JP2022533922A - 子宮収縮を監視する装置 - Google Patents

Abstract

子宮収縮を監視するために被験者の腹部に配置するための装置である。この装置は、光源及び光検出器を含み、光源及び光検出器は、光源及び光検出器に向いて配される反射面を介して光を伝達する。光源及び光検出器の一方は、反射面に対して適切な位置に固定されるのに対し、他方は、収縮により引き起こされる被験者の腹部の動きに応答して、前記反射面に対して変位可能であるように配される。可動する構成要素の動きは、光検出器において受け取られる光の強度の変動を引き起こすものであり、光の強度の変動は、子宮収縮を表している。

Description

本発明は、子宮収縮を監視するための装置に関する。

陣痛及び分娩中の母体の子宮活動を監視することは、しばしば超音波ドップラを用いて測定される、通常は胎児心拍数の追跡に伴う標準的な測定である。産科において、子宮収縮に関する情報（例えば、収縮の持続時間、収縮の強さ、収縮の波形）は、陣痛及び分娩中の胎児の健康状態の評価において重要である。例えば、子宮活動及び胎児心拍数の両方を時系列で解釈することは、医療従事者（例えば医師又は介護者）が、母体及び胎児に最適な治療を施すのを助けることができる。

子宮収縮を非侵襲的に導き出すための一般的な技術は、（トコ(Toco)とも呼ばれる）陣痛計(tocodynamometer)を用いることである。この陣痛計は、母体の腹壁に置かれ、母体の腹部の周りに巻き付けられる弾性ベルトを用いて適切な位置に保持される。陣痛計は、センサハウジングに収容される圧力センサで構成される。子宮の収縮中、子宮筋の張力変化が生じ、これらの変化が、センサハウジングの中央に配される圧力センサの高感度領域における圧力による力の変化として記録される。この高感度領域は、動き及び呼吸のアーチファクトの影響を減らすために、堅いガードリングにより囲まれる。陣痛計のひずみゲージ素子は、前記圧力による力を電気信号に変換する。

しかしながら、ひずみゲージ素子は、通常、高感度で安定している一方、このひずみゲージ素子は、切断、スパッタリング、エッチング、コーティング及び最終的なトリミングするという点において、製造も複雑にする。製造することが非常に複雑であるため、ひずみゲージ素子は、品質のばらつきを生じやすい。ひずみゲージ素子は、高価でもある。さらに、ひずみゲージ素子が複雑な設計であるため、ひずみゲージ素子に関連付けられるサイズ及び配置の制約もある。

米国特許第３，９４５，３７３号は、患者の体表面の変位に関連する電気出力を供給するための他の種類の陣痛計を開示している。この陣痛計は、エミッタと検出器との間の空間内に延在し、エミッタから検出器へ通過する光を遮断する光遮断器を有し、ここで、子宮収縮が前記光遮断器の変位を引き起こし、検出器により受け取られるエミッタからの光の量を変化させる。しかしながら、この陣痛計は、製造するのが複雑でもあり、機械的にも複雑である。さらに、この陣痛計の構成要素は、標準的な構成要素ではないので、特別に製造する必要がある。この陣痛計に必要とされる構成要素は、広い空間（又は体積）を占有し、これは陣痛計のサイズが望ましくないほど大きくなり得ることを意味する。

米国特許出願公開第２０１２／２７７６３１号明細書は、他の例示的な陣痛計を説明している。この例は、光学式の変位センサも使用する。発光素子(light emitter)及び光変換器(optical transducer)、並びに発光素子により放射される光の少なくとも一部を光変換器に反射するように配される反射器の面が設けられる。反射器は、使用時、母体の腹部に接触し、この腹部の動きに応じて動く変位部材に結合される。この動きは、光変換器に反射される光の強度分布を変更する。

しかしながら、この配置も構造的に複雑である。特に、装置は、反射面における光の入射角が一定のままであること、及び入射点だけが動くことを必要とする。光変換器において受け取られた強度分布のピークの位置の動きを検出することにより、変位が検出される。可動であるように変位部材を設ける一方で、それと同時に、発光素子及び光変換器に対して一定の角度（すなわち同一の入射角度）を保つことは、装置をさらに複雑にさせる。特に、発光素子及び光変換器を平行ではない別々の表面に置く特別なハウジングを設けなければならない。これは、装置のフォームファクタ及び全体寸法にも制約を与える。

さらに、反射器の表面における光の入射角は一定であり、光変換器の表面にわたる強度分布のピークの動きを測定することにより変位が測定されるので、複雑な変換器の構成要素を備えなければならない。特に、変換器は、拡張領域にわたる光の強度分布の変動を測定することができなければならない。これは、フォトダイオードのアレイ又はより複雑なフォトダイオードの何れかを必要とする。これは、単一の単純なフォトダイオードを使用することができるデバイスと比較してコストを増大させる。

より単純な構成を持ち、より単純な構成要素を有する収縮監視装置を提供することが有益である。

本発明は、請求項により規定される。

本発明のある態様に従う例によれば、被験者の子宮収縮を監視するために、この被験者の腹部に配するための装置が提供され、この装置は、
光源及び光検出器、並びに
前記光源及び前記光検出器に向き、反射を介して前記光源と前記光検出器との間における光伝達を提供するように配される反射面
を有し、前記光源及び前記光検出器の一方が、前記反射面に対して固定され、他方は、子宮収縮に応答して反射面に対して可動であるように適応し、それにより、光検出器において受け取られる光の強度の変動を引き起こし、前記光の強度の変動は、被験者の子宮収縮を表している。

本発明の実施形態は、光検出器において受け取られる光の強度の大きさの変動を測定することに基づいている。さらに、実施形態は、光源及び光検出器の一方だけが、設けられた反射面に対して可動であるのに対し、他方は固定されるような装置を構成するという概念に基づいている。この結果として、可動する構成要素と反射器との間における変位が、単に光検出器において受け取られる光の強度の大きさに基づいて測定され得る、単純な構成を提供することができる。この構成は、光の強度分布を追跡する必要がなく、単純な光検出器の構成要素、例えば単純なフォトダイオードが設けられることを意味する。

さらに、前記構成は、光の強度の大きさが、変位を検出するためのパラメタとして使用される他の可能な構成と比較しても利点を提供する。特に、光源及び光検出器の一方だけが反射面に対して可動であるという事実により、検出器において測定される光の強度と変位との間の関係は、より長い変位範囲にわたり略線形のままである。簡単に変位を決定するために、略線形である関係が必要である。これは、測定範囲が広がることを意味する。さらに、より長い変位範囲にわたり線形であることは、測定の感度が一定であることを意味する。

対照的に、光検出器及び光源が共に、反射面に対して動く１つの可動する部分に置かれている、本発明に従わない可能な例において、効果は、変位－強度の関係が、短い変位の期間にわたり線形であるが、その後、反射面における光源の入射角は、（光源が可動する構成要素である場合は）広すぎる、又は（検出器が可動する構成要素である場合は）狭すぎるかの何れか一方となり、故に検出器における光強度を減少させるので、両方の構成要素が反射器に近づくにつれて、変位－強度の関係が、次第に無くなっていく。本発明の実施形態は、これを防ぐ。

使用時、被験者の腹部に位置決められるとき、子宮収縮が光源及び光検出器のうちの可動する方に圧力を加え、この可動する方を反射面に対して変位させるような装置が配される。これが光検出器において受け取られる光の強度を変更させる。それは、子宮収縮により及ぼされる圧力が、可動する方につながり、母体の腹部により及ぼされる力に依存する量だけ、可動する方を前記反射面に対して変位させるように構成される。このようにして、収縮が決定される、例えば検出及び／又は測定されることができる。

光検出器において受け取られる光の強度の変化は、光源と光検出器との間における光路長の変化の結果として生じる。それは、反射面及び光検出器における光の入射角の変化によっても部分的に引き起こされる。特に、子宮収縮に応答する光源及び光検出器のうちの可動する方の動きが、光源と光検出器との間における光学距離又は変位の変化（及び恐らくは反射面及び光検出器における光の入射角の変化）を引き起こし、その結果、光検出器において受け取られる光の強度の変動を引き起こす。それは、光源及び光検出器のうちの可動する方と反射面との間における変位の変化を引き起こし、これは結果的に、光検出器において受け取られる光の強度の変動を引き起こす。光検出器において受け取られる光の強度の変動は、光検出器及び光源の相対的な位置の変化、特に、２つの構成要素のうちの可動する方が動くことにより、これら２つの構成要素の間で誘導される光路長の変化に依存する。

使用時、装置が被験者の腹部に配されるとき、光源及び光検出器のうちの可動する方が、腹部と直接的又は間接的に接触するように配されるような装置が配される。このようにして、子宮収縮と関連付けられる動きは、光源及び光検出器のうちの可動する方につながる。

好ましくは、使用時、光源は、少なくとも所与の使用期間の持続時間にわたり、一定又は均一な光の強度の光出力を放射するように構成される。このようにして、光源において受け取られる光の強度の如何なる変動も、光源と光検出器との間における相対的な光路の変化（すなわち、光源及び光検出器のうちの可動する方と反射面との間における変位の変化）の結果として生じる。

反射面は、光源及び光検出器に向いて配される。反射面は、光源及び光検出器の反対側に位置決められる。光源及び検出器のうちの可動する方は、反射面に向かう及び反射面から離れる方向に可動してよい。

前記装置は、光源、光検出器及び反射面を支持又は取り囲む支持構造或いはハウジングを有することができる。使用時、光源、光検出器及び反射面が全て、被験者の腹部に位置決められるように、支持構造又はハウジングは、使用中、被験者の腹部に配されるように構成され、光源及び光検出器のうちの可動する方が、子宮収縮に応答して動くように配される。

好ましくは、光源及び光検出器のうちの可動する方の動きは、例えば、光検出器における光の入射角、例えば、光検出器の光入力面における光の入射角を変化させるものである。

好ましい例において、前記動きは、検出器により受け取られる光束の量も変化させるである。例えば、前記動きが、光検出器の表面と反射面との間における相対角度を変化させるものである場合、光束の量が変化してもよく、これは、反射面から検出器に入射する光束の量を変化させる。

光検出器への光の入射角度を変化させることにより、伝搬される光束が検出器の表面に広がる全領域が変化する。従って、これは、可動する構成要素の変位の関数として、光検出器の光高感度領域にわたる光強度の大きさを変化させる。従って、変位は、検出器において検出された光の強度に基づいて測定される。

幾つかの場合において、例えば、光検出器が可動する構成要素である場合、前記動きは、反射面から光検出器に向かう光の反射角を一定に保ちつつ、光検出器において受け取られる光の入射角を変化させるものである。しかしながら、これは、本発明の全ての実施形態に当てはまるわけではない。

光源及び光検出器のうち可動する方が、反射面と光検出器又は光源の表面との間の角度を変化させるように可動でもよい。例えば、それは、反射面と、光検出器の光入力面又は光源の光出力面の何れか一方との間における角度を変化させるように可動である。本明細書において、角度とは、反射面に垂直な方向における角度を指す場合がある。

これを容易にするために、光源及び光検出器のうちの可動する方は、特に、反射面に向かう及び反射面から離れる方向に傾斜可能であるように配されてもよい。前記可動する方は、静止位置から離れて反射面に向かって傾斜可能でもよい。

それに加えて又はその代わりに、光源及び光検出器うちの可動する方は、反射面に対する光学距離を増大又は減少させるように可動であるように配されてもよい。

光学距離は、反射面と光源又は光検出器との間における光路長、例えば、光源の光出力面又は光検出器の光入力面までの光路長を意味する。

１つ以上の実施形態に従って、光源及び光検出器の各々は、分離した夫々の基板上に固定して取り付けられることができ、これら基板の一方は、反射面に対して固定され、これら基板の他方は、反射面に対して可動であるように適応する。可動する基板の動きは、それにより、光源及び光検出器のうちの可動する方の動きを容易にする。

これら基板の各々が、例えばＰＣＢでもよい。

これら基板のうちの可動する方は、反射面に向かう及び反射面から離れる方向に傾斜可能であるように配されてもよい。ここで、前記基板は、傾斜するように可動であるように適応する。（光源又は光検出器が取り付けられる）基板の上方の取り付け面は、反射面に対して（反射面に向かう又は反射面から離れる方向に）傾斜可能でもよい。

これにより、基板の傾斜は、反射面と、基板上に取り付けられる、光源の光出力面又は光検出器の光入力面との間における角度を変化させる。

ある例において、基板の傾斜は、反射面の法線から離れる方向でもよい。この場合、傾斜は、構成要素が休止位置から傾斜位置に動くにつれて、光源又は光検出器の上面を前記法線から離れる方向に傾斜させるようになっている。

有利な例において、可動する基板の少なくとも一部が、反射面に対して適切な位置に固定される傾斜軸を中心に傾斜するように配されてもよい。それは、反射面に対して少なくとも固定することができる。

有利な実施形態において、前記可動する基板の少なくとも一部は、前記傾斜軸から離れる方向に延在する長さと、前記傾斜軸に平行に延在する幅とを持ち、前記一部の幅は、その長さに沿って変化する。

好ましい例において、前記幅は、傾斜軸から離れるにつれて、例えば、傾斜軸からの距離の関数として、減少し得る。従って、前記幅は先細る。前記幅は、単調に減少してもよい。前記幅は、線形又は非線形的に減少してもよい。

幾つかの例において、前記傾斜軸は、前記基板のうちの可動する方の本体のある位置に設けられてもよい。この場合、傾斜軸は基板自体により形成される。

前記基板のうちの可動する方が、前記傾斜軸を中心に傾斜する領域部分を実装してよく、前記光源及び光検出器のうちの可動する方が、前記領域部分において前記基板に取り付けられる。

前記基板は、傾斜しない他の領域部分を実装してもよい。それは静止していてもよい。その代わりに、例えば、傾斜軸を中心に反対方向に傾斜してもよい。

幾つかの例において、基板のより大きな領域部分が、傾斜軸を中心に、より小さな領域部分に対して反対方向に傾斜するように、前記傾斜軸は、前記基板の上方の取り付け面により画定される平面に対して中心から外れていてもよい。好ましくは、前記基板に取り付けられる前記光源及び光検出器の一方が、前記より大きな領域部分に取り付けられる。

何れかの実施形態に従って、光検出器及び光反射器は、互いに隣接し、反射面に対向して配される。

何れかの実施形態に従って、反射面が平坦でもよい。

１つ以上の実施形態に従って、装置は、使用時、被験者の腹部に当てられるように配された接触部を持つ支持構造を有し、ここで、反射面は、前記支持構造に対して固定され、光検出器及び発光器のうちの可動する方は、前記支持構造に対して可動である。

このようにして、可動する要素は、腹部の動きにより変位されるように構成され、腹部にしっかりと当てられる支持構造に固定して保持される反射面に対して変位されるように構成される。

前記装置は、ハウジングを含む。前記支持構造は、ハウジングでもよい。前記支持構造は、外側ハウジング内に取り付けられるフレーム構造を構成することができる。

前記接触部は、支持構造のベース部にあり、前記装置は、この接触部を介して腹部に置かれる。この接触部は、例えば、使用時、腹部の表面に当てられる。反射面は、分離領域により前記接触部から離間されてもよい。光検出器及び光源のうちの可動する方は、前記分離領域を介して、反射面に向かう及び反射面から離れる方向に可動してもよい。

１つ以上の実施形態に従って、光検出器及び発光器のうちの可動する方は、付勢力(biasing force)により静止位置に向けて付勢されるように配されてもよい。

さらに、使用中、前記装置が被験者の腹部に位置決められるとき、子宮収縮により引き起こされる動きが、前記付勢力に抗する反対の力を及ぼし、光源又は光検出器を前記静止位置から離れるように変位させるように配されてもよい。

前記反対の力が加えられるように、前記子宮収縮により引き起こされる動きは、光源又は光検出器のうちの可動する方につながるような装置が配される。前記装置は、腹部の動きが、可動する構成要素に直接的に加わるか又は押すように配されてもよいし、或いは、力が、前記可動する構成要素に間接的につながる力伝達機構があってもよい。

１つ以上の実施形態に従って、光源、光検出器及び反射面は、支持構造に結合されてよく、使用中、前記装置は、この支持構造を被験者の腹部に保持するためのベルトを有する。

前記支持構造は、ハウジングでもよいし、又はハウジング内に取り付けられてもよく、ここで、このハウジングは、使用時、ベルトにより腹部で保持される。

１つ以上の実施形態に従って、前記装置は、
光検出器により受け取られる経時的な光の強度を表す、光検出器からの出力信号を受信する、及び
前記光検出器により受け取られる光の強度の変動に基づいて、子宮収縮を決定するために、前記受信した出力信号を処理する
ように構成される処理器をさらに有する。

この処理器は、それにより、子宮収縮を決定するための、前記経時的な光の強度の変化を決定する。

本発明のこれらおよび他の態様は、以下に記載される実施形態から明らかになり、これらを参照して説明される。

本発明をより良く理解するため、及び本発明がどのように実施されるかをより明確に示すために、単なる例として、添付の図面が参照される。
図１は、本発明に従っていない例示的な装置の、受け取られる光の強度と加えられる力との関係を示し、ここで光源及び光検出器は共に可動である。 図２ａは、１つ以上の実施形態に従う、１つの例示的な装置を示す。 図２ｂは、１つ以上の実施形態に従う、１つの例示的な装置を示す。 図３は、図２の例示的な装置をさらに示す。 図４ａは、１つ以上の実施形態に従う、他の例示的な装置を示す。 図４ｂは、１つ以上の実施形態に従う、他の例示的な装置を示す。 図５は、図４の例示的な装置をさらに示す。 図６は、ある実施形態に従う、例示的な装置の、受け取られる光の強度と加えられる力との関係を示す。 図７は、１つ以上の実施形態に従う、例示的な装置により構成される構成要素の電気的レイアウトの平面図を示す。 図８は、ある実施形態に従う、例示的な装置の平面図を示し、使用中、基板の材料内に誘導される力を示す。 図９は、先細りの幅を持つ可動する基板を有する、１つ以上の実施形態に従う例示的な装置の平面図を示す。 図１０は、ある実施形態に従う、子宮収縮を監視するために被験者の腹部に置かれる例示的な装置の図を示す。 図１１は、１つ以上の実施形態に従う、支持構造を有する例示的な装置の立断面図を示す。 図１２は、１つ以上の実施形態に従う、例示的な装置の底面図を示す。 図１３は、１つ以上の実施形態に従う、例示的な装置により構成される光検出器の出力信号に対する例示的な処理ステップのブロック図を示す。

本発明は、図面を参照して説明される。

詳細な説明及び具体例は、装置、システム及び方法の例示的な実施形態を示しているが、単に例示を目的としたものであり、本発明の範囲を限定することを意図したものではないことを理解されたい。本発明の装置、システム及び方法のこれら及び他の特徴、態様並びに利点は、以下の説明、添付の特許請求の範囲及び添付の図面からより良く理解される。図面は単に概略的なものであり、一定の縮尺で描かれていないことを理解されたい。同じ又は類似の部分を示すために、図面全体にわたり同じ参照番号が使用されることにも理解されたい。

本発明は、子宮収縮を監視するために被験者の腹部に配置するための装置を提供する。この装置は、光源及び光検出器に向いて配される反射面を介して光を伝達する、光源及び光検出器を含む。光源及び光検出器の一方が、反射面に対して適切な位置に固定され、他方は、収縮により引き起こされる被験者の腹部の動きに応答して、前記反射面に対して変位可能であるように配される。この可動する構成要素の動きは、例えば光検出器において受け取られる光強度に変動を生じさせるものである。

経時的な光の強度の変動を測定することにより、収縮を検出及び監視することができる。これら収縮を、例えば定量化することができる。

ある好ましい例において、光源及び光検出器のうちの可動する方の動きは、例えば光検出器において受け取られる光の入射角に変動を生じさせるものである。例えば、この動きは、反射面に対して光検出器又は光源の何れかを傾斜させる動きでもよい。一方の構成要素が反射面に対して固定されたままで、他方の構成要素が動くのであれば、何れか一方の構成要素を傾斜させることが、光検出器への反射光の入射角の変化となる。

簡潔にするために、光源及び光検出器のうちの可動する方は、本開示において、一般的に「可動する構成要素」又は「可動する部分」と呼ばれる。

提供される装置は、光源及び光検出器が共に反射面に対して可動である他の可能な装置と比較して利点を提供する。特に、光源及び光検出器の一方のみが反射面に対して動くという事実により、検出器において測定される光強度と可動する構成要素の変位との間の関係は、より長い変位距離にわたり略線形のままである。測定される強度を対応する変位に容易に変換するために、略線形的な関係が必要である。

これは、可能な測定範囲が増大することを意味する。さらに、より長い変位範囲にわたる線形性は、測定感度が一定のままであることを意味する。

対照的に、光検出器及び光源の両方が反射面に対して動く本発明に従っていない可能な例において、その効果は、短い変位期間中は変位－強度の関係が直線的なままであるが、反射面上の光源の入射角が広すぎる（光源が可動する構成要素である場合）又は狭すぎる（光検出器が可動する構成要素である場合）かの何れかとなるため、検出器における光強度が減少するので、両方の構成要素が反射器に近づくにつれて、その効果は小さくなる。

これは、例えば、図１に示されるグラフにより例示される。これは、光検出器及び光源の両方が反射面に対して一緒に動く配置に対する、光検出器において受け取られる光強度(Received Light Intensity)（ｙ軸）を、加えられる力(Force)の関数として示す。光強度は、ある加えられる力までは略直線的に増大するが、その後、この力のしきい値を超えて下方に弱まることが分かる。従って、この力のしきい値を超えると、強度に基づいた信頼できる変位測定はもはや不可能である。

本発明の実施形態は、とりわけ、これを防ぐことを目的とする。従って、最大測定力又は最大の変位範囲が増大する。特に、本発明の実施形態は、以下に説明されるように、より大きな変位距離にわたり直線的な関係を提供する、故に、最大測定力を増大させる。

簡潔には、本明細書において提供される装置は、被験者の子宮収縮を監視するために被験者の腹部に配置するためのものである。子宮収縮は、子宮筋の硬化であり、被検者の腹部に置かれた装置に圧力を生じさせる。幾つかの実施形態によれば、前記装置が被験者の腹部上に置かれるとき、可動する部分が被験者の腹部と直接的に接触してよい。その代わりに、幾つかの実施形態によれば、前記装置が被験者の腹部上に配されるとき、可動する部分が被験者の腹部と間接的に接触してよい。

図２ａ及び図２ｂは、本発明の１つ以上の実施形態に従う、収縮を監視するための１つの例示的な装置の構成要素を概略的に示す。

装置１２は、収縮を監視するために、使用時に被験者の腹部上に配置するためのものである。ハウジング又は支持構造体は、示される構成要素を取り囲む又は支持するように設けられてよい。図示される構成要素は、収縮を検知及び監視するための装置の光学的配置を表す。

要するに、装置１２は、光源１６及び光検出器１８を有する。この例において、これら２つは互いに隣接して配されている。さらに反射面２２が設けられ、光源及び光検出器の反対側に、並びに光源及び光検出器に向いて配される。この反射面は、反射を介した光源と光検出器との間の光の伝達を提供するように配される。この例において、前記反射面を備える反射下面２２を持つ反射板２０が設けられる。反射面は、好ましくは鏡面反射面であるが、他の例において、拡散反射面でもよい。

反射面は、必要とされる反射率の特徴に従って選択され得る。反射面の反射特性は、装置の異なる実施の間で変えられ、例えば、金めっき、錫めっき又はソルダーレジストで被覆され、それによって、光学系の反射の特徴を変化させることができる。反射面は、光源及び光検出器から離間しているので、このようにして、表面の反射特性は、必要に応じて、非常に簡単に変更される。

使用時、光源１６により生成される光は、反射面に向けて上方に向けられ、ここでその光が反射され、光検出器１８の高感度な上面に向けて下方に向け直される。

光源１６は、光又は光学送信機とも呼ばれ、光３０を放射（又は伝送）するように構成される。光源の例は、これらに限定されないが、電球（例えば、レンズと組み合わせて）、発光ダイオード（ＬＥＤ）又は他の何れかの光源を含む。

光検出器１８は、光又は光学受信機とも呼ばれ、光源１６から放出され（又は伝達され）、次いで反射面２２から反射される光３１を検出（又は受信）するように位置決められる。例えば、光検出器の光検知領域は、反射面からの反射光を検出するように位置決められることができる。光検出器の例は、これらに限定されないが、フォトダイオード、光依存性抵抗（ＬＤＲ）素子又は他の何れかの光検出器を含む。

光源１６及び光検出器１８の一方が、反射面２２に対して固定されるように配され、他方は、子宮収縮に応答して、反射面に対して可動であるように適応する。この可動する部分の動きは、光検出器１８において受け取られる光の強度に変動を生じさせるように構成される。この光の強度の変動は、被験者の子宮収縮の発生及び程度の指標を提供する。

特に、光源１６及び光検出器１８の各々は、別個の夫々の基板２６、２８上に固定的に取り付けられている。この例において、基板はＰＣＢである。これら基板の一方は、反射面２２に対して固定され、他方は、反射面に対して可動であるように適応する。可動する基板の動きは、光源及び光検出器のうちの可動する方の動きを容易にする。固定される基板２６からなる固定の構成は、光源１６及び光検出器１８の固定される方と、反射面２２との一定の関係が確保される。

固定される基板２６と可動する基板２８とが接合されていてもよい。可動する基板及び固定される基板は、単一のユニタリな基板要素の異なる基板部分でもよい。例えば、可動する基板２８は、単一のユニタリなＰＣＢ基板の部分的な切り抜き部分により形成されてよく、これは、前記単一のユニタリなＰＣＢ基板の残りの部分との接合線を中心に曲げられるように成形される。例えば、この可動する基板は、単一のＰＣＢ基板の中央の曲げられる舌状部により形成されてもよく、この舌状部は、端部の接合線を越えて周囲にある外側環状フレーム部に接合され、このフレーム部は固定された基板を形成する。これは、単なる１つの例示的な装置を表す。

他の例示的な構成において、固定される基板２６及び可動する基板２８は、別個の（接合されていない）部分でもよい。例えば、これらが外側ハウジング構造の異なる側から延在してもよい。例えば、これらがハウジングの床部分の異なる別個の部分を形成してもよい。

図２ａ及び図２ｂの具体例において、光源１６は、（固定される基板２６への取り付けにより）反射面に対して固定され、光検出器１８は、（可動する基板２８の動きにより）反射面に対して可動であるように配される。

この例において、反射面に対する可動する部分の動きは、傾斜の、つまりカンチレバーの動きに制約される。

光検出器１８は、反射面２２に向かう方向又は離れる方向に傾斜可能に配される。特に、光検出器が取り付けられる可動する基板２８は、図２ｂに例示されるように、反射面２２に向かう方向及び離れる方向に傾斜可能であり、それにより光検出器の傾斜を実現する。

故に、可動する部分の動きは、光源１６及び光検出器１８のうちの可動する方の上面（例えば、光検出器１８の光入力面又は光源１６の光出力面）と反射面との間の角度を変化させるように構成される。これは、光検出器１８の光入力領域への反射光の入射角度を変化させる。

使用時、前記装置は、被験者の腹部に置かれ、図２ｂに示されるように、腹部の動きが、加えられる圧力の形態で、前記可動する基板２８に直接的又は間接的につながるように構成される。加えられる圧力は、腹部から、前記可動する基板が傾斜軸３２の周りを反射面２２に向かう方向に傾斜するような方向につなげられる。（光検出器１８が取り付けられる）基板２８のより大きな領域部分３６が、反射面に向かう方向に上方に傾斜する。従って、この領域部分３６は、基板のレバー部分を形成する。この可動するレバー部分が他の部分よりも大きいことは、本質的な特徴ではないが、これが好ましいことであることに留意されたい。

傾斜する量は、加えられる圧力が増大すると、基板が反射面に向けてさらに傾斜するような加えられる圧力の関数とすることができる。

従って、可動する基板２８は、レバー部材として有効に機能し、加えられる圧力に応じて傾斜軸３２の周りでカンチレバーの動きを示す。この可動する基板は、傾斜する範囲（例えば、傾斜軸３２の周りの傾斜角又は回転変位）が、加えられる力又は圧力に比例するように構成されてもよい。

基板２８の傾斜は、光検出器１８の上側の光入力面（高感度面）と、反射面２２との間における角度を変化させる。これにより、光検出器１８の表面への反射光３１の入射角が効果的に変化する。これにより、光が光検出器の表面にわたる広い領域に広がり、加えられる力の関数である傾斜角の関数として入射光の強度を減少させる。故に、測定される光強度を使用して、加えられる力を決定し、従って、収縮を決定することができる。減少した光強度は、光検出器において、例えば、光検出器に誘導される減少した光電流として測定可能である。

基板の物理的構成、並びに装置内の光源及び光検出器の構成要素に対し、様々なオプションがある。

上述されるように、実施形態の１つの例示的な組において、固定される基板２６及び可動する基板２８が接合されてもよい。例えば、可動する基板及び固定される基板は、単一のユニタリな基板要素の異なる基板部分でもよい。例えば、可動する基板は、ユニタリな基板構造全体のうち一部が切り取られた舌状部を形成することができる。しかしながら、他の実施形態において、これら２つの基板は接合される必要はなく、これら２つの基板が装置内の別個の基板構造でもよい。

後者の構成の例が図３に概略的に示される。これは、図２ａ及び２ｂの例示的な装置の俯瞰図を示す。図２に示されるような装置の断面（又は背面）図と、前記構成の側端との位置合わせが、破線によって図３に例示される。この例に見られるように、光検出器１８が取り付けられる可動する基板２８、及び光源１６が取り付けられる固定される基板２６は、別々の構造である。可動する基板２８は、固定されるヒンジ軸又は傾斜軸３２に回動可能に又は曲げ可能に結合される。可動する基板の他の３つの側端の周りは自由であり、可動する基板がヒンジ軸の周りで旋回できる又は曲がり得ることを意味する。例えば、この固定ヒンジ軸３２は、図３の構成が取り付けられる支持構造（図示せず）の一部又は部分でもよい。それが専用のヒンジ梁(hinging beam)でもよい。その代わりに、例えば、それが装置のハウジング構造の側壁のような支持構造の側壁又は側面により設けられてもよい。

図３において、光源１６が取り付けられた固定される基板２６も示される。これは、固定される基板の側端の全ての周りで、例えば装置の支持構造又はハウジングに固定されてもよい。固定される基板の側端は、例えばハウジングの内側の側端にピン止めされてもよいし、又は硬質フレーム(rigid frame)に結合されてもよい。

固定される基板２６及び可動する基板２８は、例えば、外側ハウジング構造体の異なる側から延在してもよい。これらは、例えば、ハウジングの床部分の異なる別個の部分を形成することができる。

図２の例において、これら２つの基板が別個の要素であったとしても、他の例において、これら２つの基板が単一のユニタリな基板の異なる部分を形成してもよい。この構成の例は、本開示において後でさらに詳細に論じられる。

図２ａ及び２ｂの例において、光検出器１８が、反射面２２に対して可動であるように配される、光源１６及び光検出器１８のうちの可動する構成要素であったとしても、他の例において、光源が代わりに、反射面に対して可動であるように配され、光検出器が固定されてもよい。

図４ａ及び４ｂは、そのような例を示す。

図４ａ及び図４ｂは、１つ以上の実施形態による他の例示的な装置１２を概略的に示す。これら図面において、光源１６は、反射面２２に対して可動であるように配され、光検出器１８は、前記反射面に対して固定されるように配される。図４ａ及び図４ｂの配置は、その他の点では図２ａ及び図２ｂの配置と同じである。

特に、光検出器１８は、反射面２２に対して固定されるＰＣＢ基板２６に取り付けられ、光源１６は、傾斜軸３２を中心に反射面に向かって、及び反射面から離れるように傾斜して可動するＰＣＢ基板２８に取り付けられる。

装置１２は、使用時、可動する基板２８に結合される腹部の動きが、可動する基板２８を、傾斜軸３２を中心に反射面２２に向けて変位するような方向に圧力を及ぼすように配されている。特に、（光源１６が搭載される）基板２８のある領域部分３６が、反射面２２に向かう方向に上方に傾斜して変位する。これが、前記基板のレバー部分３６を形成する。この例において、これは大きな領域部分である。

図２ａ及び図２ｂの例に関しては、図４ａ及び図４ｂの装置のこれらの部分の物理的構成に対して別の選択肢がある。

特に、ある実施形態の例示的な組において、固定される基板２６と可動する基板２８とが接合されてもよい。可動する基板及び固定される基板は、例えば単一のユニタリな基板要素の異なる基板部分でもよい。例えば、可動する基板は、ユニタリな基板構造全体のうち一部が切り取られた舌状部を形成することができる。しかしながら、他の実施形態において、２つの基板は、接合される必要はなく、これら２つの基板が、装置内における別々の基板構造でもよい。

後者の構成の例が図５に概略的に示される。これは、図４ａ及び４ｂの例示的な装置の俯瞰図を示す。図４に示されるような装置の断面（又は背面）図と、前記構成の側端との位置合わせが、破線によって図５にも例示される。この例に見られるように、光源１６が取り付けられる可動する基板２８、及び光検出器１８が取り付けら固定される基板２６は、別々の構造である。可動する基板２８は、固定されるヒンジ軸又は傾斜軸３２に回動可能又は曲げ可能に結合される。それは、可動する基板の他の３つの側端の周りは自由であり、可動する基板がヒンジ軸の周りで旋回できる又は曲がり得ることを意味する。例えば、この固定ヒンジ軸３２は、図５の構成が取り付けられる支持構造（図示せず）の一部又は部分でもよい。それが専用のヒンジ梁でもよい。その代わりに、例えば、それが装置のハウジング構造の側壁のような支持構造の側壁又は側面により設けられてもよい。

図５において、光検出器１８が取り付けられた固定される基板２６も示される。これは、固定される基板の側端の全ての周りで、例えば装置の支持構造又はハウジングに固定されてもよい。固定される基板の側端は、例えばハウジングの内側の側端にピン止めされてもよいし、又は硬質フレームに結合されてもよい。

固定される基板２６及び可動する基板２８は、例えば、外側ハウジング構造体の異なる側から延在してもよい。これらは、例えば、ハウジングの床部分の異なる別個の部分を形成することができる。

図４及び図５の例において、これら２つの基板が別個の要素であったとしても、他の例において、これら２つの基板が単一のユニタリな基板の異なる部分を形成してもよい。この構成の例は、本開示において後でさらに詳細に論じられる。

これは、反射面２２に対する、光源１６の光出力面の角度を変化させる。光源が、可動する及び角度を変化させたとしても、光検出器の入力面への反射光３１の入射角度が、可動する基板２８の傾斜の程度の関数として変化するという効果が再び有効である。これは、光源の傾斜が、反射面における光の入射角を変化させ、反射の法則により、反射面からの光の反射角も同じように変化させるからである。光検出器が反射面２２に対して固定されたままであるので、この反射角の変化は、光検出器１８の光入力領域への反射光３１の変更された入射角となる。

上述されるように、この光検出器１８における光の入射角の変動は、光検出器１８への入射光が、光検出器の表面にわたり、増大した距離に広がり、入射される光強度を低下させる。これは、例えば、光検出器のフォトダイオードに誘導される光電流の減少となる。

この効果が図６のグラフに示される。図６は、使用時の腹部の動きより光源１６及び光検出器１８のうちの可動する方に及ぼされる力(Force)（ｘ軸；ニュートン）と、光検出器において受け取られる光強度(Received Light Intensity)（ｙ軸；ＬＳＢ（Ａ／Ｄ変換器からの最下位ビット））との間にもたらされる測定可能な関係を示す。示されるように、この関係は、加えられる力の広範囲にわたり略線形である。

加えられる最大の力（１０Ｎ）が、約１ｍｍの可動するＰＣＢ２８のレバー部分３６の垂直方向の変位に対応する寸法を持つ構成に対し、示された関係が達成される。

この関係は、光源１６が可動する構成要素であるように配されているか、又は光検出器１８が可動する構成要素であるように配されているかにかかわらず、同じである。

例において、測定される経時的な光の強度の変化を測定することにより、加えられる力が決定され、故に、収縮が検出及び測定、例えば、定量的に測定されてもよい。

上述した図２から図５の例において、基板２６、２８のうちの可動する方は、反射面２２に対して固定される傾斜軸３２を中心に傾斜するように配される。これは安定した測定値を提供する。

しかしながら、この構成は必須ではない。例えば、他の構成において、傾斜軸３２が、反射面に向けて及び反射面から離れるように変位可能でもよい。しかしながら、使用時には、安定した測定値を提供するために、傾斜軸は少なくとも反射面に対して固定された位置にロック可能であるべきである。

上記の例において、傾斜軸３２は、基板２６、２８の上方の取り付け面に対して中心からずれている。基板のある領域部分３６は、前記傾斜軸を中心に、他の領域部分３８とは反対方向に傾斜してもよいし、この他の領域部分３８が固定される又は動かなくてもよく、第１の領域部分３６が傾斜軸を中心に傾斜する一方、小さい領域部分は、静止したままである。各々の場合において、可動する基板２６、２８に取り付けられる光源１６及び光検出器１８の一方が、第１の領域部分３６に取り付けられる。

故に、第１の領域部分は、基板のレバー部分３６を形成し、この部分が傾斜軸３２を中心に傾斜する。

しかしながら、他の例において、可動する基板全体が傾斜軸を中心に傾斜してもよい。この場合、基板全体がレバーを形成する。

基板の少なくとも可動する（レバー）部分３６の長さを増やすことは、光源１６及び光検出器１８のうちの可動する方が渡る全変位又は傾斜距離を大きくすることができる。これは同様に、装置の測定感度を高めさせる。このことは、以下により詳細に論じられる。

上述した例において、光源１６及び光検出器１８のうちの可動する方が、反射面２２に向かう方向又は離れる方向に傾斜可能であるように配されていたとしても、他の例において、異なるモードの移動が存在してもよい。例えば、可動する構成要素が、反射面に向けて又は反射面から離れるよう直線的に可動であるように、すなわち可動する方と反射面との間の光路長を線形に減少又は増大させるように配される。他の例は、当業者には明らかである。

上述した例において、光源１６及び光検出器１８のうちの可動する方の動きは、可動する構成要素が取り付けられる基板２６、２８の動きにより容易になるが、これは必須ではない。他の例において、可動する構成要素が、一方の構成要素が動く及び他方の構成要素が固定位置にあるのを容易にするような他の構成で取り付けられてもよい。他の様々な構成が、当業者にとってすぐに明らかになるであろう。

光源及び光検出器の各々は、構成要素に電力を又は前記構成要素からセンサ信号を搬送するための入力及び／又は出力配線トラックが施設される必要があるため、前記動きを与えるためにＰＣＢ基板を使用することは、特に便利な構成である。故に、必要な配線を各々の構成要素に回す、並びに可動及び固定位置を夫々容易にするために、提供されるＰＣＢを同時に使用することは、例えば、別個に動く機構は必要とされないため、必要とされる構成要素の総数を減らす。

任意の実施形態に従って、装置１２の光源１６は、光検出器１８が検出するのに適切な如何なる種類の光も放出するように構成されてよい。例えば、幾つかの実施形態において、光源１２が、赤外線（ＩＲ）光を放射するように構成されてもよいし、光検出器
も同様に、赤外線（ＩＲ）光を検出するように構成されてもよい。赤外線光は、例えば、迷光する可視光による干渉又は汚染の可能性が少ないという利点を有する。現在の技術環境において入手可能である既製のＩＲ光源及び検出器も多く存在する。

例えば、光源１６は、７００ｎｍと１μｍとの間の波長（例えば、８８０ｎｍ、８５０ｎｍ、９００ｎｍ、９５０ｎｍ又は１０００ｎｍ）で光を放出するように構成されてもよい。光検出器が赤外線フォトダイオードである幾つかの実施形態において、赤外線フォトダイオードがこの波長付近で最も高い感度を持つ傾向があるため、光源は、８８０～９００ｎｍの波長で又は凡そその波長で光を放射するように構成される。

論じたように、光源１６及び光検出器１８のうちの、反射面２２に対して可動する方の機械的変位は、光検出器により検出される光の強度を変化させる。光検出器により検出される光の強度は、可動する部分の動きの関数として変動し、この光の強度の変動は、被験者の子宮収縮を表すものとみなすことができる。

例えば、被験者の子宮収縮が大きいほど、反射面に対する可動する部分の動きは大きくなり、従って、光の強度の変動が大きくなる。同様に、被験者の子宮収縮が小さいほど、可動する部分の動きは小さくなり、従って、光の強度の変動が小さくなる。

１つ以上の実施形態によれば、光の強度の変動は、被験者の子宮収縮の関数であると仮定することができる。幾つかの実施形態によれば、光の強度の減少は、子宮が収縮していることを示すのに対し、光の強度の増大は、子宮が弛緩していることを示すことができる。これは、例えば、上述した図２－３及び図４－５の例示的な構成の場合である。

しかしながら、代替の例示的な構成において、光の強度の増大が、子宮が収縮していることを示すのに対し、光の強度の減少が、子宮が弛緩していることを示すことができる。

幾つかの実施形態において、光の強度の変化を被験者の子宮収縮に関連付けるための所定の関数又はアルゴリズムが使用されてよい。例えば、最小二乗アルゴリズムを使用して、光検出器により検出される光の強度のデータ点の組に適合する回帰直線のための関数を決定してもよい。

本明細書に記載される実施形態の何れにおいても、光検出器により検出される光の強度は、電気信号（例えば電流又は電圧変動）に変換される。これは、例えば、他の処理器の構成要素により受け取られてもよい。例えば子宮収縮を決定するために、前記電気信号が処理器により処理されてもよい。現在の陣痛計から知られているものに類似した処理方法が、この目的のため、すなわち、電気信号を対応する子宮収縮に関連付けるために使用されてよい。現在の陣痛計における電気信号は、光の強度ではなく、測定される圧力の変化から変換されるが、同様の関係が存在する。

光の強度の変動は、光検出器において誘導される光電流の変動として検出されてもよい。この光電流は、光検出器において受け取られる光の強度の関数である。従って、これらの実施形態において、光検出器における光電流は、被験者の子宮収縮の関数である。

本明細書に記載される実施形態の何れかによれば、子宮収縮中、腹部の動きは、反射面２２に対する光源１６及び光検出器１８のうちの可動する方の動きを引き起こすように、装置に結合される。幾つかの例によれば、光源及び光検出器のうちの可動する方の最大の機械的変位は、１ｍｍに等しいか又は１ｍｍに略等しくなるように構成される。

任意の実施形態によれば、光源１６及び光検出器１８のうちの可動する方は、付勢力により静止位置に向けて付勢されるように配されてもよく、使用中、装置が被験者の腹部に位置決められるとき、子宮収縮により引き起こされる動きが、前記付勢力に抗する反対の力を及ぼし、光源又は光検出器を静止位置から離れるように変位させるように配されてもよい。

前記装置の力の感度は、様々な構成要素の物理的寸法に依存する。特に、この感度は、光源１６及び光検出器１８のうちの可動する方が取り付けられる可動する基板２８の物理的寸法に依存する。

前記感度は、装置が明確に測定することが可能である、加えられる力の最小限の変動、すなわち、装置が加えられる力を測定することができる精度の程度を指す。傾斜する基板のレバーの動きの剛性が減るにつれて、すなわち、傾斜軸３２を中心とした基板の傾斜動作において、基板がより柔軟になるにつれて、感度は増える。

図７は、１つ以上の例に従う、例示的な固定されるＰＣＢ基板２６及び可動するＰＣＢ基板２８の構成を概略的に示す。図は、２つの基板のレイアウトの平面図を示す。

示されるように、この例において、固定されるＰＣＢ基板２６及び可動するＰＣＢ基板２８は、単一のユニタリなＰＣＢ構造２５の異なる領域部分により形成される。グレーの領域は、ＰＣＢ構造の領域を示すのに対し、黒色の領域は背景を示す。可動するＰＣＢ基板２８は、ＰＣＢ構造２５全体の内側にある柔軟な舌状部（レバー部分）により形成され、この舌状部は、一部が周囲のＰＣＢ構造から切り離され、この可動するＰＣＢ基板の傾斜軸３２を画定する端部の旋回点３２を中心に、可動するＰＣＢ基板が上下に屈曲することを可能にする。

固定されるＰＣＢ基板２６は、ＰＣＢ構造２５全体の周囲にあるフレーム部により形成される。ＰＣＢ構造全体は、反射面に対して固定される関係で組み立てられる装置内に取り付けられる。これは、固定されるＰＣＢ基板２６を形成する前記構造２５の周囲にあるフレーム部は、反射面２２に対して位置が固定されるのに対し、一方、可動するＰＣＢ基板２８を形成する内側にある舌状部（レバー）部は、ＰＣＢ構造２５の平面から、前記旋回点を中心に、反射面に向かって及び反射面から離れる方向に屈曲（すなわち、傾斜）することにより、前記反射面に対して可動である。

この例において、光源１６は、固定されるＰＣＢ基板２６に取り付けられ、光検出器１８は、可動するＰＣＢ基板２８に取り付けられる。しかしながら、上述したように、他の例において、これらの構成要素は、逆の形態で取り付けられてもよい。

前記基板構造２５は、使用時、子宮収縮により装置に及ぼされる圧力が、可動するＰＣＢ基板２８領域上の特定の力印加領域又は点５２に結合され、それにより、前記可動するＰＣＢ基板が傾斜する動きを引き起こすように、前記組み立てられる装置内に配されてよい。

前記装置の特定の部分の例示的な寸法が、ｍｍで示される。この装置の感度は、示される様々な寸法を調節することにより変更することができる。

例えば、可動する基板２８の力印加点５２と、この可動する基板の旋回点３５（傾斜軸３２）（すなわち、可動する基板が周囲にあるフレーム部２６に接合する開始点）との間の距離Ｄ２を大きくすることにより、感度は高くなる。これは、可動する基板２８を形成する前記内側にある舌状部がより柔軟になることにより生じる。距離Ｄ２を増大させるにつれて、感度は無限に増大する。

Ｄ１の増大に関して、力印加点５２と、光検出器１８（又は２つの構成要素が入れ替えらえた他の例では光源１６）の位置との間の距離Ｄ１を大きくすることにより、感度は無限に増大する。

前記装置の力の感度は、可動する基板２８の幅Ｄ３に逆依存(reverse dependence)し、別個で、基板の厚さにも逆依存する。特に、可動する基板２８の幅Ｄ３が狭く、ＰＣＢが薄いほど、達成可能な測定がより高感度になる。

当然ながら、達成可能な感度と物理的寸法との間にはトレードオフが必要である。Ｄ１及びＤ２の可能な寸法は、装置を含むデバイス又は構造の全体的なサイズにより制限される。さらに、可動する基板２８の幅Ｄ３及びこの基板の厚さも装置の機械的安定性及び耐久性に直接影響する。故に、この点に関して、さらなるトレードオフが必要である。

実験において、この実験中、達成可能な力の感度及び装置全体のフォームファクタに関して、１２．５：４．６：１に略等しい関係Ｄ１：Ｄ２：Ｄ３が最適であることが見出された。約６ｍＮ（Newtons^-3）の測定感度が達成される。

１つ以上の実施形態に従って、可動する基板２８は、その基板部の長さに沿って変化する幅を備えることができる。好ましくは、その幅は、傾斜軸３２からの距離の関数として減少する、可動する基板の長さに沿って先細る。これは、装置の機械的安定性及びロバスト性を改善する。

固定される幅の矩形のカンチレバー（すなわち、固定される幅の可動する基板２８）は、以下の欠点を有することを試験は示している。変位中、力は、材料にわたり均等に分配されず、可動する基板２８のベース部であり、カンチレバーが傾斜軸３２と接触する領域に集中する。これは、材料の劣化をもたらし、カンチレバー上の電気路が摩耗したり、破損したりする。

図８は、応力下での基板構成の力学モデルを示す。暗い色は、より大きな機械的応力に対応し、明るい色は、小さい応力に対応している。図は、示されるように、傾斜軸３２を中心に傾斜可能であるレバー部を形成する可動する基板２８を示す。可動する基板２８の力の接触印加領域５２も示される。

示される例示的なモデルにおいて、１０Ｎの力が前記力印加領域５２に加えられている前記可動する基板２８が示される。このモデルは、基板２８の真ん中に１０Ｎの力を加えることにより、カンチレバー内の力は、カンチレバー（基板２８）の長さに沿った略全域で非常に高いことを示している。一般に、基板の材料の劣化を防ぐために、使用中、材料の弾性範囲を超えてはならない。これは、通常の使用中、カンチレバー内に生じる力が材料の降伏強度(yield strength)の値（典型的な例において約７０ＭＰａ）を超えないことが必要である。

図７に示されるモデルにおいて、加えられる１０Ｎの力は、（傾斜軸３２と接触する）基板のベース部から力印加点５２まで、可動する基板２８の全長に沿って降伏強度の限界を超えることになる。

この問題に対処するために、１つ以上の実施形態に従って、その長さに沿って変化する幅を持つ可動する基板２８（又は少なくとも、傾斜するように構成される可動する基板の一部）が設けられる。特に、前記幅は、基板の長さに沿って内側に先細り、傾斜軸からの距離と共に減少する。前記幅は、傾斜軸と力印加点５２との間にある前記基板の一部に沿って減少してもよい。

一例が図９に示される。

この例において、可動する基板２８は、基板のベースにある傾斜軸３２を中心に傾斜可能であるように再び配される。従って、この基板は再びレバー要素を形成する。この例において、可動する基板２８は、その長さに沿って幅が減少する。この特定の例における幅は、基板の傾斜軸３２と力印加点５２との間において減少する。しかしながら、他の例において、この幅は、基板のより長い部分にわたり減少してもよい。

この例において、幅は、基板の長さに沿って内側に先細っている。この幅は、線形的（直線的に内側に傾斜する側面）又は非線形的（例えば、内向きに湾曲する側面）に先細させることができる。例えば、この幅は、幾つかの例において、傾斜軸３２からの距離の指数関数又は対数関数に従って減少することができる。

この例を用いて達成される機械的応力モデルが図９に示される。再び、暗い色は、より大きな機械的応力に対応し、明るい色は、小さい応力に対応している。この例示的な構成の場合、誘導される応力は、基板の全体にわたり低く、特に、幅が減少する基板の一部に沿って低くなる。降伏強度は、基板に沿った如何なる点においても超えず、その力は、材料内においてより均一に分配される。

長期にわたる応力試験中に得られる結果は、同様の結果を示している。機械的安定性は、変動する幅を適用することで大幅に増大する。

測定感度を下げることなく、先細りする幅の形状を提供するために、構成全体は、矩形のカンチレバー構成と比較して、サイズを僅かに増大させなければならない。故に、機械的安定性とサイズと測定感度との間でバランスを取る必要がある。

その上、達成される測定曲線（図６）は、矩形のカンチレバーの例に比べて、直線性が低い。幾つかの例において、信号処理中に線形化が行われ、これを補正又は改善してもよい。

上述の議論は、可動する基板２８及び固定される基板２６が単一のユニタリなＰＣＢ構造の別々の部分である例示的な構成に関連して行われていたとしても、この装置を構成するための同じ原理は、他の如何なる例示的な構成（例えば、上の図３及び図５に概略的に示される構成）に適用されることができる。特に、別々の基板の寸法、並びに光源及び光検出器の位置を設定すること関する詳細は、基板が、別個の要素として設けられ、支持構造又はハウジングに別々に結合される装置に適用されることができる。応力及び基板の長さに関する同じ原理は、そのような代替の構成に等しく適用される。

図１０は、１つ以上の実施形態に従う、子宮収縮を監視するための、被験者４０の腹部に置かれる例示的な装置１２を示す。この例示される例において、ベルト４２は、装置１２を腹部上の所定の位置に保持するために、被験者４０の腹部上に装着されるように構成される。ベルト４２は、腹部において、身体の胴体の周りに延在するように構成される。ベルト４２は、例えば、弾性材料から形成されてもよいし、又は弾性材料を有してもよい。幾つかの実施形態において、装置１２は、図１０に示されるように、ベルト４２と被験者４０の腹部との間に置かれる。このようにして、ベルト４２は、装置１２を被検体４０の腹部の所定の位置に保持する（又は装置１２を腹部に固定する）ために使用されることができる。

例において、前記装置は、この装置の構成要素を支持するための支持構造、例えばフレーム又はハウジングを有することができ、ここでベルトは、使用時、被験者の腹部の所定の位置にこの支持構造を保持するように配される。

本明細書に記載される何れかの実施形態に従って、装置１２は、光源１６、光検出器１８及び反射面２２を有する反射要素を収容するように構成されるハウジングをさらに有することができる。

このような実施形態において、光源１６が放射する光の波長（例えば、色）に関する制限はない。言い換えると、光源１６は、如何なる波長（例えば、如何なる色）の光を放出するように構成されてもよい。これは、光源１６及び光検出器１８がハウジング（又はカプセル化装置）内に包含され、従って、そうでなければ干渉を引き起こす周囲光に曝されない場合に可能である。

それにもかかわらず、前述したように、光源１６は、特に、赤外線（ＩＲ）光を放射するように構成されることができる。同様に、光検出器１８は、赤外線（ＩＲ）光を検出するように構成されてもよい。

装置１２は、１つ以上の実施形態に従って、使用時、腹部に当てるための装置の構成要素を支持するための支持構造６４を有することができる。

図１１は、支持構造６４を有する例示的な装置１２の立断面図を示す。この支持構造は、例えば、フレーム構造又はハウジングでもよい。支持構造は、そのベース部に、使用時、被験者の腹部に当てるように配された接触部６６を有する。反射面２２は、前記支持構造に対して固定されている。この例において、反射面２２は、例えば、支持構造の内面を形成する。

光源１６及び光検出器１８のうちの可動する方は、支持構造に対して可動であるように配される。この例において、光検出器は、傾斜軸３２を中心に傾斜可能である可動するＰＣＢ基板２８上に取り付けられている。傾斜軸は、支持構造６４に対して固定的に固定される（この断面図において、結合部は見えない）。光源は、支持構造に対して固定される他のＰＣＢ基板２６上に取り付けられる。光源は、支持構造に固定される。幾つかの例において、図７、図８又は図９の例にあるように、固定されるＰＣＢ基板は、ＰＣＢ構造全体の外側にある環状部により形成されてよく、可動するＰＣＢ基板は、例えば、そのようなＰＣＢ構造の内側にある舌状部により形成されてもよい。その代わりに、可動するＰＣＢ基板２８及び固定されるＰＣＢ基板２６は、別々の基板構造でもよく、各々が、支持構造６４に、例えば、支持構造の側壁に別個に結合される。

図１２は、１つ以上の例に従う、装置のハウジング又は支持構造の他の例示的な構成を示す。装置１２の底部の底面図が示される。例示されるように、この例において、可動する基板２８は、周囲にある固定されるＰＣＢ基板２６に繋がれたフラップの形成である。故に、この構成は、例えば図７に例示されるものと類似している。このフラップは、被験者の子宮収縮に応答して固定される部分２６に対して可動である。周囲にある固定されるＰＣＢ部分２６は、前記支持構造の接触部６６としても使える。

例えば、本実施形態に従って、可動する基板２８は、可動する部分２８を固定される部２６から切り離すフライス溝(milling groove)を、固定される基板部分２６に形成してもよい。

図１１及び図１２は、単なる例を示し、当業者により理解されるように、本発明の概念に一致する他の可能な構造的構成及び形態が可能である。

図示されていなくても、本明細書に記載される実施形態の何れかにおいて、装置１２は、処理器をさらに有することができる。この処理器は、装置１２の動作を制御することができる。例えば、処理器は、装置１２の光源１６を制御して光を出射する、及び装置１２の光検出器１８を制御して光源１６から放射された光を反射面２２によって検出するように構成されてもよい。

例において、処理器は、１つ以上の処理器、処理ユニット、マルチコアプロセッサ又はモジュールを有し、これらは本明細書に説明される方法で前記装置を制御するように構成又はプログラムされる。特定の実現形態において、処理器は、各々が本明細書で説明される装置１２を動作させるように構成される、又はこれらが装置１２を動作させるためである、複数のソフトウェア及び／又はハードウェアモジュールを有する。

１つ以上の実施形態に従って、処理器は、光検出器１８により検出される光の強度を表す、光検出器１８からの出力信号を受信するように構成されてもよい。処理器は、この出力信号に基づいて、この光の経時的な光強度の変動を検出及び監視することができる。処理器は、光検出器により受け取られる前記決定された強度の変動に基づいて子宮収縮を決定することができる。

受信される出力信号は、光検出器１８により検出される光の強度の表現を、電気信号（例えば電流変動又は電圧変動）の形態で提供する。例えば、圧力による力に依存する光強度は、測定可能な電圧に変換され、この電圧は、次いで、出力信号として処理器により受信される。この電圧値は、処理器により連続して測定されてもよい。処理器は、例えば、測定される電圧値からデジタル化した値を生成するために、アナログ－デジタル（ＡＤ）変換器を有することができる。上述したように、処理器は、光検出器１８から受信した出力信号を処理し、決定される経時的な光の強度の変動に基づいて子宮収縮を決定するように構成されてよい。

特定の例に従って、前記出力信号（例えば、電圧値又はデジタル化した電圧値）は、従来の陣痛計において行われるのと同じ方法で処理及びフィルタリングされる（例えば呼吸からのアーチファクトを抑制するためにローパスフィルタリングされる）。例えば、この処理は、電圧値が線形化される、並びに利得及びオフセットが別の方法で補正され得ることを除いて、同じ方法で行われてよい。

幾つかの実施形態において、処理器は、受信した出力信号の前記処理を、光源１６が駆動する駆動信号電流の周波数に集中させるように構成されてもよい。光源１６が駆動する前記信号の周波数は、この目的に適した如何なる周波数とすることができる。ある例において、光源１６は、例えばキロヘルツ（ｋＨｚ）範囲の信号で駆動してもよい。何れかの適切な電流信号で駆動することができる。幾つかの実施形態において、例えば、光源１６は、交流（ＡＣ）信号で駆動することができる。幾つかの実施形態に従って、光源１６は、矩形信号（例えば、ｋＨｚの範囲内）で駆動してもよい。

１つ以上の実施形態に従って、処理器は、光検出器１８において出力信号を前処理した後に、光検出器１８から出力信号を受信するように構成されてもよい。その代わりに、処理器、例えば、処理器のフロントエンドにより前処理が行われてもよい。

例えば、幾つかの実施形態において、処理器により受信された出力信号は、光検出器１８において同期復調及びフィルタリングされてもよい。同期復調及びフィルタリングは、直流（ＤＣ）信号を交流（ＡＣ）信号に変換するために、同じ周波数で又は（例えば、僅かに）異なる周波数で行われてもよい。このようにして、ＡＣ信号の処理は、ＤＣ信号の処理よりも効果的であるため、後続する処理（例えば増幅及びノイズフィルタリング）がより効果的になる。

図１３は、１つ以上の実施形態に従う、光検出器１８における前記出力信号の例示的な前処理段階のブロック図を示す。その代わりに、同じ前処理ステップが処理器により行われてもよい。

図１３に示されるように、段階５０２において、装置１２の光源１６は、装置１２の光検出器１８により検出され得る信号で、光源１６が光を放射するように駆動する。この例示的な実施形態において、光源１６は、矩形信号（例えばｋＨｚ範囲内）で駆動する。このようにして、デューティサイクルを変更することにより、製造工程の最終試験中に光学路を調整する機会が提供される。光源１６により放射される光は、光検出器１８を励起する。

（例えば、光検出器１８の光学フロントエンドにおける）段階５０４において、被験者の子宮収縮に応答する光源１６及び光検出器１８のうちの可動する方の機械的な動きが電気信号に変換される。特に、この機械的な動きは、上述したように、光検出器１８により検出される光の強度を変化させる。被験者の子宮収縮を表す、この経時的な光の強度の変化が、電気信号に変換される。この電気信号は、例えばアナログ信号である。

段階５０６において、増幅器によって電気信号が増幅される。この例示的な実施形態に従って、光源１６が矩形信号（例えばｋＨｚ範囲内）で駆動するので、増幅器の１／ｆノイズが克服される。ここで、ｆは出力信号の周波数である。

段階５０８において、前記増幅された電気信号がフィルタリングされる。例えば、増幅された電気信号は、バンドパスフィルタを用いてフィルタリングされてもよい。このバンドパスフィルタは、光源１６の励起周波数の中心に同調されることができる。

１つ以上の代替の実施形態に従って、段階５０８において、増幅された電気信号がフィルタリングされる代わりに、この増幅された電気信号が同期復調器(synchronous demodulator)に送られてもよい。増幅された電気信号は、変調周波数ｆ_ｍｏｄを有する。例えば、前記電気信号は、幾つかの実施形態に従って、１０１２Ｈｚのキャリア周波数で変調されてもよい。段階６０４において、復調周波数ｆ_{ｄｅｍｏｄ}が設定される。例えば、幾つかの実施形態において、復調周波数ｆ_{ｄｅｍｏｄ}が１ｋＨｚに設定されてよい。電気信号（又はキャリア）の変調周波数ｆ_ｍｏｄ及び設定される復調周波数ｆ_{ｄｅｍｏｄ}は、例えば、単一の周波数源に結合されることにより、同期及び固定される。

段階６０６において、電気信号は同期復調器を通過する。この同期復調器は、例えば、その後に積分器が続く単純なスイッチを有することができる。段階６０８において、差分周波数ｆ_ｄを有する電気信号を生じさせるために、電気信号に処理が行われる。差分周波数ｆ_ｄは、例えば、電気信号の変調周波数ｆ_ｍｏｄと、設定される復調周波数ｆ_{ｄｅｍｏｄ}との差分（ｆ_ｄ＝ｆ_ｍｏｄ－ｆ_{ｄｅｍｏｄ}）であり、ここでｆ_{ｄｅｍｏｄ}≠ｆ_ｍｏｄである。例えば、差分周波数ｆ_ｄが１２Ｈｚに設定されてもよい。

段階６１０において、前記電気信号は、例えばバンドパスフィルタによりフィルタリングされる。このバンドパスフィルタは、例えば、１２Ｈｚ＋／－５Ｈｚに同調されてもよい。差分周波数ｆ_ｄを１２Ｈｚに設定することにより、５０～６０Ｈｚの周波数を持つ周囲光により生み出される干渉効果は、バンドパスフィルタを１２Ｈｚ＋／－５Ｈｚに設定することにより抑制されることができる。

段階５０８、すなわち段階６０４～６１０を辿るかどうかにかかわらず、何れの場合においても、段階５１０において、フィルタリングされた電気信号にさらなる信号処理が行われてもよい。例えば、これは、アナログ－デジタル（Ａ／Ｄ）変換器を通過する、又はローパスフィルタ及び後続するアナログ－デジタル（Ａ／Ｄ）変換器を有する整流ユニットを通過するフィルタリングされた電気信号を含むことができる。次に、前記処理器は、光検出器１８により検出される、決定される光の強度の変動に基づいて、子宮収縮を決定するために、上述した方法で処理するための出力信号として、結果生じる信号を受信するように構成されてもよい。

上述したように、前記処理器は、受信した出力信号の処理を、光源１６が駆動する信号の周波数に集中するように構成されることができる。このようにして、如何なる干渉効果による干渉が容易に消去されることができる。

本明細書に記載の実施形態の何れにおいても、被験者の子宮収縮を表す、検出される経時的な光の強度の変動が、被験者の胎児の取得される経時的な心拍数と比較されることができる。これらの実施形態において、被験者の胎児の心拍数は、共通する時間期間にわたり直接的な比較を行うことを可能にするために、光の強度の変動と同時に取得される。この比較は、胎児の心拍数と子宮収縮との間の関係に関する価値ある情報が得られることを可能にする。

装置が、単一の光源及び単一の光検出器を有すると本明細書に記載されていたとしても、前記装置が、本明細書に記載された方法で動作する複数の光源及び／又は複数の光検出器を同様に有することができることが理解される。

上に論じられるように、特定の実施形態は、処理器を利用する。前記処理器は、必要とされる様々な機能を実行するために、ソフトウェア及び／又はハードウェアを用いて、様々な方法で実施される。前記処理器は通例、ソフトウェア（例えば、マイクロコード）を用いて、必要とされる機能を行うようにプログラムされる１つ以上のマイクロプロセッサを用いる。前記処理器は、ある機能を実行するための専用ハードウェアと、他の機能を実行するための１つ以上のプログラムされるマイクロプロセッサ及び関連する回路との組み合わせとして実施されてもよい。

本開示の様々な実施形態に用いられる回路の例は、これらに限定されないが、従来のマイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含む。

様々な実施において、前記処理器は、例えばＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ及びＥＥＰＲＯＭのような揮発性及び不揮発性コンピュータメモリである１つ以上の記憶媒体に関連付けられてよい。この記憶媒体は、１つ以上の処理器及び／又は制御器上で実行されるとき、必要とされる機能を行う１つ以上のプログラムで符号化されてよい。様々な記憶媒体は、処理器又は制御器内に取り付けられてもよいし、又は記憶媒体に記憶される１つ以上のプログラムが処理器に読み込まれるように、搬送可能でもよい。

開示される実施例に対する変形例は、図面、本開示及び添付の特許請求の範囲の検討から、特許請求される発明を実施する際に当業者により理解及び実施され得る。請求項において、「有する」という用語は、他の要素又はステップを排除するものではなく、要素が複数あることを述べなくても、その要素が複数あることを排除するものではない。単一の処理器又は他のユニットが、請求項に挙げられる幾つかのアイテムの機能を実行することができる。ある特定の方法が互いに異なる従属請求項に挙げられているという単なる事実は、これらの方法の組み合わせが有利に使用され得ないことを示さない。コンピュータプログラムが上述される場合、コンピュータプログラムは、適切な媒体、例えば他のハードウェアと一緒に或いはその一部として供給される光記憶媒体若しくはソリッドステート媒体に記憶又は配布されることができるが、他の形態、例えばインターネット又は他の有線若しくは無線電気通信システムを介して配布されてもよい。「に適応する」という用語が請求項又は明細書に用いられる場合、この「に適応する」という用語は、「ように構成される」と言う用語と同様であることを意味する。請求項における如何なる参照符号も、その範囲を限定すると解釈されるべきではない。

Claims (15)

1. 被験者の子宮収縮を監視するために被験者の腹部に配置するための装置において、前記装置は、
   光源及び光検出器、並びに
   反射を介して、前記光源と前記光検出器との間において光伝達を提供するように配され、前記光源及び前記光検出器に向いている反射面
   を有し、前記光源及び前記光検出器の一方は、前記反射面に対して固定され、他方は、子宮収縮に応答して前記反射面に対して可動であるように適応し、それにより、前記光検出器において受け取られる光の強度の変動を引き起こし、前記光の強度の変動は、前記被験者の子宮収縮を表している、装置。
2. 前記光源及び前記光検出器のうちの可動する方の動きは、前記光検出器における光の入射角を変化させるものであり、好ましくは、前記光検出器に入射する反射光の量を変化させるものである、請求項１に記載の装置。
3. 前記光源及び前記光検出器のうちの可動する方は、前記反射面に向かう又は前記反射面から離れる方向に可動である、請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記光源及び前記光検出器のうちの可動する方は、前記反射面と、前記光検出器又は前記光源の表面との間における角度を変化させるように可動である、請求項１乃至３の何れか一項に記載の装置。
5. 前記光源及び前記光検出器のうちの可動する方は、前記反射面に向かう又は前記反射面から離れる方向に傾斜可能であるように配される、請求項１乃至４の何れか一項に記載の装置。
6. 前記光源及び前記光検出器のうちの可動する方は、前記反射面に対する光学距離を増大又は減少させるように可動であるように配される、請求項１乃至５の何れか一項に記載の装置。
7. 前記光源及び光検出器の各々は、個別の夫々の基板上に固定して取り付けられ、前記基板の一方は、前記反射面に対して固定され、他方は、前記反射面に対して可動であるように適応する、請求項１乃至６の何れか一項に記載の装置。
8. 前記基板のうちの可動する方は、前記反射面に向かう及び前記反射面から離れる方向に傾斜可能であるように配される、請求項７に記載の機器。
9. 前記傾斜は、前記光源又は光検出器のうちの可動する方の表面を、前記反射面の法線から離れる方向に傾斜させるものである、請求項８又は請求項５に記載の装置。
10. 前記基板のうちの可動する方の少なくとも一部は、前記反射面に対して固定される傾斜軸を中心に傾斜するように配される、請求項７乃至９の何れか一項に記載の装置。
11. 前記基板のうちの可動する方の少なくとも一部は、前記傾斜軸から離れる方向に延在する長さ、及び前記傾斜軸に平行に延在する幅を持ち、前記少なくとも一部の幅は、前記傾斜軸から離れるにつれて減少する、請求項１０に記載の装置。
12. 前記装置は、使用時、前記被験者の腹部に当てられるように配される接触部を持つ支持構造を有し、前記反射面は、前記支持構造に対して固定され、前記光源及び前記光検出器のうちの可動する方は、前記支持構造に対して可動である、請求項１乃至１１の何れか一項に記載の装置。
13. 前記光源及び前記光検出器のうちの可動する方は、
    付勢力により静止位置に向けて付勢されるように配され、及び
    使用時、前記装置が前記被験者の腹部に位置決められるとき、子宮収縮により引き起こされる動きが、前記付勢力に抗する反対の力を及ぼし、前記光源又は前記光検出器を前記静止位置から離れるように変位させるように配される、
    請求項１乃至１２の何れか一項に記載の装置。
14. 前記光源、光検出器及び反射面は、支持構造に結合され、使用時、前記装置は、前記支持構造を前記被験者の腹部に保持するためのベルトを有する、請求項１乃至１３の何れか一項に記載の装置。
15. 前記装置は、処理器をさらに有し、前記処理器は、
    前記光検出器により受け取られる経時的な光の強度を表す、前記光検出器からの出力信号を受信し、及び
    前記光検出器により受け取られる前記光の強度の変動に基づいて子宮収縮を決定するために、前記受信される出力信号を処理する
    ように構成される、請求項１乃至１４の何れか一項に記載の装置。

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