実施形態に係るプローブ402′を示す。プローブ402′は、運搬光路420′、帰光路424′及び基準光路428′を含む図10のプローブ402の多くの特徴を含む。しかしながら、帰光路424′は、例えば受信運搬アパーチャ426′において光信号を収集するためのフォトダイオード480′のような光検出器を含む。フォトダイオード480′は、生体組織サンプルから光信号を検出するために配置された入力482′及び電気コネクタ486′に結合された出力484′を有する。フォトダイオード480′は、光信号を収集した入力を、電子パッケージ206(図6参照)と電気的に連通している電気コネクタ486′に沿って送信するための電気信号に変換する。
LEDs又は他の光源は、出力測定光信号波長又は色、及び強度の両方において、しばしばずれたり又は変化する。そのような出力信号不安程度は、信号乃至色及び強度の10%まであり得る。ほんの0.5%のずれは、2つのStO2ユニットによって計算された飽和酸素レベルをぐらつかせる。ずれは、周囲温度と分光光度器械の稼動中にLEDsが温まることによる構成部分温度の両変化によって引き起こされる。測定光信号も、それらが測定光信号源から生体組織サンプルへ移動するにつれて信号損失、又はずれを含む不安定になる傾向がある。測定光信号におけるずれは、光源波長に係る基準値と生体組織サンプルを介して送信された光信号の収集の間において、不正確な比較値をもたらす可能性がある。
本発明に係るフィードバック比較システムは、測定光信号の基準サンプルが実際に全ての運搬路を介して移動した後にそれを捕らえることによって、測定光の波長及び強度におけるずれを含む、出力信号の不安程度を測定するための手段を備える。測定光信号の基準サンプルは、測定光信号が生体組織サンプルへ運搬される点において取られる。従って、基準サンプルは、運搬光路から生体組織サンプルまでの全てにわたって測定光信号の波長及び強度における全ての変化を含む。基準サンプルは、図6に示されるように演算装置/コントローラ210に入力される。演算装置210は、光源214の出力信号の不安程度を測定するために基準サンプルを用い、かつ、測定光信号が運搬光路220を移動するにつれて測定光信号に変化させる。そのようなデータは、生体組織サンプルに当たる測定光信号の周波数及び強度が所望の範囲内にあるように光源214の出力を調整するために、フィードバック機構において用いられても良い。そのようなデータはまた、生体組織サンプルの吸収光を演算する場合に、生体組織サンプルに当たる光の波長及び強度のより正確な入力値をもたらすためのアルゴリズムにおいて用いられても良い。
典型的な先行技術分光光度器械によると、測定光信号の基準サンプルは、測定光信号が著しく生体組織サンプルから取り除かれる運搬光路、例えばプローブコネクタ上の点において典型的に取られる。そのような装置に係る基準サンプルは、プローブコネクタと生体組織サンプルの間における運搬光路に沿う測定光信号における、あらゆる変化又はずれを除外する。本発明に係る分光光度器械は、測定光信号に係る正確かつ狂いのない基準信号を有利にもたらす。
フィードバック光路は更に、測定光信号ビームが生体組織サンプルに当たる路内におけるサンプル抽出位置からサンプル抽出された基準測定光信号を含む。運搬アパーチャの側面に配置されたサンプル抽出位置は、運搬アパーチャを介して生体組織に当たる光信号よりも、より大きな入射角度で移動する測定光信号をサンプル抽出する傾向があるかもしれない。そのような装置は、それら信号に有利なように基準サンプルを偏らせるかもしれない。更に、アパーチャ216の側面に配置されたサンプル抽出位置は、実際生体組織に運搬される動力と相関関係に無いかもしれない。基準サンプルは、実際に生体組織サンプルに当たるのよりもより短い波長において動力のピークを示すかもしれない。両ケースにおいて、基準サンプルは、補正結果の精度を減少しながら偏らされるかもしれない。本発明に係るプローブは、測定光信号に関する正確で狂いの無い基準信号を有利にもたらしながら、運搬アパーチャにおいて生体組織サンプルに向けられた測定光信号ビームをサンプル抽出する。更にフィードバック光路は、生体組織に当たる光信号の典型である運搬光路を移動する測定光信号のサンプルを除外する。前述された様々な実施形態によると、フィードバック光路は、生体組織サンプルへ運搬される測定光信号の全領域に渡る部分から光信号をサンプル抽出、又は除外する。本発明に係るフィードバック補正システムは、周波数又は強度とは無関係に測定光信号を不均一にサンプル抽出する。更に、運搬光路における変化、即ち、図7A中に示されるように送信光ファイバー216の配置における変則は、典型的なサンプルを外れない。
典型的な先行技術器械は、頻繁に行われる「消去する」方法のための較正モジュールを含んだ。例えば、「白色」箱はプローブに加えられ、かつ、較正方法は測定光信号に関する基準値のリセットに続いた。本発明に係るプローブは、測定光信号のフィードバック部に基づくフィードバックデータを連続してもたらす。プローブを頻繁に消去したりリセットする、又は、波長のずれを追跡するために音場較正を行う必要は無い。較正モジュール又は以前の器械の箱は除去され、本器械の稼動の複雑さを低減する。更に、稼動データは直ぐに、かつ連続して可能である。
上記実施形態のいずれも、生体組織サンプルに当たる測定光信号の典型である測定光信号の一部分をサンプル抽出するためのフィードバック手段である。例えば、図7Aの反射部材230、部分236、図9の反射部材342、図10の部分送信反射部材430及び第二反射部材456は全て、生体組織サンプルに当たる測定光信号の典型である、測定光信号の一部分をサンプル抽出するためのフィードバック手段である。上記フィードバック手段のいずれかによって取られた基準サンプルは、その次に光源214の出力信号不安程度を測定するために使用される。
上記特許及び刊行物の全ては、リファレンスによってここにおいて実質化される。本発明は個々の実施形態によって記述されてきたが、当業者はこの説明のもとで、請求された発明の精神を逸脱する又は範囲を超えることなく更なる実施形態や修正を生み出すことが可能である。ここに記述されたものは例証によって示唆され、制限が無い。申請者は、ここに添付の請求項を通じて発明の範囲を記述する。
Claims (30)
- 分光光度器械用フィードバックシステムにして、
−内部を通って延在する第一アパーチャを備えた生体組織係合表面を有するプローブ、
−光源に光学結合され得る近位の末端を有し、かつ、測定光信号ビームを生体組織サンプルへ運ぶための上記第一アパーチャに光学結合された遠位の末端へ向かって延在している第一光路、
−第一光路の測定光信号の一部分をサンプル抽出するための上記第一アパーチャに隣接する第一光路に光学結合された遠位の末端を有し、かつ、基準光信号ビームを演算装置へ運ぶための近位の末端へ向かって延在している第二光路、
を備えて構成されるフィードバックシステム。 - フィードバック手段が第一光路から測定光信号の一部分を除去する、請求項1に記載のフィードバックシステム。
- 第三光路が第二アパーチャに光学結合された遠位の末端を有し、かつ演算装置へ結合可能な近位の末端へ向かって延在している、請求項2に記載のフィードバックシステム。
- フィードバック手段が更に、
−第一光路の測定光信号の一部分を第一アパーチャを介して生体組織サンプル上へ反射するため、及び測定光信号の一部分を送信するために、第一アパーチャに隣接して配置された部分反射表面を有する第一反射部材、
−第一反射部材を介して送信された測定光信号を反射するために配置された反射表面を有する第二反射部材、及び、
−光信号を収集するための第二反射部材に隣接した遠位の末端を有し、かつ演算装置に結合可能な近位の末端へ向かって延在している光ファイバー、
を備えて構成される、請求項2又は3に記載のフィードバックシステム。 - 部分反射表面が約40:1から約50:1までの反射/送信比を有する、請求項4に記載のフィードバックシステム。
- 部分反射表面が実質的に波長に何の変化ももたらさない反射/送信比を有する、請求項4に記載のフィードバックシステム。
- 第二光路が第一光路の測定光信号の独立した部分をサンプル抽出する、請求項1〜6のいずれか一項に記載のフィードバックシステム。
- 第二光路が第一光路の測定信号の軸対称部分をサンプル抽出する、請求項1〜6のいずれか一項に記載のフィードバックシステム。
- 第二光路が第一光路の測定信号の実質的に全ビームからサンプル抽出する、請求項1〜6のいずれか一項に記載のフィードバックシステム。
- 第一光路が更に、
−光入力領域を備えられた近位の末端を有し、かつ、光出力領域を備えられ、生体組織係合表面に並行なプローブハウジング内へ延在し、第一アパーチャに隣接して配置された遠位の末端へ延在している第一光ファイバー、
−反射表面を有し、かつ第一光ファイバーの遠位の末端及び第一アパーチャに隣接して配置された第一部分で形成された第一反射部材、
を備えて構成され、
及び、第二光路が更に、プローブハウジング内に配置された遠位の末端において光入力領域を備えられ、かつ光出力領域を備えられた近位の末端へ向かって延在している第二光ファイバーを含む、請求項1〜9のいずれか一項に記載のフィードバックシステム。 - 第一反射部材の第一部分が生体組織係合表面に対して約45°の角度で配置される、請求項10に記載のフィードバックシステム。
- 生体組織サンプル上における光を、生体組織表面の平面に対して実質的に垂直に反射するように第一反射部材の第一部分が配置される、請求項10に記載のフィードバックシステム。
- 第一反射部材の第一部分が凹形に湾曲した輪郭を有する、請求項10に記載のフィードバックシステム。
- 第一反射部材の第一部分が平坦な輪郭を有する、請求項10に記載のフィードバックシステム。
- 第二光路が更に第一反射部材内において第一部分に対して斜めに形成された第二部分を備えて構成され、かつ、第二光ファイバーの遠位の末端が第二部分に隣接して配置される、請求項10に記載のフィードバックシステム。
- 第二光路が更に第一反射部材と第一アパーチャの間に配置された反射表面を有する第二反射部材を備えて構成され、第二光ファイバーの遠位の末端が第二反射部材に隣接して配置される、請求項1〜15のいずれか一項に記載のフィードバックシステム。
- 第一反射部材の反射表面が部分的に反射及び部分的に送信し、また、第二光路が第一光ファイバーのように第一反射部材の反対側の側面において配置された反射表面を有する第二反射部材を備えて構成され、かつ、第二光ファイバーの遠位の末端が第二反射部材に隣接して配置される、請求項10に記載のフィードバックシステム。
- 第一反射部材の反射表面がアルミニウム、金、銀又は絶縁体のいずれか一つを備えて構成される、請求項17に記載のフィードバックシステム。
- 第一反射部材の反射表面が約40:1の反射/送信比を有する、請求項17又は18に記載のフィードバックシステム。
- 第一反射部材の反射表面が約50:1の反射/送信比を有する、請求項17又は18に記載のフィードバックシステム。
- 第二反射部材が凹形に湾曲した輪郭を有する、請求項17〜20に記載のフィードバックシステム。
- 更に第二光ファイバーの遠位の末端に結合された光減衰器を備えて構成される、請求項10〜21のいずれか一項に記載のフィードバックシステム。
- 減衰器が基準光信号の約97%から約99%までを減衰するように適応される、請求項22に記載のフィードバックシステム。
- 減衰器が大容量散乱媒体を備えて構成される、請求項22又は23に記載のフィードバックシステム。
- 減衰器が、
−凹形に湾曲した輪郭を有する第一表面、
−第二光ファイバーの遠位の末端に光学結合された第二表面、
−第一表面と第二表面の間に延在している先細領域、
を備えて構成される、請求項24に記載のフィードバックシステム。 - 減衰器が、
−ガラスブロック、
−ガラスブロック上に形成された表面散乱媒体、
−ガラスブロックと第二光路の遠位の末端の間に入れられた光送信スペーシング部材、
を備えて構成される、請求項22に記載のフィードバックシステム。 - 第一アパーチャが第二アパーチャから、約5mmから約35mmまでの最小距離で間隔を置いている、請求項1〜26のいずれか一項に記載のフィードバックシステム。
- 光源が約800、760、720及び680nmにおいて光信号を発する、請求項1〜27のいずれか一項に記載のフィードバックシステム。
- 第三光路が更に、
−第二アパーチャに隣接して配置された反射表面を有する反射部材、
−反射表面に隣接して配置された光入力領域を備えた遠位の末端、及び光出力領域を備えた近位の末端を有する光ファイバー、
を備えて構成される、請求項1〜28のいずれか一項に記載のフィードバックシステム。 - 反射表面が凹形に湾曲した輪郭を有する、請求項29に記載のフィードバックシステム。
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