JP5730193B2 - 組織開創器酸素濃度計 - Google Patents
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Description
関連出願に対する相互参照
本特許出願は、2008年５月24日出願の米国特許出願第12/126,860号による優先権を主張する。その出願は、2007年12月５日出願の米国意匠特許出願第29/298,455号、2007年９月14日出願の米国意匠特許出願第29/284,745号、2007年９月７日出願の米国意匠特許出願第29/284,438号、及び2007年６月22日出願の米国意匠特許出願第29/281,422号の一部継続出願である。本出願で引用される他の全て文献とともに参照によって組み込んだものとする。
本特許出願は、2008年５月24日出願の米国特許出願第12/126,860号による優先権を主張する。その出願は、2007年12月５日出願の米国意匠特許出願第29/298,455号、2007年９月14日出願の米国意匠特許出願第29/284,745号、2007年９月７日出願の米国意匠特許出願第29/284,438号、及び2007年６月22日出願の米国意匠特許出願第29/281,422号の一部継続出願である。本出願で引用される他の全て文献とともに参照によって組み込んだものとする。
本発明は、医療機器の分野に関し、そして、より具体的には、酸素濃度計センサーを有する組織開創器に関する。
開創器は、医療で重要な役割を演じる。開創器は、通常、医師（例えば外科医）が手術領域または観察領域に接近できるように、組織（例えば、神経）を引くか、わきに保持する。引っぱられた組織が損傷を受けないことが重要である。
開創器の１つの機能は、神経、例えば、脊髄手術中の脊髄神経根を引っぱることである。毎年、何万という脊髄手術が行われる。脊髄手術の数は、一部には、老齢人口、活動的な生活様式、そして、背中の痛みを引き起こすものに対するより良い理解によって、増え続けている。背中の痛みは、２、３の例の名前を挙げるだけでも、椎間板ヘルニア、変性椎間板病、脊髄外傷、及び骨関節炎に起因する可能性がある。
脊髄は、脳が信号を送受信する主な経路である。脊髄の神経繊維は、分かれ、椎骨間の小さな開口を進む神経根の組を形成する。これらの神経は、重要臓器、知覚、及び運動を含む体の機能を制御する。
脊髄手術中、外科医が手術部位にアクセスできるように、神経根を牽引することが、しばしば必要になる。しかし、現在の医療機器では、不可能でないとしても、神経根が牽引中、損傷を受けているかどうか見分けることは難しい。神経根または何らかの神経に対する損傷は、破滅的であり得る。
それから、患者にフィードバックを提供して、より多くの機能を提供し、より使いやすくて、そして、一般に患者、医師、及び医学コミュニティのその他の人々のニーズに対処する医療機器に対する継続的な需要がある。
したがって、開創器に対する改良されたシステム及び技術を提供する必要がある。
開創器は、その先端部に酸素濃度計センサーを有し、それによって、開創器で牽引されている組織の酸素飽和度を測定することができる。前記先端部には、少なくとも１個の光源及び検出器の１つ又は複数の開口部が含まれている。特定の実施態様は、酸素濃度計センサー付きの脊髄神経根開創器である。
実施形態において、本発明は、シャフトと、前記シャフトの近位端部に接続されるハンドルと、前記シャフトの遠位端部に接続され、開創器部と酸素濃度計センサーを含む先端部とを含む装置である。本装置は、第１の光ファイバーと第２の光ファイバーとを更に含む。前記第１の光ファイバーが、前記シャフト内のチャンネルを通り、そして、前記第１の光ファイバーの遠位端部は、前記先端部の第１のセンサーの開口部に結合されている。前記第２の光ファイバーが、前記シャフト内の前記チャンネルを通り、そして、前記第２の光ファイバーの遠位端部は、前記先端部の第２のセンサー開口部に結合されている。
前記装置は、ディスプレイ、プロセッサー、信号エミッタ回路、信号検出回路、及び前記第１および第２の光ファイバーの近位端部に連結するレセプタクルを含むシステムユニットを更に含む。前記信号エミッタ回路は、前記第１の光ファイバーを通じて信号を送る、そして、前記信号検出回路は前記第２の光ファイバーから前記信号を受信する。前記レセプタクルは、前記第１及び第２の光ファイバーの近位端部に、着脱可能に連結してよい。
前記システムユニットは、電力管理回路とバッテリーを含んでよい。前記電力管理回路が低いバッテリー状態を検出するとき、前記電力管理回路は、前記ディスプレイ上に警告を表示させる。
一実施形態において、前記酸素濃度計センサーは、前記先端部の底面に前記第１のセンサー開口部と前記第２のセンサー開口部とを含む。前記第１のセンサー開口部と前記第２のセンサー開口部は、約５ミリメートル以下分離されてよい。
前記信号エミッタ回路は、レーザーエミッタまたは発光ダイオード（LED）エミッタのうちの少なくとも１つを含んでよい。さらに、前記信号エミッタ回路は、約600ナノメートルから約900ナノメートルの波長を有する光信号を、前記第１のセンサー開口部を介して送信しても良い。さらにまた、前記信号エミッタ回路は、２つ以上の異なる波長を有する光信号を、前記第１のセンサー開口部を介して送信しても良い。
前記２つ以上の異なる波長における第１の波長は、約690ナノメートルであってよい。前記２つ以上の異なる波長における第２の波長は、約830ナノメートルであってよい。
装置の前記先端部に接触している組織の酸素飽和度を測定する一実施形態において、前記システムユニットは、前記先端部の前記第１のセンサー開口部から、前記組織を通り、前記先端部の前記第２のセンサー開口部まで送られる第１の波長の光の強度に相当する第１の量を測定し、前記先端部の前記第１のセンサー開口部から前記組織を通り、前記先端部の前記第２のセンサー開口部まで送られる第２の波長の光の強度に相当する第２の量を測定し、そして、前記第２の量に対する前記第１の量の減衰比率を計算する。ここで、前記第２の波長は、前記第１の波長とは異なる。
一実施形態において、前記酸素濃度計センサーは、前記先端部の底面の上に３つ以上の穴を直線状に含む。前記酸素濃度計センサーが３つ以上の穴を有する一実施形態においては、前記３つ以上の穴のうち任意の２つ以上の穴が、前記先端部の底面上に直線状に配置されてもよい。
前記酸素濃度計センサーは、第１のセンサーエミッタ開口部、第２のセンサーエミッタ開口部、第１のセンサー検出器開口部、及び第２のセンサー検出器開口部を含んでよい。前記開口部のうち任意の３つは、前記先端部の底面上に直線状に配置してよい。
特定の実施形態において、前記第２のセンサーエミッタ開口部は、前記第１のセンサーエミッタ開口部と前記第１のセンサー検出器開口部の間にある。そして、前記第１のセンサー検出器開口部は、前記第２のセンサーエミッタ開口部と前記第２のセンサー検出器開口部の間にある。
前記第１のセンサー検出器開口部は、前記第２のセンサー検出器から、約5/3ミリメートル以下だけ離間して配置してよく、そして、前記第１のセンサー検出器開口部は、前記第２のセンサーエミッタ開口部から、約5/3ミリメートル以下だけ離間して配置されてよい。
一実施形態において、本発明は、シャフトと、前記シャフトの近位端部に接続されているハンドルと、前記シャフトの遠位端部に接続され、少なくとも２つの光チャンネルを備える開口部を有する酸素濃度計センサーを含む先端部とを含む装置である。
前記開口部は、第１の光ファイバーと第２の光ファイバーを更に含んでよい。前記開口部は、同心のコアファイバー、分割チャンネルファイバー、または両方とも含んでよい。前記先端部は、開創器ブレードを更に含んでよい。
特定の実施形態において、医療機器はケーブルインターフェースを有する神経根開創器プローブを含む。前記ケーブルインターフェースは、前記神経根開創器プローブが、２個以上の放射源と少なくとも１個の光検出器に接続できるように適合されている。これらの放射源と第１の光検出器は、神経根開創器プローブの外部にある。例えば、前記光源及び光検出器は、前記医療機器のシステムコンソールにある。
前記神経根開創器プローブは、シャフトと、前記シャフトの近位端部に接続されているハンドルと、前記シャフトの遠位端部に接続されている先端部とを有する。前記先端部は、開創器部（例えば、ブレード）とセンサーヘッドとを含む。前記センサーヘッドは、第１の光源構造、第２の光源構造、及び第１の検出器構造を含む。前記第１の光源構造と前記第２の光源構造は、前記ケーブルインターフェースを介して前記放射源に接続されるように構成される。そして、前記第１の検出器構造は、前記ケーブルインターフェースを介して前記第１の光検出器に接続されるように構成される。
前記医療機器は、ビームコンバイナーを有している。そのコンバイナーは、神経根開創器プローブの外部にあって、前記ケーブルインターフェースを介して、前記第１の光源構造と前記放射源に接続されている。例えば、前記ビームコンバイナーは、前記医療機器のシステムコンソールにある。
前記プローブの更なるハンドルは、ケーブルを介して前記ケーブルインターフェースに接続されている。このケーブルは、１つ又は複数の光ファイバーを有している。通常、前記プローブのセンサー開口部ごとに１つのファイバーが設けられる。前記ケーブルインターフェースを介して、前記ケーブル内の１つの光ファイバーは、前記ビームコンバイナーの一端の出力ファイバーと光学的に接続されている。前記ビームコンバイナーの別の一端には、少なくとも２つのファイバーがあって、１つは、第１の放射源（例えば、690ナノメートルの波長源）に接続され、もう１つは、第２の放射源（例えば、830ナノメートルの波長源）に接続されている。
別の実施形態において、前記神経根開創器プローブは、外部のビームコンバイナーを介して２個の異なる光検出器に接続される。より具体的には、医療機器は、ケーブルインターフェースを含む神経根開創器プローブを含む。前記ケーブルインターフェースは、前記神経根開創器プローブが２個以上の放射源と２個以上の光検出器とに接続できるように適合されている。前記放射源と第１及び第２の光検出器は、前記神経根開創器プローブの外部にある。前記プローブは、シャフトとハンドルを有している。前記ハンドルは、前記シャフトの近位端部に接続されている。前記プローブは先端部を有する。その先端部は前記シャフトの遠位端部に接続されている。前記先端部は、開創器部（例えばブレード）と、第１の光源構造、第１の検出器構造、及び第２の検出器構造を含むセンサーヘッドとを含む。前記第１の光源構造は、前記ケーブルインターフェースを介して、前記放射源に接続されるように構成されている。前記第１の検出器構造は、前記ケーブルインターフェースを介して前記第１の光検出器に接続されるように構成されている。そして、前記第２の検出器構造は前記ケーブルインターフェースを介して、前記第２の光検出器に接続されるように構成されている。前記医療機器は、ビームコンバイナーを有している。そのコンバイナーは、神経根開創器プローブの外部にあって、前記ケーブルインターフェースを介して前記第１の光源構造と前記放射源とに接続されている。
本発明の他の目的、特徴、利点は、以下の詳しい説明と添付の図面を考慮すると、明白になる。図面では、同様の参照記号表示は、図面に亘って、同様の特徴を示している。
図１は、患者の組織の酸素飽和度を測定する酸素濃度計システム101を示す。システムはシステムユニット105とセンサープローブ108を含む。そのプローブは有線接続112によってシステムユニットに接続されている。接続112は、任意の数のワイヤー（例えば１、２、３、４、５、６、またはより多くのワイヤーまたは光ファイバー）を含む電気、光、あるいは、別の有線接続であってよい。本発明の他の実装態様では、しかし、接続112は、例えば無線周波数（RF）通信または赤外線通信などの無線であってよい。
一般的に、システムは、センサープローブを、酸素飽和度または他の関連した測定値が所望される部位の組織（例えば皮膚または神経）に接触または近接させた状態に配置することにより使用される。システムユニットは、センサープローブから組織（例えば人間の組織）に放射される入力信号を発生する。複数の入力信号があってよく、これらの信号は様々なまたは異なる波長を有してよい。入力信号は、組織内に又は組織を通って送信される。
次に、組織を通って送信され又は組織で反射された後、信号はセンサープローブによって受信される。この受信信号は、システムユニットで受け取られ、分析される。受信信号に基づいて、システムユニットは組織の酸素飽和度を量定し、値をシステムユニットのディスプレイに表示する。
一実施態様では、システムは組織酸素濃度計である。その濃度計は脈または心拍を必要とすることなく酸素飽和度を測定することができる。本発明の組織酸素濃度計は、形成手術と脊髄手術を含む内科と外科の多くの領域に適用可能である。本組織酸素濃度計は、血流または脈のない組織の酸素飽和度を測定することができる。このような組織は、例えば、体から切り離されていてよく（例えばフラップ(flap)）、体の別の場所に移植できる。
本発明の態様は、脈酸素濃度計にも適用できる。組織酸素濃度計と対照的に、脈酸素濃度計は、機能するためには、脈を必要とする。脈酸素濃度計は、通常、脈打つ動脈血による光の吸収度を測定する。
例えば米国特許第6,516,209号、第6,587,703号、第6,597,931号、第6,735,458号、第6,801,648号、及び第7,247,142号に説明されているような、酸素飽和度を測定するシステム及び技術の様々な実施態様がある。これらの特許は、本特許出願と同じ譲り受け人に譲渡されおり、参照によって組み込んだものとする。
図２は、図１のシステムの特定の実施態様のより詳細を示す。システムはプロセッサー204、ディスプレイ207、スピーカ209、信号エミッタ231、信号検出器233、揮発性メモリ212、不揮発性メモリ215、ヒューマンインタフェースデバイスまたはHID 219、I/Oインタフェース222、及びネットワークインタフェース226を含む。これらの構成要素は、システムユニットエンクロージャに収容される。システムの異なる実施態様は、記載の任意の数の構成要素を、任意の組合せまたは構成で含んでよく、図示されていない他の構成要素を含んでもよい。
構成要素はバス203を使用して、互いに接続されている。これは、本システムのシステムバスアーキテクチャを示している。この図は、各々の構成要素に接続する１つのバスを示しているが、本バス結合は、サブシステムを接続する働きをする任意の相互接続スキームを例示している。例えば、スピーカ209は、ポート経由で他のサブシステムに接続してよく、またはプロセッサー204に内部的に直結していてよい。
システムのセンサープローブ246は、プローブ238とコネクタ236を含む。プローブは、ワイヤー242と244を使用して、コネクタに接続されている。コネクタは、プローブとそのワイヤーを、着脱可能にシステムユニット内の信号エミッタと信号検出器に接続する。信号エミッタに接続する１つのケーブルまたは１組のケーブル242があり、信号検出器に接続する１つのケーブルまたは１組のケーブル244がある。一実施態様では、ケーブルは光ファイバーケーブルである。しかし、他の実施態様では、ケーブルは電線である。
コネクタは、ロック機構を有しても良い。例えば、コネクタを挿入し、それから、ねじり又は捻って、ロックする。ロックされる場合、コネクタはシステムユニットに対してよりしつかりと固定される。そして、取り外す前に、コネクタはアンロックする必要がある。これは、プローブの不測の外れを防ぐのに役立つ。
コネクタには第１のキー機構もあってよく、そのため、コネクタはシステムユニットのコネクタレセプタクルに、１つ又は複数の特定の方位にだけ挿入できる。これによって、確実に、適切な接続が行われる。
コネクタは、システムユニットに対して、どのタイプのプローブが取り付けられているかを示す第２のキー機構を有してよい。システムユニットは、いくつかの異なるタイプのプローブに対する測定を行うことを取り扱ってよい。第２のキー機構によって、システムユニットは、どのタイプのプローブが接続されているかについて知り、その結果、システムユニットは、適切な機能を実行し、適切なアルゴリズムを使用し、またはそうでなければ、特定のプローブタイプに対して動作の調整を行うことができる。
様々な実施態様では、システムは、壁面コンセントを使用して電力供給される、あるいは、バッテリー電力供給される、または両方によって供給される。ブロック251は、AC電力及びバッテリー電力オプションを有する、システムの電力ブロックを示す。一実施態様では、システムはAC-DCコンバータ253を含む。コンバータは壁面コンセントからAC電力をとり、AC電力からDC電力に変換し、そして、電力を必要とするシステムの構成要素にDC出力を接続する（矢印254で示される）。一実施態様では、システムはバッテリーで動作する。バッテリー256のDC出力は、電力を必要とするシステムの構成要素に接続される（矢印257で示される）。バッテリーは充電器回路259を使用して再充電される。その回路はAC-DCコンバータからDC電力を受け取る。AC-DCコンバータと充電器回路は、結合して単一の回路にしてよい。
不揮発性メモリには大容量ディスクドライブ、フロッピーディスク（登録商標）、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、固定ディスク、ハードディスク、CD-ROM、書き込み可能なCD、DVD、書き込み可能なDVD（例えばDVD-R、DVD+R、DVD-RW、DVD+RW、HD-DVDまたはブルーレイディスク）、フラッシュ及び他の不揮発性半導体記憶装置（例えばUSBフラッシュドライブ）、バッテリー・バックアップされた揮発性メモリ、テープ記憶装置、読取装置、及び他の類似の媒体、そしてこれらの組合せを含めてよい。
プロセッサーは、複数のプロセッサーまたはマルチコア・プロセッサーを含んでよい。これらによって、情報の並列処理が可能となる。さらに、システムは分散環境の一部でもあってよい。分散環境では、個々のシステムは、ネットワークに接続されていて、必要に応じてネットワーク内の別のシステムに資源を貸与するのに利用できる。例えば、単一のシステムユニットは、さまざまな位置の多数のセンサープローブから結果を収集するのに使用してよい。
本発明の態様には、ソフトウェア実行コードまたはファームウェア（例えば読出し専用メモリまたはＲＯＭチップに格納されるコード）を含めてよい。ソフトウェア実行コードまたはファームウェアは、組織の酸素飽和度を測定する際に使用されるアルゴリズムを具体的に表現してよい。ソフトウェア実行コードまたはファームウェアには、ユーザインタフェースを実装するコードを含めてよく、そのインタフェースによって、ユーザーはシステムを使用し、結果をディスプレイに表示し、システムの動作に影響を及ぼすパラメータを選択する、又は指定する。
さらに、本発明のコンピュータ実装、またはコンピュータ実行可能なバージョンは、コンピュータ可読の媒体を使用して具体的に表現され、その媒体上に保存され、あるいはコンピュータ可読の媒体に関連付けられてよい。コンピュータ可読の媒体は、実行用命令を１つ又は複数のプロセッサーに供給することに関与する任意の媒体を含んでよい。このような媒体は、不揮発性、揮発性、及び伝送メディアを含むがこれに限らず多くの形態をとってよい。不揮発性メディアは、例えば、フラッシュメモリ、あるいは、光または磁気ディスクを含む。揮発性メディアは、スタティックメモリまたはダイナミックメモリ、例えばキャッシュメモリまたはRAMなどを含む。伝送メディアは、同軸ケーブル、銅ワイヤー、光ファイバー線、及びバスに配列されるワイヤーを含む。伝送メディアはまた、電磁波、高周波、音波、または光、例えば、電波及び赤外線通信中に生成されるものなどの形態をとってよい。
例えば、本発明のソフトウェアの２進数のコンピュータ実行可能なバージョンは、RAMまたはキャッシュメモリに、または、大容量記憶装置に格納又は置かれてよい。本発明のソフトウェアのソースコードは、大容量記憶装置（例えばハードディスク、磁気ディスク、テープまたはCD-ROM）に格納または置かれてよい。さらなる例として、本発明のコードは、ワイヤーによって、電波によって、または、例えばインターネットのようなネットワークによって伝送されてよい。ファームウェアは、システムのROMに格納してよい。
コンピュータソフト製品は、様々な適切なプログラミング言語、例えばC、C++、C#、Pascal、Fortran、Perl、（MathWorks www.mathworks.comの）Matlab、SAS、SPSS、JavaScript、AJAX、及びJava（登録商標）などの任意のもので記述してよい。コンピュータソフト製品は、データ入力及びデータ表示モジュール付きの独立したアプリケーションであってよい。あるいは、コンピュータソフト製品は、分散オブジェクトとして例示可能なクラスであってよい。コンピュータソフト製品は、コンポーネントソフトウェア、例えば（サンマイクロシステムズの）Java BeansまたはEnterprise Java Beans（サンマイクロシステムズからのEJB）などであってもよい。
本システムのオペレーティングシステムは、オペレーティングシステムのMicrosoft Windows（登録商標）ファミリー（例えば、Windows 95、98、Me、Windows NT、Windows 2000、Windows XP、Windows XP x64エディション、Windows Vista、Windows CE、Windows Mobile）の１つ、Linux、HP-UX、UNIX（登録商標）、Sun OS、Solaris、Mac OS X、Alpha OS、AIX、IRIX32、またはIRIX64であってよい。Microsoft Windowsは、マイクロソフトの商標である。カスタム及びプロプライエタリのオペレーティングシステムを含め、他のオペレーティングシステムを使用してよい。
さらにまた、本システムはネットワークに接続されていてよく、そのネットワークを使用して、他のシステムに接続してよい。ネットワークは、イントラネット、インターネット、または、とりわけ、いわゆるインターネットであってよい。ネットワークは、有線ネットワーク（例えば、銅を使用）、電話網、パケット網、光ネットワーク（例えば、光ファイバーを使用）、または無線ネットワーク、またはこれらの任意の組合せであってよい。例えば、データ及びその他の情報は、Wi-Fi（IEEE規格802.11、802.11a、802.11b、802.11e、802.11g、802.11i、及び802.11n、単に２、３の例に挙げるだけでも）のようなプロトコルを使用する無線ネットワークを使用して、コンピュータと本発明のシステムの構成要素（またはステップ）間で受け渡されてよい。例えば、システムからの信号は、少なくとも部分的には無線によって、構成要素に、または他のシステムに、またはコンピュータに転送されてよい。
一実施形態において、コンピュータワークステーションシステムまたは他の装置（例えばラップトップコンピュータ、多機能電話、または携帯情報端末）上で実行されるウェブブラウザまたは他のインタフェースによって、ユーザーは、例えばインターネットのようなネットワークを介して、本発明のシステムにアクセスする。ユーザーは、データがコンピュータによって収集されることを理解できるであろう。アクセスは、ワールドワイドウェブ（WWW）を介してであってよい。ウェブブラウザは、HTML、XML、テキスト、PDF、及びポストスクリプトを含む様々なフォーマットのウェブページまたは他の内容をダウンロードするのに使用されており、そして、情報を本システムの他の部分にアップロードするのに使用してよい。ウェブブラウザは、URL（uniform resource identifiers）を使用してウェブ上の資源を特定してよく、ウェブ上でファイル移動するのにハイパーテキスト転送プロトコル（HTTP）を使用してよい。
図３は、モニタリングコンソール305と、組織開創器酸素濃度計310と、この組織開創器酸素濃度計をモニタリングコンソールに接続するケーブル315とを含む、本発明のシステム300を示している。ケーブルの近位端部のコネクタ320はモニタリングコンソールに接続し、ケーブルの遠位端部のコネクタ325が組織開創器酸素濃度計上のコネクタ330に接続する。
組織開創器酸素濃度計は、コネクタ330に加えて、ハンドル335と、そのハンドルに接続されるシャフト340と、そして、シャフトの端部に接続されている先端部345とを含む。先端部は、開創器部350とセンサーユニット355を含む。特定の実施形態において、センサーユニットは省略でき、先端部はその代わりに１つ又は複数の光ファイバーをケース内に含む。
ケーブルの長さは、異なってよい。特定の実施態様では、ケーブルの長さは、約1.2メートルから約３メートルの範囲である。例えば、ケーブルは、長さ約1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、２、2.1、2.2、2.3、2.4、または2.5メートル以上であってよい。特定の用途によっては、ケーブルの長さは、1.2メートル未満であってよい。幾つかの用途では、ケーブルの長さは、３メートルより長くてもよい。
本発明の特定の用途は、手術室使用、または清潔と無菌状態を維持することが望ましい他の場所、例えば、隔離棟である。隔離棟の患者は、接触感染症または免疫不全に罹っているかもしれない。病院は確実に、接触感染症の患者が他の人を感染させないようにする必要がある。患者の近くに持ち出される用品は、使用の後に処分または適切に消毒する必要がある。病院はまた、微生物源から免疫不全の患者を保護する必要がある。これらの場合、長さが長いほど、例えば1.2メートルを超えるケーブルは有利である。なぜなら、長いケーブルほど、患者を汚染源、例えば、コンソールから引き離すことができるようになる。同様に、ケーブルの長さが長いほど、患者による汚染、例えば、コンソールの汚染も最小限に抑えられる。
特定の実施態様では、組織開創器酸素濃度計、ケーブル全体、及びコネクタは、プローブユニットとして無菌のパッケージに包装される。プローブユニットは使用の後、コンソールから取り外し可能であって、処分してよい。それから、ユーザーは、新しいプローブユニットを含む新しい無菌のパッケージを解いてよい。パッケージは、プローブユニットを汚染しないように、実際の使用の時点、または、実際の使用間近に解いてよい。次に、ユーザーは、この新しい無菌のプローブユニットをコンソールに接続し、モニターを開始してよい。この使い捨て可能な機能は、患者の回りに無菌の場を維持する際に、さらなる予防レベルを提供する。
別の実施態様では、センサーユニット、ケーブル全体、コネクタ、またはこれらの組合せは、組織開創器酸素濃度計から取り外すことができる。センサーユニット、ケーブル全体、コネクタ、またはこれらの組合せは、プローブユニットとして無菌のパッケージに包装してよい。使用後、例えば脊髄手術の後、ユーザーは、組織開創器酸素濃度計からセンサーユニットとケーブルを取り外し、処分してよい。それから、ユーザーは、新しいプローブユニットを含む新しい無菌のパッケージを解いてよい。そして、ユーザーは、後の使用のために新しいセンサーユニット、ケーブル、または両方を組織開創器酸素濃度計に取り付けることができる。
短いケーブルは、問題をもたらす。ケーブルが短いと、ケーブルが接続される構成要素はどれも患者のごく近接内に引き寄せられる。その結果、医師と看護婦は、患者の周りに無菌の場を確保するのに追加的な治療と時間とを向けることが必要になる。これには、例えば、無菌の場への持ち込み前後に構成要素の更なる洗浄、または構成要素に無菌の掛け布をかけることを含めてよい。
特定の実施形態においては、ケーブルには、コネクタ320と325の他に、他のコネクタがあってよい。これらの他のコネクタによって、ケーブルは２つ以上の部分に分離可能に、さらなる長さのケーブルの取り付けが可能に、あるいは両方とも可能になる。
これらのさらなるコネクタは、いくつかの便益をもたらす。例えば、組織開創器酸素濃度計に取り付けられるケーブルは、使用後、組織開創器酸素濃度計とともに処分してよい。コンソールに取り付けられるケーブルは、再使用してよい。このように、汚染される可能性がより高いケーブル、すなわち組織開創器酸素濃度計に取り付けられるケーブルは、処分してよい。汚染される可能性が高くないケーブル、すなわち、コンソールに取り付けられるケーブルは再利用してよい。別の例として、コネクタは、さらなる長さのケーブルを取り付けてケーブルの全長を伸ばすのに使用してよい。
一実施態様では、ケーブルは、フレキシブルなケーブルジャケットに封入されている１つ又は複数の光導波路を含む。光導波路は、光をコンソールから、組織開創器酸素濃度計を通り先端部の開口部へ送出し、組織内に送り込むのに使用してよい。光導波路は、組織から受光される光をコンソールへ送り返すのにも使用してよい。
光導波路は、多角形、例えば正方形、長方形、三角形、またはその他の形の形状を有してよい。その他の場合、光導波路は、円形または卵円形の形状を有してよい。特定の実施態様では、光導波路は、光ファイバーケーブルの複数の撚り線である。フレキシブルなケーブルジャケットは、アルミニウムの螺旋単一コイルの有無にかかわらない薄肉のPVC、収縮包装チューブ、プラスチック、ゴム、またはビニルであってよい。
特定の実施形態において、光ファイバーケーブルの全ては、フレキシブルのケーブルジャケットの一端または両端の内部に封入される。むき出しのケーブルの数を最小化することによって、ケーブルがもつれる可能性が減る。別の実施形態においては、光ファイバーケーブルは一緒に封入されず、その代わりに、各光ファイバーケーブルは、それぞれのフレキシブルなケーブルジャケットに封入される。
特定の実施態様では、ケーブルは受動的である。例えば、ケーブルは、信号品位を維持するための能動的で生成的な特性を含まない。しかし、他の実施態様では、ケーブルは能動部品を含んでよい。ケーブルは、センサーユニットを通じて送信され、センサーユニットで受信される、あるいは、両方による信号を増幅する能動部品を含んでよい。例えば、大幅な減衰を受け易い長さの長いケーブルは、増幅を必要とする場合がある。モニターされる部位が骨のような特に高密度の構造物を含む場合も、増幅が必要になる場合がある。特定の実施態様では、発光ダイオード（LED）のような放射源は、センサーユニットに配置されてよい。従って、ケーブルは電力を放射源に送る電気配線を含む場合がある。
本発明の一実施形態においては、センサーユニット上の各開口部と対応するケーブルは、特定の目的に専用される。例えば、センサーユニット上の第１の開口部（そして、対応する光ファイバーケーブル）は、モニタリングコンソールから光を送るのに専用される。センサーユニット上の第２の開口部は、第２の開口部で受信される信号をモニタリングコンソールに送るために専用される。
幾つかの実施形態では、多重化などの方式を使用して、複数の目的（例えば、入力と出力）のために特定の開口部とケーブルが使用される。
特定の実施形態において、特定の開口部とケーブルは、出力を送り、反応に影響を及ぼす（例えば、電気信号を送り、筋肉または他の組織を刺激する）。別の開口部とケーブルは、結果として生じる信号をモニタリング装置へ送り返す。さらに別の実施形態において、開口部とケーブルは、単に変化を検出し、これらの変化をモニタリング装置へ送り返してよい。例えば、開口部とケーブルは、患者の皮膚の電圧変化をモニタリング装置に返してよい。
一実施態様では、ケーブル、モニタリングコンソール、組織開創器酸素濃度計、及びこれらの組合せの上のコネクタは、標識を備えている。標識は、塗装された色標識、浮き彫りの標識、または両方であってよい。これらの標識によって、ユーザーがきちんとケーブルをモニタリングコンソール、組織開創器酸素濃度計、または両方に取り付けるのが容易になる。例えば、標識はケーブルコネクタ、モニタリングコンソール、及び組織開創器酸素濃度計に配置された緑の矢印を含んでよい。矢印の整列は、ケーブルの適切な取り付けを示す。さらに、ユーザーにケーブルの適切な取り付けを指示する、コンソール、ケーブル、及び組織開創器酸素濃度計上に印刷された指示があってよい。
ケーブルの端部のコネクタは、モニタリングコンソールと組織開創器酸素濃度計に結合する。コネクタは、ケーブルが偶発的に外れないようにする。コネクタは、モニタリングコンソールまたは組織開創器酸素濃度計上に螺装されるケーブル端部のねじ式のカラーであってよい。あるいは、コネクタは、ラグ閉蓋(lug closure)、圧入嵌合、またはスナップ嵌合であってよい。
一実施態様では、コンソールは携帯型である。従って、コンソールは手で運ぶことができる、または静脈注射(IV)用の柱に取り付けることができる。携帯型コンソールは、患者が動かされるときはいつでも、接続を変更する必要がなく、病院内のどこにでも患者に付帯することができる。さらに、携帯型設計によって、病院の他に、多数の他の場所における使用と評価が容易になる。
携帯型コンソールは、通常バッテリー式である。バッテリーは一般に、ニッケルカドミウム（NiCd）、ニッケル水素（NiMH）、リチウムイオン（Li-Ion）、リチウムポリマー、鉛酸、または別の充電式バッテリー化学物質を有するような充電式のタイプである。システムは、一回のバッテリー充電に対して、一定時間、動作することができる。バッテリーは、消耗したあと、再充電され、その後再使用してよい。
携帯型コンソールには、省電力機能もあってよい。これによって、連続測定の間、バッテリーの消費が低減する。省電力機能によって、例えば、休止のある時間以後、コンソールのディスプレイ・スクリーンが暗くなってよい。その時間は、約５、10、15、または20分であってよい。あるいは、ユーザーが時間をプログラムしてよい。
コンソールは、電力管理回路を含んでよい。電力管理回路が低いバッテリー状態を検出すると、電力管理回路はディスプレイ上に警告を表示させてもよい。電力管理回路は、同様に他の機能を含んでよい。例えば、電力管理回路が低いバッテリー状態（例えば、電圧が閾値以下に低下）を検出すると、電力管理回路は、一定時間後、システムの電源を切断してもよい。この一定時間は、ユーザーによりプログラムされてよい。別の例として、電力管理回路が低いバッテリー状態を検出し、システムが電源切断モードであり、そして、AC入力は、電源に接続されていない場合、電力管理回路は、システムに電源を投入してオンモードすることはない。
特定の実施態様では、携帯型コンソールは、約4.3キログラムの重さがある。しかし、重さは、例えば、3.5、４、4.5、５、5.5、６、6.5、または７キログラム以上を含み、約３キログラムから約７キログラムまで様々であってよい。
別の実施態様では、コンソールはハンドヘルドでも携帯型でもない。コンソールは、壁に取り付けられる、あるいは、スタンドまたは表面に固定される、大きな非携帯型の装置であってよい。この実施態様では、システムは通常AC電源に接続される。バッテリーが、AC電源に対するバックアップとして使用される場合がある。
特定の実施態様では、コンソールは警報を行う。警報は、視覚的（例えば、コンソールのディスプレイ上の点滅光）、音声、または両方であってよい。視覚的警報は、警報が任意の位置から見えるように、設計されてよい（例えばコンソールの上部の点滅光）。混乱した雑音が多い状況では、これによって、ユーザーが迅速に患者に対応することが可能となる。これらの警報は、システムに関する問題を知らせてよい。これには、例えば、信号強度不足、ケーブルのよじれ又は鋭い曲げ、センサーユニット上の破片、ケーブルとコンソール間の結合面上のくず、電力不足、バッテリー不足、ケーブルの取付けミス、または他の問題が含まれる。
警報は、システムが患者のモニタリングの準備がいつできるかについて示してもよい。警報は、特定の酸素飽和度レベルで警告を与えてもよい。例えば、酸素飽和度レベルまたは他の臨界測定値が閾値以下に下った場合、システムは警報を行う。特定の実施形態においては、警報はコンソールによって提供される。しかし、警報は開創器によって提供されてもよい。例えば、開創器は警告灯を含んでよい。そのような警告灯は、ハンドル、シャフト、または両方に置かれてよい。これによって、ユーザーは、例えば、牽引されている組織の酸素飽和度レベルが閾値レベル以下に下ったかどうかを、向きを変えてコンソールを見る必要なしに、見ることができる。様々な警報が、システムによって検出される問題のタイプに応じて使用されてよい。様々な警報には、異なる色と音、及び色と音の強度が含まれる。
センサーユニットが測定にとって適切な位置に置かれた場合、コンソールは警報を出してよい。警報は、位置の適合性に従って、強度を変えてよい。警報は、音声、視覚的、または両方であってよい。音声の警報により、ユーザーは、患者から目を逸らす必要がなく、位置の適合性を判定することができる。
警報は、ユーザープログラマブルであってよい。つまり、ユーザーは、どの警報を有効にするか、警報が起動される閾値、及び警報の強度を設定してよい。例えば、ユーザーは、酸素飽和度警報を有効にすることに決定してよく、酸素飽和度レベルが特定の値以下に下がる場合その時に発生すべき警報を設定し、そして、警報の音量レベルを設定してよい。
コンソールは、データを格納するために、大容量記憶装置も含んでよい。大容量記憶装置には、大容量ディスクドライブ、フロッピーディスク（登録商標）、磁気ディスク、固定ディスク、ハードディスク、CD-ROM及びCD-RWドライブ、DVD-ROM及びDVD-RWドライブ、フラッシュ及びその他の不揮発性半導体記憶ドライブ、テープ記憶装置、読取装置、他の類似の装置、及びこれらの組合せを含めてよい。
格納されるデータには、患者情報を含めてよい。データは、例えば、患者の名前と、社会保障番号あるいは他の識別情報と、酸素飽和度測定値と、測定された日時とを含む。酸素飽和度測定値には、高い値、低い値、平均値、及び測定間の経過時間を含めてよい。
上記のドライブは、コンソールのソフトウェアを更新するのにも使用してよい。コンソールは、いわゆるインターネットのような通信ネットワーク経由で、ソフトウェア更新を受けてよい。
一実施態様では、コンソールはまた、データをコンピュータなどの別の装置に転送するインタフェースを含む。インタフェースは、シリアル、パラレル、ユニバーサル・シリアル・バス（USB）ポート、RS 232ポート、プリンタポートなどであってよい。インタフェース、例えば、赤外線ポートなどは、無線伝送及びダウンロードに適合していてよい。システムは、患者のモニタリングを妨害すること無く、データを転送する。
コンソールのスクリーンは、患者のデータ、例えば、酸素飽和度測定値を表示する。スクリーンは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイ、薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ（TFT LCD）、エレクトロルミネッセント（EL）、または有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイなどのフラットパネルディスプレイであってよい。スクリーンは、タッチスクリーンインターフェースを含んでよい。このようなタッチスクリーンインターフェースは、機械式部品を含まないので、汚されても、キーパッドと比較してきれいにするのがより容易である。
スクリーンは、数字、テキスト、図形、及び色によるグラフ傾向とを表示してよい。異なる色は、異なる測定値または閾値レベルに対応してよい。テキストと数字は、特定の言語、例えば英語、スペイン語、フランス語、日本語、またはタガログ語で表示されてよい。表示される言語は、ユーザープログラム可能である。
特定の実施態様では、スクリーンは単一の局所酸素飽和度の示度に関連したデータを表示する。例えば、これは単一の曲線またはグラフを含んでよい。
ユーザーは、コンソールのスクリーン上に表示される情報のサイズを変えることもできる。これによって、表示は、少し離れて見ることが可能となり、視野角が拡がり、そして、視力限界を有するユーザーが情報を見ることが可能となる。
コンソールは、ディスプレイに加えて、プロセッサーと、信号エミッタ回路と、信号検出回路と、１つ又は複数の光ファイバーの端部を着脱可能に結合するレセプタクルとを含んでもよい。特定の実施態様では、代わりに、１つ又は複数の光ファイバーの端部は、取り外せないようにコンソールに接続される。信号エミッタ回路は、１つ又は複数の光ファイバーによって信号を送信するように機能してよい。そして、信号検出回路は、１つ又は複数の光ファイバーによって信号を受信する。
特定の実施態様では、コンソールは第１の放射源と第２の放射源とを含む。放射源は、二重波長光源であってよい。言い換えると、第１の放射源は、２つの放射波長を提供し、そして、第２の放射源は２つの放射波長を提供する。第１の放射源、第２の放射源、または両方とも、任意の波長の光を発生する１つ又は複数のレーザーダイオード、または発光ダイオード（LED）を含んでよいが、通常、波長は約600ナノメートルから約900ナノメートルの範囲である。特定の実施態様において、約690ナノメートルの波長を有する第１の波長の光が発生される。約830ナノメートルの波長を有する第２の波長の光が発生される。
特定の実施態様では、信号エミッタ回路は、１つ又は複数のレーザーエミッタ、発光ダイオード（LED）エミッタ、または両方とも含んでよい。信号エミッタ回路は、センサーユニットを通して送られる２つ以上の異なる波長を有する光信号を生成するのに使用してよい。それらの波長は、約600ナノメートルから約900ナノメートルの範囲である。
特定の実施態様では、１つ又は複数の近赤外放射源が、コンソールの内部に含まれる。他の実施態様では、放射源は、コンソールの外側にあってよい。例えば、放射源はコンソールとセンサーユニットとの間にある別のユニット内に含まれていてよい。放射源は、例えば、組織開創器酸素濃度計のハンドルに含まれていてよい。さらに別の実施態様においては、幾つかの放射源がコンソールの内部にあってよいが、他の放射源は、コンソールの外側にある。
これらの放射源は、近赤外レーザーであってよい。特定の実施態様では、コンソール内部に１つの近赤外レーザーが配置されている。他の実施態様では、複数の近赤外レーザーがあってよい。例えば、２、３、４、５、６、７、８、９、１０またはそれより多くの放射源があってよい。これらの放射源は、約30ミリワットの電力を発生させてよい。しかし、電力は、約20ミリワットから約100ミリワットまたはより多い電力の範囲であってよい。用途により、電力は、20ミリワット未満であってよい。
また、光源のほんのわずかの出力が組織に送られる。例えば、レーザーダイオード出力が30ミリワットであるとき、組織に達する電力は約３ミリワットである。従って、レーザーダイオードの電力の約1/10が、組織内に伝達される。
特定の実施態様では、光の１個のパルスが、組織内に送られる。別の実施態様では、光の複数のパルスが、組織内に送られてよい。例えば、光の第１のパルスは、第１の検出器で受信されてよい。光の第２のパルスは、第２の検出器で受信されてよい。
図４は、本発明の無線実施態様の一例を示している。システム405は、現場の場所415にあるモニタリングコンソール410を含む。そのコンソールは、患者のデータを受信場所425に送信する(420)。この図は、例えば、モニタリングコンソール内のモデムを使用して、データを送信しているモニタリングコンソールを示している。もっとも、別の実施態様においては、組織開創器酸素濃度計430は、データを無線で受信場所に送信してよい。
図では、現場の場所は手術室にあって、そして、患者435は、脊髄手術、例えば脊髄椎間板手術などを受けている。他の実装態様では、現場の場所は、トレーラー、テント、あるいは、輸送手段、例えば車、救急車、自動車、トラック、バス、電車、飛行機、ボート、船、潜水艦、またはヘリコプターなどであってよい。現場の場所は、戦場であってもよい。
受信場所も異なる。受信場所は、病院、クリニック、外傷センター、医師の自宅またはオフィス、または看護婦の自宅またはオフィスであってよい。モニタリングコンソールまたはセンサーユニットは、複数の受信場所に送信してもよい。例えば、データは病院と医師の自宅の両方に送信してよい。
様々な装置が、データを受信してよい。これら装置には、例えば、モニタリングコンソール、他のモニタリングステーション、携帯機器（例えば電話、ポケベル、携帯情報端末（PDA）、ラップトップ）、またはコンピュータ、あるいはこれらの組合せが含まれる。
現場と受信場所の間の距離は、変わってよい。現場と受信場所は、様々な国、州、都市、市外局番、郡または郵便番号であってよい。その他の場合、現場の場所と受信場所が、同じ部屋の異なる場所に、または、同じ建物の異なる部屋にあってよい。
無線伝送は、アナログまたはデジタルであってよい。図４は、データを受信場所に直接送るシステムを示しているが、いつでもこうであるとは限らない。システムは、中継手段を使用して、データを受信場所に中継してよい。例えば、衛星は、送信信号を中継送信してよい。一実施形態においては、通信ネットワークはいわゆるインターネットであるが、他の実施形態においては、通信ネットワークは、ローカルエリアネットワーク（LAN）、ワイドエリアネットワーク（WAN）、無線ネットワーク、イントラネット、私的ネットワーク、専用ネットワーク、電話回線、セルラーネットワーク、公衆通信回線、交換網、及びこれらの組合せなどを含む任意の適切な通信ネットワークであってもよい。システムが使用してよい無線テクノロジーには、Wi-Fi、802.11a、802.11b、802.11g、802.11n、またはブルートゥース、またはこれらの組合せなどが含まれる。システムにはまた、例えば、目下のネットワークが不安定である、あるいは、混信がある場合、１つの通信技術から別の通信技術へ切り替える能力がある。切替えは、自動でも手動でもよい。
無線でデータを送信するシステムの能力は、いくつかの利点をもたらす。例えば、モニタリングコンソールで受信されるデータは、患者の医療記録を格納できる受信場所に、無線で送信してよい。その結果、データは、患者の医療履歴の一部として保存することができる。
図５は、組織開創器酸素濃度計505の側面図を示す。組織開創器酸素濃度計は、近位端部511と遠位端部514とを有するシャフト508を含む。シャフトの近位端部は、ハンドル517に接続されている。先端部520は、開創器部またはブレード521を有し、シャフトの遠位端部に接続されている。図はまた、コネクタ526を有するケーブル523を示しており、そのコネクタは、ハンドル上のコネクタ529に接続されている。
本出願において、幾つかの具体的な寸法、角度、形状、及び開創器のブレードが示され、説明されるが、当業者にとっては、開創器のユーザー（例えば、外科医）に対して適切な制御手段を提供するように、且つ手術が行われる特定の神経または組織に適切なように、開創器のブレードを、それぞれ所要の寸法に合わせて形成する、またはそれぞれの形に曲げてよいことが理解される。さらに、開創器は、例えば、可変長のブレードまたは回転可能な角度ブレードを備えるなどして、調整可能であってよい。そして、開創器部またはブレードは、フックなどのような種々の形状を有してよい。
特定の実施態様では、シャフトは中空であり、シャフトの全長またはシャフトの一部の長さに達する内部チャンネルまたは通路532を含む。通路は、ハンドル内に達してよい。通路は、光導波路、電気配線、その他の配線、またはこれらの組合せを収容するのに使用される。特定の実施形態において、シャフトはハンドルの中だけを通ってその全長に伸びている。別の実施形態において、シャフトはハンドルの中を通ってその一部分だけに伸ている。シャフトは、接着剤、ねじ結合、ラグ閉蓋（例えば、ねじって、ロックする）、圧入嵌合、またはこれらの組合せを使用して、ハンドルに固定してよい。特定の実施形態において、シャフトとハンドルは、単一ユニットとして成形してよい。
開創器のシャフトと他の部分は、手術の用途に、特に人間の手術に適する任意の材料で作られていてよい。通常、材料は、特定の人、生命体、または手術にとって有毒でないまたは反応性（例えば、アレルギーまたは好ましくない化学反応を引き起す）でない限り、材料は手術に適している。
さらに、特定の実施態様では、開創器の材料は、反射しないか、またはわずかしか反射しない。これによって、組織内に送られる光のより多くが、開創器から反射される代わりに、確実に、検出器に戻って受信される。例えば、開創器は、元の出発物質より反射しないようにするために、反射防止材料（例えば、黒色酸化被膜）で被膜されていてよい。または、開創器は、処理（例えば、青焼法(bluing)、陽極酸化、または酸化）して、その表面が元の出発物質より反射しないようにしてよい。開創器は、着色し（例えば、薄い黒色）、仕上げ処理し（例えば艶消し仕上げ）、または質感を持たせて（例えば、ビードブラスト(bead-blasted)仕上げ）、反射率を低減してよい。開創器の反射率を低減する別の利点は、手術のとき、外科医にとってグレアが少ないということである。
別の特定の実施態様では、開創器の材料は、電子導電性がないか、または元の出発物質と比較して電気伝導度が低い。開創器を使用して、神経が牽引されるので、誤って静電エネルギーによって神経に衝撃を与えることは、望ましくない場合がある。開創器は、導電性のない材料、例えば、セラミック、プラスチック、または樹脂などから製造されてよい。または、開創器は、（神経に触れる）先端部と外科医が開創器を持つ位置（または開創器の他の部分）との間に挿入される絶縁材料を含んでよい。例えば、ハンドルはゴムを含んでよく、あるいは、外科医は、非導電性手袋を着用してよい。これによって、不測の静電気放電が阻止される。
別の特定の実施態様では、開創器の材料は、熱伝導性がないか、または元の出発物質と比較して熱伝導率が低い。開創器を使用して神経が牽引されるので、開創器の温度変化は直に神経に伝播する可能性がある。一般に、熱的に神経を熱くしないことが望ましい。でなければ、神経は損傷を受ける恐れがある。従って、開創器は、熱伝導性がない材料、例えばセラミック、プラスチック、または樹脂から製造されてよい。または、開創器は（神経に触れる）先端部と開創器の他の部分との間に挿入される熱的な絶縁材料を含んでよい。
特定の実施形態において、シャフトは、金属、例えばスチール、ステンレススチール、または外科的なステンレススチールなど、またはこれらと他の適切な材料の組合せである。使用してよい幾つかの他の金属には、金、銀、ロジウム、チタン、タングステン、モリブデン、及びアルミニウムが含まれる。シャフトは、２つ以上の元素（例えば鉄、炭素、クロム、モリブデン、及びニッケル）の合金であってよい。他の実施形態において、シャフトはプラスチック、セラミック、または複合材料（例えば、炭素繊維）でできていてよい。シャフトは、収縮包装チューブによって囲まれるスチールのような材料の組合せも含んでよい。
特定の実施形態において、シャフトは固体のロッドであり、そして、１つ又は複数の光ファイバーケーブル（例えば４つの光ファイバーケーブル）が、少なくともシャフトのある長さの部分に沿って走っている。光が神経（または他の組織）内に送られ、神経から受光できるように、光ファイバーケーブルの端部は、先端部にある１つ又は複数の開口部で終了する。光ファイバーケーブルの反対側の端部は、ケーブル上のコネクタで終了してよい。そのケーブルはコンソール（図３参照）に接続される（例えば、図３参照）。シャフトと光ファイバーケーブルは、熱収縮チューブなどのジャケットを使用してまとめることができる。
ハンドルは、プラスチック、金属（例えば、スチール、アルミニウム、及びチタン）、セラミック、複合材料（例えば、炭素繊維）、またはゴム、あるいはこれらの組合せなどの任意の材料でできていてよい。ハンドルは、ユーザーが持ちやすいように、人間工学的に設計されてよい。人間工学に基づくデザインの幾つかの例には、図５に示すように手の形に合わせて作られた表面と、軟質材料（例えば、ゴム）の使用が含まれる。ツールがユーザーの手からすべり落ちにくいように、ハンドルは質感を持たせてよい（例えば、滑り止めの刻みが付けられてよい）。
通常、ハンドルはシャフトに対してある角度をなしている。例えば、軸線535が長手方向にハンドルを通り、軸線538は少なくともシャフトの一部を長手方向に通る。２本の軸線は、角度542をなす。特定の実施態様では、角度542は110度である。しかし、角度542は、90度（即ち、直角）、90度未満（即ち、鋭角）、または90度より大（即ち、鈍角）であってよい。角度542は、通常、約90度から約160度の範囲である。これには、例えば95、100、110、115、120、125、130、135、140、145、150、155、160または160より大きいが含まれる。しかし、一実施形態において、開創器にはハンドルとシャフトとの間に角度差がなく（即ち、角度542は180度である）、開創器は真っすぐな引具である。
様々な角度によって、ユーザーは、ユーザーがもっとも快適に作業できる角度を選択することが可能となる。例えば、ユーザーはその角度では、開創器が、視野及び執刀医の邪魔をする顕微鏡の方へ突き出ていないと分かるので、90度の角度を有する組織開創器酸素濃度計を好むユーザーが存在してよい。他の実施態様では、シャフトは、ユーザーによって曲げることが可能であってよく、その結果、ユーザーはシャフトを任意の角度または配置に適合させることができる。さらに別の実施態様においては、シャフトは、例えばネジとナットによって枢動可能に接続される２つ以上の部分を含んでよい。これによっても、ユーザーは、所望の角度と配置を決めて調整することが可能となる。
特定の実施形態において、シャフトとハンドルは、ユーザーによって外され、再び取り付けられてよい。これによって、例えば、ユーザーは、開創器に対してある角度を選択し、新しい開創器全体を購入する必要はなく、同じハンドルの使用が可能となる。
特定の実施態様では、開創器は、約120ミリメートルのシャフト長L1と、約120ミリメートルのハンドル長L2とを有する。しかし、これらの寸法は、用途により、大きく変わってよい。
図6Aは、先端部605の右側面図を示す。先端部の左側面図は、図6Aに示されるものの鏡像である。先端部605は、シャフトの遠位端部610に接続される。先端部は、開創器部またはブレード615と底面645とを含む。ブレードは、シャフト及び底面に対してある角度をなしている。
ブレード面631は示されるように平らであってよく、またはある角度に曲げられてよく（例えば、凹面または凸面）、あるいは特定の手術または意図された使用にとって好ましいような別の外形（例えば反曲線、雲形定規、アーチ、またはフック）を有してよい。ブレード面上の様々な外形は、また、他の次元または平面に１つ又は複数の外形を持つブレードの一部であってよい。
図6Bは、例えば、凹形ブレード面650を有するブレード649の側面図を示す。凹形ブレード面は、神経655に対比して示されている。示されている図は、ｚ軸660cからのものである。特定の実施態様では、凹形ブレード面は示されているように一定の半径を有するが、他の実施態様では、変化する半径を有してもよい。
凹形ブレード面によって、神経が牽引されるとき、神経は、軽く抱くように持つことが可能となる。神経の周辺部の周りのストレスは、より均一に分散されてよく、これによって、神経が折れて傷つく、折り重なる、または縮むを防ぐことが容易になってよい。
特定の実施態様では、ブレード面は、質感のある表面を有してもよい。例えば、表面は複数のこぶ、隆起、畝、または突起を含んでよい。これらの表面上の特徴は、神経と一緒に走っている血管の圧壊を最小限にする、または神経の通気を促進するように神経の部分をブレード面から持ち上げるのに役立ってよい。
別の実施態様では、ブレード面は、例えば、神経が牽引されている間に神経の通気を促進する複数の穴を有してよい。
図6Cは、神経655に対比してブレード649の上面図を示している。示されている図は、ｙ軸660bからのものである。矢印662は、牽引の方向を示す。ブレード649は、図6Bで示される凹面650に加えて、凸側面666を有してよい。凹面と同じように、凸側面には、類似した利点がある。つまり、神経が牽引されるとき、弧または三日月の最も外部の点であまり圧迫されない（すなわち高い圧点、または単位面積当たり比較的より強い力）。神経を牽引するとき、弧の形状は一般に高いストレス点の数を減らす。
ところで、図6Aを参照するに、底面645は、示されているように平らであってよく、または特定の手術または使用目的にとって望ましいような別の外形を有してよい。例えば、底面は、図6Bで示すように神経を同様に抱きかかえてストレスを分散する凹形領域を有してよい。底面もまた、質感のある表面（例えばこぶ、隆起、畝、及び突起）を有し、神経と一緒に走っている血管の圧壊を最小限にする、または神経の通気を促進するように神経の部分を底面から持ち上げてよい。
軸線620は、長手方向にシャフトを通過する。この特定の実施態様では、底面645は、軸線620に平行な平らな平面である、しかし、これが、開創器の他の実施態様（下記参照）に対して必ずしも当てはまるわけではない。
軸線630はブレード面631を通り、軸線620と交差する。この特定の実施態様では、ブレード面631は平らである。しかし、これは、開創器の他の実施態様に対して必ずしも当てはまるわけではない。ブレード面は、底面645と軸線620に対して曲げられている（即ち、角度640）。
特定の実施態様では、角度640は約90度である。しかし、上で示したように、特定の角度は異なってよい。通常、角度640は、約90度から約179度の範囲である。例えば、角度は約100、110、120、130、135、140、150、160、170、または179度より大きい例えば、180度であってよい。他の実施態様では、角度は90度未満である。
様々な角度によって、開創器に対する様々なユーザーの好み及び使用目的に応えている。例えば、脊髄手術中に、外科医が神経に損傷を与えることなく椎間板に取り組むことができるように、ユーザーはブレードを使用して、神経を脇の方へ牽引する。一部のユーザーは、下方への動きを使用し、それから神経を側の方へ引っ張っることによって、神経を牽引するのを好む場合がある。これらのユーザーにとっては、90度のブレードが適切である場合がある。
他のユーザーは、下方及び横への動きを使用して、神経を牽引するのを好む場合がある。例えば、これらのユーザーにとって、シャフトに対して90度より大きな角度、例えば130度を有するブレードが、90度の角度を有するブレードより適切である場合がある。さらに、ブレードの角度は、あまりに過剰な力が神経に印加されるのを防ぐのに有用である場合がある。それらの過剰な力はおそらく神経または組織に損傷を与える可能性がある。
さらに、上で示すように、ブレードは先端部の底面に対して曲げられている。しかし、この角度が、必ずしも、ブレードとシャフトの軸線の間で同じ角度であるというわけではない。例えば、本発明の幾つか実施態様（図示せず）では、先端部の底面は、シャフトの軸線に対して垂直（または別の角度）であってよい。それから、ブレードは、底面に対してある角度をなすが、シャフトの軸線に平行である。
ブレードは、底面に対して曲げられている。特定の実施態様では、この角度は、約90度である。しかし、この角度は、約90度から約179度の範囲であってよい。例えば、この角度は、約100、110、120、130、135、140、150、160、170、または179度より大きい例えば、180度であってよい。他の実施態様では、角度は90度未満である。
図７は、対称配列の２つの開口部、単一光源と単一検出器を有する先端部705の底面図を示す。図７で示される実施態様では、先端部は２つの開口部を有する。第１の開口部は、光源構造711を含む。第２の開口部は、検出器構造714を含む。
光源と検出器構造は、一般に、組織、例えば、神経の酸素飽和度レベルを測定するのに使用される光ファイバーを含む。一実施態様では、約１ミリメートルの直径を有する光ファイバーが使用されるが、0.5ミリメートル、0.75ミリメートル、２ミリメートル、３ミリメートル、４ミリメートル、５ミリメートル、及びより大きなサイズを含め、他の直径のファイバーが使用されてよい。
光源構造は、通常、第１の光ファイバーの反対側の端部が光源に接続されている第１の光ファイバーの端部を含む。検出器構造は、通常、第２の光ファイバーの反対側の端部が光検出器に接続されている第２の光ファイバーの端部を含む。
特定の実施態様では、光源及び検出器構造は、対称に配置されている。例えば、各々の光源および検出器構造は、基準点を有する。例えば、光源及び検出器が円形の形状を有する場合、基準点は光源及び検出器の中心であってよい。あるいは、定義が光源及び検出器間で首尾一貫している限り、基準点は、なんらかの他の点と定義してよい。
ライン717と723は、光源及び検出器構造を通過する。ライン717はｙ軸720bに平行であって、光源構造711の基準点を通過する。ライン723はｙ軸720bに平行であって、検出器構造714の基準点を通過する。ライン717と723は、一致する。つまり、光源構造711は、検出器構造714に関して対称な配置にある。
ライン726はｘ軸720aに平行であって、検出器構造の基準点を通過する。ライン729はｘ軸720aに平行であって、光源構造の基準点を通過する。光源構造711と検出器構造714は、ライン726と729の間の距離y1だけ隔てられている。
光源及び検出器構造間の分離間隔は、大きく変わってよい。例として、距離y1は、約1.5ミリメートルである。距離y1がより小さいほど、先端部サイズをより小さくするのに寄与するのに役立つ。先端部サイズが小さいほど、より小さな切開が使用できるので、一般に、先端部サイズが小さいほど、望ましい。同様に、切開がより小さいほど、治癒がより早く且つ傷跡がより小さくなるという効果がある。患者は、またほとんど感染症を経験しないでよい。
しかし、別の実施態様では、距離y1は、約５ミリメートルである。距離y1は、一般に約1.5ミリメートルから約５ミリメートルの範囲である。例えば、距離y1は、約1.5、２、2.5、３、3.5、４、4.5、または５ミリメートル以上であってよい。他の実施態様では、距離y1は、1.5ミリメートル未満であってよい。
光源−検出器の分離を大きくするほど、例えば、検出器構造は、組織内により深く侵入した後の光を検出することが可能になってよい。
光ファイバーケーブルが含まれる特定の実施態様では、光ファイバーケーブルの寸法は、異なってよい。円形の横断面を有する光ファイバーケーブルが使用される特定の実施態様では、光源構造、検出器構造、または両方における光ファイバーケーブル端部の直径は約0.5ミリメートルであるが、約0.5ミリメートルから約３ミリメートルの範囲であってよい。例えば直径は約0.5、１、1.5、2、2.5、3ミリメートル又は3ミリメートルより大きくてよい。他の実施態様では、光ファイバーケーブルの直径は、0.5ミリメートル未満であってよい。
一般に、光源及び検出器構造の断面面積は同じである。これによって、例えば光源及び検出器構造は、同じツール又は同じツールの幾つか（例えば同じ直径ドリルビット又はエンドミル）を使用して製造することが可能となる。これにより、製造コストを下げることができる。言い換えると、開創器のブレード上の検出器構造の開口部の製作に対して、開創器のブレード上に光源構造の開口部を製作する（例えば穿孔または機械加工）とき、メーカーはツールを変える必要がない。また、これによって、例えば、メーカーは、光源構造用のサイズのファイバー及び検出器構造用の別のサイズのファイバーを仕入れることと比べて、単一のサイズのファイバーを仕入れることが可能となる。これによって、製造コストを下げることができる。さらにまた、メーカーは、単一サイズのファイバーの大量購入によって、スケールメリットを実現することができる。つまり、一般に、購入されるファイバーの量が増加するに従い、ファイバーの単位当りコスト（即ち、長さ当りのコスト）は減少する。
しかし、他の実施態様では、検出器構造の断面面積は、光源構造の断面面積より大きい。これは、組織から反射される又は送信される光の十分量を、検出器構造によって確実に捕捉するために実施されてよい。別の実施態様では、光源構造の断面面積は、検出器構造の断面面積より大きい。
通常、光ファイバーケーブルと対応する開口の直径は、ほぼ同じである。開口がより小さいほど、例えば、先端部をより小さくすることができる。開口がより大きいほど、例えば、より多くの光が組織内に送られ、そして組織から受光することができる。
距離x1は、ライン723と端732の間である。つまり、光源及び検出器構造は、端732から距離x1だけ変位していてよい。端732は、開創器部またはブレード735の基部を示す。光源及び検出器構造は通常、距離x1が少なくとも約0.5ミリメートルであるように、端732の近くに配置される。しかし、距離x1は、用途により、約0.5ミリメートルから約３ミリメートルの範囲であってよい。
通常、光源及び検出器構造は、シャフトの遠位端部とは反対側の開創器部のより近くに配置される。例えば、ｙ軸と平行であるライン740は、シャフトの遠位端部を通る。
距離x2は、ライン740と717との間である。通常、距離x2は、距離x1より長い。特定の実施態様では、距離x2は、距離x1より約4.8倍長い。しかし、距離x2は、距離x1の約３倍から約６倍の範囲の長さであってよい。例えば、距離x2は、距離x1の3.5倍、3.6倍、3.7倍、3.8倍、3.9倍、4.0倍、4.1倍、4.2倍、4.3倍、4.4倍、4.5倍、4.6倍、4.7倍、4.8倍、4.9倍、5.0倍、5.1倍、5.2倍、5.3倍、5.4倍、5.5倍、あるいは、5.5倍を越える長さであってよい。他の実施態様では、距離x2は、距離x1よりの３倍未満だけ長くてよい。
距離x2とx1との関係の変化は、神経または他の線状組織の変動する寸法を反映している。例えば、神経の直径は、患者毎に変わってよい。直径は、神経に沿っても変わってよい。神経の直径は、約１ミリメートルから約５ミリメートルの範囲であってよい。例えば、標準的な大人の背下部にある神経根は、直径約４ミリメートルである。神経は、通常ブレードを使用して牽引されるので、端732の近くに光源及び検出器構造を配置することによって、光は、光源構造から神経内に送られ、その後検出器構造よって受光することが可能となる。
通常、距離x1は、神経のサイズに比例する。つまり、神経がより小さいほど、距離x1はより小さくなり、神経がより大きいほど、距離x1がより大きくなる。神経は、一般に円形の横断面を有するので、この寸法関係によって、例えば、神経がフックで牽引されるとき、光源及び検出器構造を神経の最も厚い部分の上、すなわち神経の直径上に確実に置くことが容易になる。
例えば、子供の神経などのように、神経が小さい場合、光源及び検出器構造が神経より上に配置されるように、光源及び検出器構造は端732のより近くに配置されてよい。こうして、光は神経内に送られ、神経から受光することができる。しかし、大人の神経などのように、神経が大きい場合、光源及び検出器構造は端732から離れてより遠くに配置されてよい。
通常、光源及び検出器構造は、開創器部の長手方向の端と平行である１つ又は複数の軸線に沿って配置される。これによって、例えば、神経のような直線形状の組織の測定が可能となる。例えば、ライン717は、光源及び検出器構造を通るが、開創器部の端732と平行である。使用中、神経は、通常、端732に対して位置付けられる。その結果、神経の長手方向の軸線は、端732と平行となる。端732と平行な軸線に沿って光源及び検出器構造を配置することによって、神経を、光源及び検出器構造の下に確実に配置することが容易になる。
距離x3は、ライン723からブレードの外側の端までである。特定の実施形態において、距離x3は、約1.75ミリメートルである。しかし、距離x3は、例えば、開創器の材料を含め、用途により、異なってよい。例えば、比較的強度の高い材料は、薄いブレード（即ち、より短い距離x3）を可能にしてよい。しかし、強度の低い材料は、ブレードがより耐久性があり、折るまたは曲げるのがより難しくなるように、より厚いブレード（即ち、より長い距離x3）を必要としてよい。
特定の実施形態において、光源及び検出器構造は、ブレードの上に配置されてよい。光源及び検出器構造は、本出願で説明されたように先端部の底面に置かれる場合にそれらの構造が有するのと類似の位置、構成、配置、形状、デザイン、寸法、及び間隔を有してよい。さらにまた、特定の実施形態は、ブレードと先端部の底面にある、光源構造、検出器構造、または両方の組合せを含んでよい。
ブレードの上に光源構造、検出器構造、または両方を配置する１つの利点は、それによって、組織を先端部の底面に接触させる必要なしに、または先端部の底面の近くに位置付ける必要なしに、測定（例えば、酸素飽和度の測定）が可能になる場合があるということである。例えば、ユーザーは、組織が牽引されたときに、測定ができるように底面上のセンサーが牽引された組織に十分に近くなるように、ブレードを切り口に完全に挿入することができないという状況の場合もある。しかし、ブレードに配置されたセンサーの場合、組織に十分に近く、測定できる可能性がある。
別の実施態様では、光源及び検出器の配置は、非対称である。光源及び検出器の非対称の配置は米国特許第7,355,688号で説明されており、参照によって組み込んだものとする。その特許で議論される光源及び検出器の非対称配置のどれも、本出願の光源及び検出器に適用できる。
例えば、図８は、非対称配列の３つの開口部、１個の光源及び２個の検出器を有する先端部805の底面図を示す。図８に示される実施態様では、先端部は一列に配置された３つの開口部を有している。第１の開口部は、光源構造811を含む。第２及び第３の開口部は、それぞれ、検出器構造814aと814bを含む。
ｙ軸820bと平行であるライン817は、光源及び検出器構造の各々の基準点を通る。ｘ軸820aと平行であるライン823は、光源構造811の基準点を通る。ｘ軸と平行であるライン826は、検出器構造814aの基準点を通る。ｘ軸と平行であるライン829は、検出器構造814bの基準点を通る。
図８の非対称の光源および検出器配列は、光源構造811と検出器構造814bを含んでおり、検出器構造814aが光源構造811と検出器構造814bの間に配置されている。光源構造811と検出器構造814bは配列の両端にある。そして、検出器構造814aは、配列の中央ではあるが、中心を外れた部分に配置されている。
例えば、距離y10は、ライン823と826との間である。距離y11は、ライン826と829との間である。距離y10は、距離y11とは異なる。距離y10が距離y11より長いとして示されているが、当然のことながら、その代わりに、距離y11が距離y10より長くてもよい。距離y10と距離y11の差は、通常、検出器構造に対する光源構造のオフセット配置、あるいは、実質的にアンバランスな配置の特徴である。
距離y12は、ライン823と829との間である。特定の実施態様では、距離y11は距離y12の約３分の１であり、距離y10は距離y12の約３分の２である。例えば、y12が５ミリメートルの場合、y11は5/3ミリメートルであり、y10は10/3ミリメートルである（即ち、2/3 * 5ミリメートルは、10/3ミリメートルである）。
しかし、他の実施態様は、対称な光源−検出器配置を含んでよい。例えば、距離y10は、距離y11に等しくてよい。
図９は、対称配列の４つの開口部、２個の光源と２個の検出器を有する先端部905の底面図を示す。図９に示される実施態様では、先端部は、一列に配置された４つの開口部を有する。第１及び第２の開口部は、それぞれ、光源構造911aと911bを含む。第３及び第４の開口部は、それぞれ、検出器構造914aと914bを含む。
ｙ軸920bと平行であるライン917は、光源及び検出器構造の各々の基準点を通る。ｘ軸920aと平行であるライン923は、光源構造911aの基準点を通る。ｘ軸920aと平行であるライン924は、光源構造911bの基準点を通る。ｘ軸と平行であるライン926は、検出器構造914aの基準点を通る。ｘ軸と平行であるライン929は、検出器構造914bの基準点を通る。
図９の２個の光源及び２個の検出器の配列は、配列の両端に配置された光源構造911aと検出器構造914bを含んでおり、そして、光源構造911bと検出器構造914aは、光源構造911aと検出器構造914bの間に配置されている。つまり、図９で示される配置は、光源及び検出器構造を配列の両端に配置することによって、光源及び検出器構造（即ち、911aと914b）間の最も長い分離間隔を提供する。
光源構造911aと検出器構造914bをできるだけ遠く離すことは、配列の両端に光源構造を置き、それらの間に検出器を配置するという他の配置に対して勝る利点を有する。１つの利点は、光源構造911aから放射される光が、それが検出器構造914bで受光される前に、組織内により深く伝わることができるということである。別の利点は、先端部が非常に小さい寸法で製造してよく、したがって、先端部は、臨床応用において使用してよいことである。臨床応用では、器具がより小さいほど有利である。なぜなら、使用するのにごく小さな切開を必要とするだけだからである。その応用には、例えば、脊髄神経根の酸化測定と、指再植におけるモニタリングが含まれる。
特定の実施態様では、2-光源と2-検出器の配列は、対称性を有する。つまり、隣接した光源及び検出器間の間隔は、等しい。例えば、距離y20は、ライン923と924との間である。距離y21は、ライン924と926との間である。距離y22は、ライン926と929との間である。距離y23は、ライン923と929との間である。
特定の実施態様では、距離y20、y21、及びy22は、同じである。特定の実施態様では、距離y20、y21、及びy22各々は、距離y23の３分の１である。例えば、y23が５ミリメートルの場合、y20、y21、及びy22は、すべて5/3ミリメートルである。
図８は光源及び検出器構造の配置において、光源と検出器構造間の距離がｙ軸に関して異なるような対称性の欠如を説明した。しかし、対称性の欠如には、ｘ軸に関して対称性の欠如が、その代わりに、または、さらにあってよい。次に図10を参照して、一組の光源構造と１つの検出器構造に対してオフセット配置にある１つの検出器構造を含む先端部が説明される。
図10は４つの開口部を有する先端部1005の底面図を示し、開口部のうちの少なくとも１つは、他の開口部と整列していない、または非対称である。この図において、他の開口部と整列していない１つの開口部がある。別の実施態様では、他の開口部と整列していない２つの開口部がある。別の実施態様では、互いに整列しない少なくとも３つの開口部がある。別の実施態様では、互いに整列しない４つの開口部がある。
図の特定の実施態様は、非対称に配列された２個の光源と２個の検出器を有する。図10で示される実施態様では、先端部は、４つの開口部を有し、３つの開口部が同じライン上に配置され、第４の開口部がそのラインからオフセットされて配置されている。第１及び第２の開口部は、それぞれ、光源構造1011aと1011bを含む。第３及び第４の開口部は、それぞれ、検出器構造1014aと1014bを含む。先端部はまた、底面1015と、開創器部またはブレード1016を含む。
ｙ軸1020bと平行であるライン1017は、光源構造1011aと1011b及び検出器1014aの基準点を通る。ｙ軸1020bと平行であるライン1018は、検出器構造1014bの基準点を通る。
ｘ軸1020aと平行であるライン1023は、光源構造1011aの基準点を通る。ｘ軸1020aと平行であるライン1024は、光源構造1011bの基準点を通る。ｘ軸と平行であるライン1026は、検出器構造1014aの基準点を通る。ｘ軸と平行であるライン1029は、検出器構造1014bの基準点を通る。
距離y30は、ライン1023と1029との間である。距離y32は、ライン1023と1024との間である。距離y34は、ライン1024と1026との間である。距離y36は、ライン1026と1029との間である。
ライン1017と1018はｙ軸と平行であるが、一致しない。すなわち、ライン1017はｘ軸に沿って距離x10だけライン1018からオフセットされている。つまり、ｘ軸に関して、対称性がない。特定の実施態様では、x10は約0.5ミリメートルである。しかし、x10は約0.1ミリメートルから約2.5ミリメートルの範囲であってよい。例えば、x10は、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5ミリメートルまたは2.5ミリメートルより大きくてもよい。他の実施態様では、x10は、0.1ミリメートル未満であってよい。
さらなる例として、非対称の配置においては、第１の光源構造（例えば1011a）と第１の検出器構造（例えば1014a）間に第１の距離と、第２の光源構造（例えば1011b）と第２の検出器構造（例えば1014b）間に第２の距離とがあって、第１及び第２の距離が等しくないように、光源及び検出器が配置される。
例えば、特定の実施態様では、隣接したセンサー間のｙ軸に沿った距離は、n/(m-1)である。ここで、ｎは、最も遠い光源及び検出器のペアの間のｙ軸に沿った距離であり、ｍはセンサーの数である。従って、４個のセンサーと、最も遠い光源及び検出器のペアの間に５ミリメートルのｙ軸距離とを含む特定の実施態様では、隣接したセンサー間のｙ軸距離は、5/3ミリメートルである(即ち、５ミリメートル/(４-１)＝5/3ミリメートル)。
この例において、次に、第１の距離（即ち、光源構造1011aから検出器構造1014aまで）は、10/3ミリメートル（即ち、3.3ミリメートル）である。第２の距離（即ち、光源構造1011bから検出器構造1014bまで）は3.4ミリメートルである。ここで、x10は0.5ミリメートルである(即ち、第２の距離＝((0.5)2+(3.3)2)の平方根＝3.4)。
底面は、通常、１つ又は複数の開口部を有する平面であり、それら開口部を通して光が組織内に送られ、組織から受光される。しかし、他の実施態様では、底面は平面でなくてもよい。例えば、底面は凸面、凹面、または凸領域及び凹領域を有してよい。
特定の実施態様では、底面は長方形の形状を有してよい。しかし、いつでもこうであるとは限らない。底面は、任意の形状を有してよい。例えば、一実施態様では、底面は、様々な種類の多角形、例えば正方形、長方形、三角形、及び平行四辺形などの形状、または曲線セグメントから成る形状（例えば卵円形、楕円、及び三日月）、あるいはこれらの組合せ（例えば半円）を有してよい。
通常、底面の表面積は、開口の表面積より大きい。例えば、底面の表面積は、開口の総計表面積より約250〜約350倍大きくてよい。他の実施態様では、底面の表面積は、開口の表面積以下である。
特定の実施態様では、底面は長さx20と幅y40を有する。特定の実施態様、例えば単一光源及び単一検出器配列では、底面は約３ミリメートルの幅と約５ミリメートルの長さを有する。別の実施態様、例えば更なる光源及び検出器を有するなどでは（例えば2-光源及び2-検出器配列）、底面は８ミリメートルなどのより大きな幅を有してよい。下記の表Ａは、本発明の様々な実施態様の場合の寸法−長さx20（図10）、幅y40（図10）、及び厚さy44（図12）と、そして寸法の範囲とを示している。しかし、これらの寸法が用途によって大きく異なってよいことに留意する必要がある。
特定の実施態様では、減衰比率は、組織酸化（StO2）、ヘモグロビン濃度（Hgb）または両方を測定するのに使用される。減衰比率は、光源によって放射されて、検出器で受光されるある波長の光の減衰の別の波長の減衰に対する比率である。次に、減衰比率は、通常、以下の式によって表わすことができる。
ここでｉ＝１、２に対する
特定の実施態様では、光は、例えば、690ナノメートルと830ナノメートルを含む２つの異なる波長で、光源構造から放射される。図10で示される光源−検出器配列に対して、(S1、D1)、（S1、D2）、（S2、D1）、そして（S2、D2）を含む４つの光源−検出器ペアがある。S1とS2は、それぞれ光源構造1011aと1011bとに対応する。D1とD2は、それぞれ検出器構造1014aと1014bとに対応する。
ｉ＝１、２に対する光源−検出器ペア（Si、Dj）に対して、Ｕ690（Si、Dj）及びＵ830（Si、Dj）を含む２つの光学測定値がある。従って、減衰比率は、次のように定義される。
自動誤差キャンセルまたは自動較正スキームでは、光源の強度、検出器の利得、及び光ファイバーとコネクタにおける光の損失のようなシステム係数は、自動的にキャンセルされる。自動誤差キャンセルスキームは、米国特許出願第6,597,931号において式5aと5bとして更に詳細に説明されており、その出願は参照によって組み込んだものとする。
図10に示されるなどの直線センサー配列の場合、これらのシステム係数に独立な以下の４つの量を作ってよい。
減衰比率方法の場合、これらの４つの量の比をとる必要がある。
R1は、S1だけに依存し、R2はS2だけに依存し、そして、R4はS1とS2の両方に依存することに留意されたい。また、R3は、信号品質の尺度として使用可能であって、そして、R5とR6は、独立でないこと留意されたい。
以下の式は、自動較正スキームなしで使用してよい。減衰比率は、StO2に関係付けてよい。StO2は、減衰比率に比例してよい。線形関係を仮定すると、次の式を得る。
StO2(Si,Dj)＝kR(Si,Dj)+b (5)
ここで、R(Si,Dj)は、式(2)によって定義される。そして、ｋとｂは定数であってよい。経験的にk=30とb=0とする。更なるStO2較正が各センサーに必要であるならば、較正データは、センサーに内蔵されるチップに格納してよい。理論的には、ペア(S1,D2)は、StO2の変化に対して最も敏感である必要がある。自動較正スキームがStO2の計算に使用されず、したがって、システム係数はキャンセルされていないので、式(5)の較正係数（ｋ、ｂ）はコンソール及びプローブに依存する。この複雑さは、コンソール−プローブの組合せが初めて使用されるときに、比率Ｕ690（Si、Dj）/Ｕ830（Si、Dj）を記録することによって回避してよい。
ここで、R(Si,Dj)は、式(2)によって定義される。そして、ｋとｂは定数であってよい。経験的にk=30とb=0とする。更なるStO2較正が各センサーに必要であるならば、較正データは、センサーに内蔵されるチップに格納してよい。理論的には、ペア(S1,D2)は、StO2の変化に対して最も敏感である必要がある。自動較正スキームがStO2の計算に使用されず、したがって、システム係数はキャンセルされていないので、式(5)の較正係数（ｋ、ｂ）はコンソール及びプローブに依存する。この複雑さは、コンソール−プローブの組合せが初めて使用されるときに、比率Ｕ690（Si、Dj）/Ｕ830（Si、Dj）を記録することによって回避してよい。
さらに、この問題を回避するために、下記のように自動較正スキームの下で減衰比率方法を使用してよい。
自動較正によって、自動較正された減衰比率は、酸化の推定にとって、自動較正の無い場合の減衰比率よりも良くてよい。次を仮定する。
StO2(m)＝k’Rm+b’,m=1,2,4 (6)
S1とS2の両方が含まれる場合、m=4である。S1のみが含まれる場合、m=1である。S2のみが含まれる場合、m=2である。式(6)における較正係数（k’, b’）は、今やコンソール及びプローブに関して独立である。経験的にk’=100、b’=-30%とする。
S1とS2の両方が含まれる場合、m=4である。S1のみが含まれる場合、m=1である。S2のみが含まれる場合、m=2である。式(6)における較正係数（k’, b’）は、今やコンソール及びプローブに関して独立である。経験的にk’=100、b’=-30%とする。
モンテカルロシミュレーションの下で、光源がオンの場合、検出器で受光される光は、
次に、吸収係数は、以下の式によって計算される。
μa＝（Ｇ１＋Ｇ２InＵ(4)）2 (7)
現在のアルゴリズムでは、G1=0.5とG2=1とする。２つの波長でμaを使用して、Hgbは２つの波長でμaに関して計算される。
現在のアルゴリズムでは、G1=0.5とG2=1とする。２つの波長でμaを使用して、Hgbは２つの波長でμaに関して計算される。
式(4)の量R3は、信号品質の尺度として使用できる。すなわち、次の式によって信号品質係数を規定する。
信号品質係数に関するさらなる詳細は、2005年９月８日出願の米国特許出願第11/162,380号に説明されており、その特許出願は、参照によって組み込んだものとする。
当然ながら、これらの式は、図９の例において示される配置のような対称性を有する、光源及び検出器配置に適用してもよい。自動較正スキームには、米国特許第6,516,209号、第6,735,458号、第6,078,833号、そして、New Optical Probe Designs for Absolute (Self-Calibrating) NIR Tissue Hemoglobin Measurements, Proc.SPIE 3597, pages 618-631(1999)で説明されている式を含めてよい。これら文献は、参照によって組み込んだものとする。減衰比率方法は、また米国特許第6,587,701号に説明される技術も含んでよく、この特許は、参照によって組み込んだものとする。
先端部が２つの光源開口部と２つの検出器開口部を有するとき、特定の実施態様では、StO2は式(6)を使用して計算される。つまり、自動較正または自動計算スキームが、使用される。
先端部が１つの光源開口部と１つの検出器開口部を有するとき、特定の実施態様では、StO2は式(5)を使用して計算される。つまり、自動較正または自動計算スキームを使用せずに行われる。ただ１つの光源−検出器ペアしかないので、光源−検出器ペア上の加重平均は必要がない。
先端部が１つの光源開口部と２つの検出器開口部を有するとき、特定の実施態様では、StO2は式(5)を使用して計算される。加重平均は、２つの光源−検出器ペアについてである。
特定の実施態様では、生理学的培養基内の発色団の濃度を測定するシステムは、異なる波動特性を有する少なくとも２セットの電磁放射光を培養基内に照射する光源モジュールと、培養基を通って伝達される電磁放射光を検出する検出器モジュールと、そして、光源モジュールから照射され、検出器モジュールによって検出される電磁放射光から発色団の濃度のうちの少なくとも１つの絶対値を量定する処理モジュールとを含む。この特定の実施態様では、量定は第１の値と第２の値とに関する数学的な計算を実行することを含む。第１の値は、検出器モジュールによって検出される電磁放射光の強度に対応する。第２の値は、光源モジュールから照射される電磁放射光の強度に対応する。
別の特定の実施態様では、生理学的培養基内の発色団の濃度を測定する方法は、少なくとも１個の波源と少なくとも１個の検波器を有する測定システムを使用する。電磁波は、少なくとも１個の波源によって放射され、生理学的培養基を通って伝達され、少なくとも１個の検波器によって検出される。この特定の実施態様では、本方法は、複数の測定値を得るために、光源モジュールから異なる波動特性を有する少なくとも２セットの電磁放射光を生理学的培養基内に照射することと、検出器モジュールにおいて、生理学的培養基を通って放射される光を受光することと、複数の測定値を、システムのパラメータと、培養基に関係するパラメータとに関連付ける数式を提供することと、提供される数式から、光源に依存及び検出器に依存するパラメータを除去することと、発色団の濃度のうちの少なくとも１つの絶対値を量定することとを含む。この特定の実施態様では、量定は、第１の値と第２の値とに関係する数学的な計算を実行することを含む。第１の値は、検出器モジュールにおいて検出される電磁放射光の強度に対応する。第２の値は、光源モジュールから放射される電磁放射光の強度に対応する。
特定の実施態様では、システムは、周波数領域（FD）技術は使用しないで、連続波分光学（CWS）技術を使用して、神経の酸素飽和度を測定する。CWSは、その結果の基礎を、入力信号に対する検出信号の強度の比に置く。酸素飽和度測定値は、光源から放射される初期放射光の強度の測定に基づいてよい。つまり、測定値は光源の強度に依存してよい（独立ではない）。この特定の実施態様では、酸素飽和度測定値は、時間変化に関してではなく、強度変化に関して、変化を測定することに基づく。光源は、一定の強度で放射光を放射してよい。CWSは、FDとは異なる。例えば、CWSは、FDパラメータ、例えば、周波数と位相角を使用しない。さらにまた、FDシステムの光源は、CWSシステムの光源とは異なり、高周波で振幅変調される場合がある。
FDと比較してCWSを使う１つの利点は、CWSのコストがより低いことである。例えば、一般的にFDパラメータを決定するためには、より複雑な計算をするのにより複雑なハードウェアが必要になる。これは、通常、より高いコスト、より多くの消費電力、及びより大きな規模を意味する。対照的に、本システムの特定の実施形態において、システムは、バッテリーを使用して電力供給できる携帯型のハンドヘルドユニットとして実現される。
図11は、先端部1105の第１の実施形態の斜視図を示す。一実施態様では、開創器の底面のセンサー開口部まで及ぶ光ファイバーケーブルは、エポキシ、接着剤、樹脂、プラスチック、または類似の材料、あるいは合成物に包容されるか、またはそれらを使用して密封される。エポキシ（または他の材料）は、ファイバーを適所に保持し、ファイバーへの損傷を防ぎ、使用中、センサー開口部からファイバーが外れるのを防ぐ。エポキシまたは他の材料の形状を図示されているように造形して、装置の使い易さを促進してよい。
図12は、先端部1205の第１の実施形態の左側面図を示す。先端部は１つ又は複数の光ファイバーケーブル1208（部分図）と、底面1211と、開創器部又はブレード1214とを含む。
特定の実施態様では、１つ又は複数の光ファイバーケーブルは、エポキシで包容されるか、またはプラスチック内の型に入れて作られる。特定の実施態様では、光ファイバーケーブルの数は、底面1211の開口部の数に等しい。例えば、２つの開口部が底面にあるならば、２つの光ファイバーケーブルがある。３つの開口部が底面にあるならば、３つの光ファイバーケーブルがある。４つの開口部が底面にあるならば、４つの光ファイバーケーブルがある、などである。それから、底面上の各開口部は、光ファイバーケーブルの一端部を含んでよい。
別の実施形態において、光ファイバーケーブルの数は、底面の開口部の数に等しい必要はない。光ファイバーケーブルの数は、底面の開口部の数を上回ってよい。例えば、底面は、１つ又は複数の開口部を含み、各々が２、３、４、５、６、または７以上の光ファイバーケーブルの端部を含んでよい。
先端部は、距離y44で示すように厚さを有する。特定の実施態様では、厚さは約２ミリメートルである。しかし、厚さは約1.5ミリメートルから約５ミリメートルの範囲であってよい。例えば、厚さ（即ち、y44）は、約1.6、1.7、1.8、1.9、２、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、３、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、4.1、4.2、4.3、4.4、4.5、4.6、4.7、4.8、4.9、または５ミリメートル以上であってよい。幾つかの実施形態において、厚さは1.5ミリメートル未満である。
通常、厚さがより薄い（または側面輪郭がより細い）ほど、例えば、より小さい切開で済むので、望ましい。切開がより小さいほど、治癒がより速く且つ傷跡がより小さくなるという効果がある。患者は、また感染症をほとんど経験しなくてよい。厚さは、概して、ブレードが先端部の底面から突出する距離と、先端部内の光ファイバーケーブルの数と、先端部内の光ファイバーケーブルの直径（または断面面積）との関数である。小さい直径の神経に比較して、大きい直径の神経の場合は、きちんと神経を牽引するために、より背高なブレードが必要になる場合がある。このために、より厚い先端部となる場合がある。大きい直径の神経の場合は、光を神経内にきちんと送って、そして神経から光を受光するために、小さい直径の神経に比較して、さらなる光ファイバーケーブルとより大きな直径の光ファイバーケーブルとが必要になる場合がある。
ブレードは、先端部の底面から距離y45だけ突出する。特定の実施態様では、y45は約2.8ミリメートルである。しかし、それは、約２ミリメートルから約４ミリメートルの範囲であってよく、２ミリメートル未満及び４ミリメートル超を含んでもよい。例えば、距離y45は、約2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、３、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、または４ミリメートル以上であってよい。通常、距離y45は、牽引される神経のサイズに比例して変わる。例えば、大きな神経の場合は、小さな神経に比較して大きな距離y45が必要になる場合がある。
特定の実施態様では、この先端部の側面外形は、先端部の背部分1225がテイパー(1220)して位置1217でブレードと出会うのを示す。幾つかの実施形態において、側面外形は反曲線を含んでよい。このテイパーした外形によって、神経と神経を囲む他の構造とに対する接触損傷の回避が容易になる。テイパーした外形は、神経を囲む他の構造の変位を最小にするのに役立つ。また、外形をテイパーリングすることは、結果として、外形がより小さくなり、手術部位においてよりわずかな空間しか占有せず、こうして外科医が作業するさらなる余地をもたらす。
図13は、先端部1305の第１の実施形態の底面図を示す。先端部は、シャフト1311の遠位端部1308に結合される。開創器部1314は、遠位端部1308の向かい側にある、先端部の遠位端部1317に結合される。この例では、先端部は先端部の底面1324上に開口部1320と開口部1323を含む。開口部1320は、光源構造1326を含む。開口部1323は、検出器構造1329を含む。
この例は、２つの開口部（即ち、1320と1323）を示しているが、他の実施形態は２つより多い開口部または１つの開口部を有してよい。１、２、３、４、５、６、７、または８つ以上の開口部があってよい。特定の実施形態では、底面に開口部がある必要はない。例えば、先端部または先端部の一部は、光透明な材料、例えば、透明なプラスチックなどから作られてよい。その結果、光源構造1326からの光は、光透明な材料を通って組織内に入り、それから、光が光透明な材料を通って戻るときに、検出器構造1329によって受光することができる。別の例として、光源構造、検出器構造、または両方とも、底面の周辺部1332の外に配置されてよい。
図14は、シャフト1415の遠位端部1410に結合される先端部1405の第１の実施形態の上面図を示す。シャフトの幅y47は、先端部の幅y48より大きくてよい。
特定の実施形態において、シャフトの幅は、先端部の幅より約24パーセント広い。例えば、一実施態様では、先端部の幅は、2.5ミリメートルであってよい。その時、シャフトの幅は、3.1ミリメートル（即ち、2.5ミリメートル×1.24 = 3.1ミリメートル）であってよい。
別の実施形態において、シャフトの幅は、先端部の幅より約29パーセント広い。例えば、先端部の幅が約４ミリメートルであるならば、シャフトの幅は約5.2ミリメートル（即ち、4ミリメートル×1.29 = 5.2ミリメートル）である。
別の例として、先端部の幅が約８ミリメートルであるならば、シャフトの幅は約10.3ミリメートルである。シャフトの幅は、先端部の幅より約20パーセントから約35パーセントの範囲に亘って広くてよい。しかし、他の実施態様では、シャフトの幅は、先端部の幅より25パーセント未満だけ広いか、または先端部の幅より35パーセントを越えて広くてよい。さらにまた、ある実施態様は、先端部の幅より狭い幅を有するシャフトを含んでよい。
図15は、開創器部1510を含む先端部1505の第１の実施形態の正面図を示す。特定の実施形態において、開創器部は、任意の数の曲線セグメント及び直線セグメントを含む。例えば、図15において、開創器部は、角1515と1520のような曲がった端を有する長方形の形状を有する。曲がった、丸い、または鈍くなった端は、神経と神経を囲んでいる他の構造とに対する接触損傷を回避するのを容易にする。
図16は、点線として示されるシャフト1610の輪郭とともに、先端部1605の第１の実施形態の後面図を示す。特定の実施形態において、シャフトの横断面は、楕円の形状を有する。楕円形状のシャフトの主中心線1615は、開創器部1625の長手方向の端1620に平行であってよい。しかし、当然ながら、横断面は任意の形状を有してもよい。形状は、多角形（例えば正方形、長方形、三角形、及び平行四辺形）などのように、直線セグメントから成ってよく、または曲線セグメントから成ってよく（例えば卵円形、楕円、三日月、及び円）、またはこれらの組合せから成ってよい（例えば半円）。
この特定の配置の１つの長所は、これによって、ユーザーはツールを楽につかんで、保持できることである。つまり、ユーザーは親指と中指を使用して、ツールの側面をつかむことができる。それから、ユーザーの人さし指は、楕円形のより大きな辺（即ち、主中心線）に置かれるか、または下向きの圧力を印加することができる。
図17は、先端部1705の第２の実施形態の斜視図を示す。先端部は、底面1708（または組織に面した表面）を含む。光ファイバーは、ケース1711に収容されるかまたは封入されてよい。先端部は、ブレードまたは開創器部1712を含む。先端部は、シャフト1714に取り付けられている。ケーブル1717は、ケースに接続されている。ジャケット1720は、ケーブルとシャフトを包み込んでいる。この第２の実施形態において、先端部は約５ミリメートルの幅を有する。
図11について上で示したように、光ファイバーケーブルは、エポキシ、接着剤、樹脂、プラスチック、または類似の材料、あるいは複合物で包容されるか、またはそれらを使用して密封される。エポキシ（または他の材料）は、ファイバーを適所に保持し、ファイバーに対する損傷を防ぎ、使用中、センサー開口部からファイバーが外れるのを妨ぐ。エポキシまたは他の材料の形状（即ち、ケース1711）を図示されているように造形し、装置の使い易さを促進してよい。
特定の実施形態において、開創器部は、ケースの凹面1726に移行する凹面1723を有する。さらにまた、凹面は底面1708に対して鈍角で傾斜している。これらの特徴によって、例えば、ケース、開創器部、または両方が手術部位の上に突出するそうでない場合より良い手術部位の視覚化が可能となる。
先端部の丸い端及び角に加えて、なめらかな凹面のために、神経、及び神経を囲む他の構造の接触損傷の回避が容易になる。
図17で示される例においては、ケーブル1717はシャフトの上面に沿って配置される。しかし、他の実施形態において、ケーブルは、その代わりにシャフトの底面に沿って走ってよい。ケーブルは、ケースの横の端1718に入って、それから、ふくらみ1719で示すようなケースの一部の上面に沿って進む。
他の実施形態において、しかし、ケーブルはケースの横の端から入る必要はない。例えば、ケーブルは、ケースの上面を通って、ケースの長手方向の端から入ってよく、あるいは、これらの組合せであってよい。すなわち、複数のケーブルがあってよい。
ケーブルは、ジャケット1720によって包まれる。ジャケットは、ケーブルをシャフトに固定するのに役立つ。しかし、別の実施形態において、ケーブルは異なる方式を使用して固定してよい。例えば接着剤を使用して、ケーブル及びシャフトに巻き付けられる１つ又は複数のバンドを使用して、又はシャフトにケーブルを巻き付けるなどして、ケーブルをシャフトに固定してよい。
特定の実施形態において、ジャケットはケースまで延びていない。他の実施形態においては、ジャケットはケースまでずっと延びてよい。さらに他の実施形態において、ジャケットは、延びてケースを覆ってよい。
図18は、先端部1805の第２の実施形態の左側面図を示す。
図19は、先端部1905の第２の実施形態の右側面図を示す。特定の実施形態において、先端部は約３ミリメートルの厚さy50を有するが、約2.5ミリメートルから約3.5ミリメートルの範囲であってよい。
図20は、先端部2005の第２の実施形態の上面図を示す。
図21は、先端部2105の第２の実施形態の正面図を示す。
図22は、先端部2205の第２の実施形態の底面図を示す。この例では、開創器部2210には、わずかな弧または三日月を有する端の外形がある。弧の凸側面2215は、直線の光源−検出器配列2220の近くに配置される。弧の凹側面2225は、凸側面の反対側にある。
開創器部の凸側面の１つの長所は、神経が牽引されているとき、神経に沿ったストレスのより均一な分布である。つまり、神経が牽引されていているとき、弧または三日月の最外部の場所では圧迫がより少ない（即ち、高圧点または単位面積当たり比較的より強い力）。神経を牽引するとき、弧の形状は、一般に高いストレス点の数を減らす。しかし、他の実施態様では、弧の凹側面を光源−検出器配列の側に配置することを含め、他の端の外形と形状が、使用されてよい。
図22で示される例において、光源−検出器配列は、凸側面2215にほぼ接触する。つまり、光源−検出器配列は、曲線とは対照的に、直線上に配置される。この実施形態では、光源構造、検出器構造、または両方から凸側面2215までの距離は、異なってよい。例えば、光源構造2230aから凸側面までの第１の距離は、光源構造2230bから凸側面までの第２の距離と異なる。特定の実施態様では、第１の距離は、第２の距離より大きい。しかし、別の実施態様では、第１の距離は、第２の距離より小さくてよい。これは、例えば、開創器部の凹側面は、光源−検出器配列の側に置かれる場合に、当てはまってよい。光源構造、検出器構造、または両者が、オフセット配置である、即ち、光源及び検出器構造の全てが同じライン上に配置されていない場合にも当てはまってよい。
さらに、対称な光源−検出器配置において、一方（例えば上半分）は他方（例えば下半分）の鏡像である。例えば、図22において、長手方向にシャフトの中を走る軸線2240は、底面を上半分と下半分に分ける。上半分と下半分は、互いに鏡像である。検出器構造2235aから凸側面までの第３の距離は、第２の距離（即ち、光源構造2230bから凸側面まで）に等しい。同様に、検出器構造2235bからの第４の距離は、第１の距離（即ち、光源構造2230aから凸側面まで）に等しい。
図22で示すように、三日月形の開創器部の半径は一定であってよい、あるいは、それは増減していてよい。例えば、特定の実施態様では、半径は光源構造2230aから検出器構造2235bまで増加する。このように、光源構造2230aから凸側面までの第１の距離は、光源構造2230bから凸側面までの第２の距離を超える。第２の距離は、検出器構造2235aから凸側面までの第３の距離より大きい。第３の距離は、検出器構造2235bから凸側面までの第４の距離より大きい。
別の例として、半径は光源構造2230aから検出器構造2235bに減少していてよい。こうして、光源構造2230aから凸側面までの第１の距離は、光源構造2230bから凸側面までの第２の距離より短い。第２の距離は、検出器構造2235aから凸側面までの第３の距離より短い。第３の距離は、検出器構造2235bから凸側面までの第４の距離より短い。
別の実施形態において、光源−検出器配列は、カーブ上に配置されてよい。カーブは、開創器部の凸側面のカーブに一致してよい。こうして、光源構造2230aから凸側面までの第１の距離は、光源構造2230bから凸側面までの第２の距離に等しい。検出器構造2235aから凸側面までの第３の距離は、検出器構造2235bから凸側面までの第４の距離に等しい。
図22はまた、光源構造2230aと2230b及び検出器構造2235aと2235bの幾何学的な配置の別の例を示している。この第１の幾何学的な配置において、第１の光源構造（即ち、2230a）と第２の光源構造（即ち、2230b）の間の第１の距離は、第２の光源構造（即ち、2230b）と第１の検出器構造（即ち、2235a）の間の第２の距離とは異なる。第２の距離は、第１の距離より大きくてよい。さらにまた、第２の検出器構造（即ち、2235b）と第１の検出器構造の間の第３の距離は、第１の距離と等しくてよい。
しかし、多くの他の異なる幾何学的な配置が可能である。例えば、第２の幾何学的な配置において、第１、第２、及び第３の距離は等しい。第３の幾何学的な配置において、第２の距離は、第１の距離、第３の距離、または両方よりも短い。第１及び第３の距離は等しい。第４の幾何学的な配置において、第３の距離は、第１の距離、第２の距離、または両方より大きい。第１及び第２の距離は等しい。第５の幾何学的な配置において、第１の距離は、第２の距離、第３の距離、または両方より大きい。第２及び第３の距離は等しい。
図22は、単一軸線に関して光源及び検出器構造の様々な幾何学的な配置を示しており、そこでは、光源及び検出器構造のすべてが一列に配置されている。しかし、他の幾何学的な配置は、代わりに、または、さらに第２の軸線に関する光源及び検出器配置の間の距離を有してよい。
例えば、図23は、ｘ軸に関する距離を有する幾何学的な配置の別の例を示している。この特定の例は、光源構造2310aと2310b、及び検出器構造2315aと2315bを含む４個のセンサーを含む。第１の距離は、第１の光源構造（即ち、2310a）と第２の光源構造（即ち、2310b）の間である。第２の距離は、第２の光源構造と第１の検出器構造（即ち、2315b）の間である。第３の距離は、第１の検出器構造と第２の検出器構造（即ち、2315b）の間である。
図23で示される第１の幾何学的な配置では、第１の軸線2320は、第１及び第２の光源構造と第２の検出器構造の基準点を通る。第２の軸線2325は、第１の検出器構造の基準点を通る。第１の軸線は第２の軸線に平行であるが、第２の軸線の左側に偏位されており、即ち、第１及び第２の軸線は一致しない。この第１の幾何学的な配置では、第３の距離は、第２の距離と等しい。第１の距離は、第３または第２の距離より短い。
しかし、多くの他の異なる幾何学的な配置が可能である。例えば、第２の幾何学的な配置において、第１の軸線は、第１及び第２の光源構造と第１の検出器構造の基準点を通る。第２の軸線は、第２の検出器構造の基準点を通る。第１の軸線は第２の軸線に平行であるが、第２の軸線の左側に偏位されており、即ち、第１及び第２の軸線は一致しない。この第２の幾何学的な配置では、第１及び第２の距離は等しい。第３の距離は、第１または第２の距離より大きい。
第３の幾何学的な配置においては、第１の軸線は、第２の光源構造と第１及び第２の検出器構造の基準点を通る。第２の軸線は、第１の光源構造の基準点を通る。第１の軸線は、第２の軸線に平行であるが、第２の軸線の左側に偏位されており、即ち、第１及び第２の軸線は一致しない。この第３の幾何学的な配置では、第１の距離は、第２の距離、第３の距離、または両方より大きい。第２の距離は、第３の距離に等しい。
第４の幾何学的な配置においては、第１の軸線は、第１及び第２の検出器構造と第１の光源構造の基準点を通る。第２の軸線は、第２の光源構造の基準点を通る。第１の軸線は、第２の軸線に平行であるが、第２の軸線の左側に偏位されており、即ち、第１及び第２の軸線は一致しない。この第４の幾何学的な配置では、第３の距離は、第１の距離、第２の距離、または両方より短い。第１の距離は、第２の距離に等しい。
第５の幾何学的な配置においては、第１の軸線は、第１及び第２の光源構造の基準点を通る。第２の軸線は、第１及び第２の検出器構造の基準点を通る。第１の軸線は、第２の軸線に平行であるが、第２の軸線の左側に偏位されており、即ち、第１及び第２の軸線は一致しない。この第５の幾何学的な配置では、第２の距離は、第１の距離、第３の距離、または両方より大きい。第１の距離は、第３の距離に等しい。
第６の幾何学的な配置においては、第１の軸線は、第１及び第２の検出器構造の基準点を通る。第２の軸線は、第１及び第２の光源構造の基準点を通る。第１の軸線は第２の軸線に平行であるが、第２の軸線の左側に偏位されており、即ち、第１及び第２の軸線は一致しない。この第６の幾何学的な配置では、第２の距離は、第１の距離、第３の距離、または両方より大きい。第１の距離は、第３の距離に等しい。
第７の幾何学的な配置においては、第１の軸線は、第２の光源構造と第２の検出器構造の基準点を通る。第２の軸線は、第１の光源構造と第１の検出器構造の基準点を通る。第１の軸線は第２の軸線に平行であるが、第２の軸線の左側に偏位されており、即ち、第１及び第２の軸線は一致しない。この第７の幾何学的な配置では、第１、第２、及び第３の距離は等しい。
第８の幾何学的な配置においては、第１の軸線は、第１の光源構造と第１の検出器構造の基準点を通る。第２の軸線は、第２の光源構造と第２の検出器構造の基準点を通る。第１の軸線は第２の軸線に平行であるが、第２の軸線の左側に偏位されており、即ち、第１及び第２の軸線は一致しない。この第８の幾何学的な配置では、第１、第２、及び第３の距離は等しい。
第９の幾何学的な配置においては、第１の軸線は、第１の光源構造と第２の検出器構造の基準点を通る。第２の軸線は、第２の光源構造と第１の検出器構造の基準点を通る。第１の軸線は第２の軸線に平行であるが、第２の軸線の左側に偏位されており、即ち、第１及び第２の軸線は一致しない。この第９の幾何学的な配置では、第２の距離は、第１の距離、第３の距離、または両方より短い。第１の距離は、第３の距離に等しい。
第１０の幾何学的な配置においては、第１の軸線は、第２の光源構造と第１の検出器構造の基準点を通る。第２の軸線は、第１の光源構造と第２の検出器構造の基準点を通る。第１の軸線は第２の軸線に平行であるが、第２の軸線の左側に偏位されており、即ち、第１及び第２の軸線は一致しない。この第１０の幾何学的な配置では、第２の距離は、第１の距離、第３の距離、または両方より短い。第１の距離は、第３の距離に等しい。
図23は、４つの開口部を有する先端部に関して、様々な光源及び検出器の幾何学的な配置を示す。しかし、類似の幾何学的な配置が、４を越えるまたは４未満の開口部を有する先端部に対して、取られてよい。図24は、先端部が３つの開口部を含む、光源及び検出器の幾何学的な配置を示す。この特定の例は、光源構造2410、及び検出器構造2415aと2415bを含む。第１の距離は、光源構造と第１の検出器構造（即ち、2415a）の間である。第２の距離は、第１の検出器構造と第２の検出器構造（即ち、2415b）の間である。光源及び検出器構造は、一列に配置されてよい。この第１の幾何学的な配置では、第１及び第２の距離は等しい。
しかし、多くの他の異なる幾何学的な配置が可能である。例えば、第２の幾何学的な配置において、第１の距離は、第２の距離より短い。
第３の幾何学的な配置で、第１の距離は、第２の距離より大きい。
図24は、光源及び検出器構造が同じライン上に配置される単一の軸線に関して、光源及び検出器構造の様々な幾何学的な配置を示す。しかし、他の幾何学的な配置は、代わりに、さらに、第２の軸線に関する光源及び検出器配置間の距離を有してよい。
例えば、図25は、ｘ軸に関する距離を有する幾何学的な配置の別の例を示す。この特定の例は、光源構造2510、及び検出器構造2515aと2515bを含む３個のセンサーを含む。第１の距離は、光源構造と第１の検出器構造（即ち、2515a）の間である。第２の距離は、第１の検出器構造と第２の検出器構造（即ち、2515b）の間である。
図25で示される第１の幾何学的な配置において、第１の軸線2520は、光源構造と第１の検出器構造の基準点を通る。第２の軸線2525は、第２の検出器構造の基準点を通る。第１の軸線は、第２の軸線に平行であるが、第２の軸線の左側に偏位されており、即ち、第１と第２の軸線は一致していない。この第１の幾何学的な配置では、第１の距離は、第２の距離より短い。
しかし、多くの他の異なる幾何学的な配置が可能である。例えば、第２の幾何学的な配置において、第１の軸線は、第１及び第２の検出器構造の基準点を通る。第２の軸線は、光源構造の基準点を通る。第１の軸線は、第２の軸線に平行であるが、第２の軸線の左側に偏位されており、即ち、第１と第２の軸線は一致しない。この第２の幾何学的な配置では、第１の距離は、第２の距離より大きい。
第３の幾何学的な配置おいて、第１の軸線は、第１の光源構造と第２の検出器構造の基準点を通る。第２の軸線は、第１の検出器構造の基準点を通る。第１の軸線は、第２の軸線に平行であるが、第２の軸線の左側に偏位されており、即ち、第１と第２の軸線は一致しない。この第３の幾何学的な配置では、第１の距離は、第２の距離に等しい。
第４の幾何学的な配置おいて、第１の軸線は、第１の検出器構造の基準点を通る。第２の軸線は、第１の光源構造と第２の検出器構造の基準点を通る。第１の軸線は第２の軸線に平行であるが、第２の軸線の左側に偏位されており、即ち、第１と第２の軸線は一致しない。この第４の幾何学的な配置では、第１の距離は、第２の距離に等しい。
図25は、３つの開口部を有する先端部に関して、様々な光源−検出器の幾何学的な配置を示す。しかし、類似の幾何学的な配置が、３未満の開口部、例えば、２つの開口部を備える先端部に対して、取られてよい。図26は、先端部が２つの開口部を含む、光源及び検出器の幾何学的な配置を示す。この特定の例は、光源構造2610と検出器構造2615を含む。第１の軸線2620は、光源構造の基準点を通る。第２の軸線2625は、検出器構造の基準点を通る。第１の軸線は第２の軸線に平行であるが、第２の軸線の左側に偏位されており、即ち、第１と第２の軸線は一致しない。
別の実施形態において、第１の軸線はその代わりに検出器構造の基準点を通る、そして、第２の軸線は光源構造の基準点を通る。第１の軸線は第２の軸線に平行であるが、第２の軸線の左側に偏位されており、即ち、第１と第２の軸線は一致しない。
図27は、先端部2705の第３の実施形態の斜視図を示す。先端部は、センサーユニット2711が取り付けられた背面2708を含む。先端部は、開創器部またはブレード2712を更に含む。先端部は、シャフト2714に取り付けられている。光ファイバーケーブルは内側のジャケット2717に入れられ、センサーユニットに接続されている。外側のジャケット2726は、内側のジャケットとシャフトを収容している。この第３の実施形態においては、先端部は約５ミリメートルの幅を有する。
センサーユニットは、任意の方法、例えば、接着剤（例えば、エポキシ、接着剤）、スナップ嵌合、ネジ、または磁石などを使用して、背面に取り付けてよい。センサーユニットは、その代わりに、またはさらに、テープ、熱収縮チューブなどで開創器に対してセンサーユニットを包むことによって、固定してよい。
図27に示されている先端部は、他の実施形態、例えば、図18において示されている先端部よりわずかに厚い。両方の実施形態には、利点がある。例えば、より厚い先端部は、さらなる余地をさらなる又はより厚い光ファイバーケーブルに与えることができる。これにより、より正確な測定値が得られる。より細い先端部は、より厚い先端部と対照的に、より小さい切開に挿入することができる。
図28は、先端部2805の第３の実施形態の左側面図を示す。先端部は、底面2815を越えて突き出るセンサー構造2810を含む。センサー構造が、底面を越えて突き出る距離は、約0.1ミリメートルから約１ミリメートルの範囲である。例えば、センサーは、約0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、または1.0ミリメートル以上底面を越えて突き出てよい。他の実施態様では、センサー構造は、0.1ミリメートル未満、底面を越えて突き出てよい。
底面を越えてセンサー構造を位置付けることによって、例えば、センサー構造が、測定対象の組織と確実に接触することができるようにする。センサー構造は、１つ又は複数の光源及び検出器構造を含んでよい。特定の実施態様では、すべてのセンサー（即ち、光源及び検出器）は、底面を越えて同じ量だけ突き出る。別の実施態様では、センサーは、種々の量で、底面を越えて突き出てよい。
図29は、先端部2905の第３の実施形態の右側面図を示す。特定の実施形態において、先端部は約５ミリメートルの厚さy60を有するが、約３ミリメートルから約８ミリメートルの範囲であってよい。
図30は、先端部3005の第３の実施形態の上面図を示す。
図31は、先端部3105の第３の実施形態の正面図を示す。
図32は、先端部3205の第３の実施形態の底面図を示す。先端部は、スロット3210を含む。スロット内に、４つのセンサー開口部がある。一実施態様において、これらのセンサー開口部は、光ファイバーケーブルの端部である。さらに、これらの開口部は、光源構造3215aと3215b、及び検出器構造3220aと3220b用である。
特定の実施態様では、スロットは長円（即ち、２つの平行な辺と半円形の端部とを有する形状）の形状を有する。しかし、スロットは任意の形状でよい。形状は、多角形（例えば正方形、長方形、三角形、及び平行四辺形）などのように、直線セグメントから成ってよく、または曲線セグメントから成ってよく（例えば卵円、楕円、三日月、及び円）、あるいはこれらの組合せから成ってもよい（例えば、半円及び長円）。
図32で示される例では、スロットは、光ファイバーケーブルの４つの端部用の開口部を含む。光ファイバーケーブルの第１の端部は、光源構造3215aに結合される。光ファイバーケーブルの第２の端部は、光源構造3215bに結合される。光ファイバーケーブルの第３の端部は、検出器構造3220aに結合される。光ファイバーケーブルの第４の端部は、検出器構造3220bに結合される。
しかし、様々な実施態様では、スロットは、光ファイバーケーブルの４つ未満の端部、または光ファイバーケーブルの４つを越える端部を含んでよい。例えば、スロットは１、２、３、４、５、または６つ以上の光ファイバーケーブルの端部を含んでよい。さらなる光ファイバーケーブルによって、例えば、さらなるデータポイントを取得することができる。
ここまで本出願で述べられた実施態様では、プローブの各々の開口部は、それに結合した単一のファイバーを有している。しかし、本発明の更なる実施態様では、プローブの各々の開口部は、それに結合した複数の、即ち２つ以上のファイバーを有してよい。または、プローブの各々の開口部は、それに結合した複数の光路または光チャンネルを有してよい。
これらの光路は、組織に光を送信する、または組織から光を受光するのに同時に使用できる。単一の開口部内に、２つの光源構造、２つの検出器構造、または１つの光源及び検出器構造を有してよい。そして、単一のプローブまたは開創器にとって、複数の光チャンネルを有する２つ以上のそのような開口部があってよい。
例として、図33は、単一の開口部3310を有する先端部3305を示す。単一の開口部は、光源構造3315と検出器構造3320を含む。それぞれは単一の光ファイバーの端部を含む。開口部3310は、円として示されているが、この開口部は、長円形、長方形、卵円形、あるいは本出願のほかの所で述べられるような他の形状を含め、任意の形状を有することができる。
組織（即ち、神経）3325が、開創器部3330によって牽引されているのが示されている。平面3335は、光源及び検出器構造の基準点を通る。
特定の実施形態において、平面3335が神経の長手方向の軸とほぼ平行であるように、光源及び検出器構造が、単一の開口部内に整列されている。これによって、例えば、光源構造を通過する光が神経内に送られ、且つ神経からの光が検出器構造によって受光されることが確実にできるようになる。
光源及び検出器構造は、任意の距離だけ離してよい。例えば、特定の実施形態において、光源及び検出器構造は、約1.5ミリメートルの距離だけ離される。別の実施形態において、光源及び検出器構造は、約５ミリメートルの距離だけ離される。このように、分離間隔は一般的に、約1.5ミリメートルから約５ミリメートルの範囲である。しかし、他の実施態様では、分離間隔は1.5ミリメートル未満である。例えば、光源及び検出器構造は、互いに接触してよい。他の実施態様では、分離間隔は５ミリメートルを越える。
通常、分離間隔が小さいほど、結果として、先端部がより小さくなり、ひいては切開がより小さくなってよい。分離間隔が大きいほど、結果として、光が検出器構造によって受光されるまでに、光源構造から光は、組織の中により深く入り込んでよい。
図34は、複数のファイバーを有する、単一の開口部を備えたプローブの別の実施態様を示す。この実施態様は、図33に記載されているのに類似しているが、ファイバーの方向は図33の方向に対して垂直である。
具体的には、図34は、それぞれ、光源及び検出器構造3415、3420を含む単一のセンサー開口部3410を有する先端部3405を示す。この例では、光源および検出器構造は、神経3425に対して直角に配置されている。つまり、光源及び検出器構造の基準点を通る平面3430は、神経の長手方向の軸に対して90度の角度をなしている。
図35は、複数のファイバーを有する単一のセンサー開口部を備えるプローブの別の実施態様を示す。この実施態様は、図33に記載されているのと類似しているが、ファイバーの方向は、図33の方向と比べてある角度を成している。この角度は、図33のファイバーの方向に対して任意の角度であってよい。
しかし、当然のことながら、光源及び検出器構造は、任意の配置を有してよい。具体的には、図35は、光源及び検出器構造3515、3520を含む単一の開口部3510を有する先端部3505を示す。この例では、光源及び検出器構造は、神経3525に対してある角度で配置される。つまり、光源及び検出器構造の基準点を通る平面3530は、神経の長手方向の軸に対してある角度をなす。角度は、任意の角度であってよい。例えば、角度は、図33に示すように０度、図34に示すように90度、または図35に示すように他の任意の角度であってよい。
図36は、複数の光路を備えるファイバーを有する単一のセンサー開口部3610を備えるプローブの別の実施態様を示す。このファイバーは、分割チャンネルファイバーと呼ばれてよい。２つの半円形の光チャンネル3615と3620を有する単一の円形のファイバー3612がある。
特定の実施態様では、光チャンネル3615は光源チャンネルであり、そして、光チャンネル3620は検出器チャンネルである。例えば、光チャンネル3615は、組織内に光を送るのに使用されてよく、そして、光チャンネル3620は、組織から光を受光するのに使用されてよい。別の実施態様では、そうしないで、光チャンネル3615は、検出器チャンネルであり、そして、光チャンネル3620は光源チャンネルである。
光チャンネル3615と3620は、半円形の横断面を有するように示されているが、これらの光チャンネルは任意の形状を有してよい。これらが有してよい様々な形状のうちの幾つかの例には、多角形（例えば正方形、長方形、三角形、及び平行四辺形）、曲線セグメントを有する形状（例えば卵円、楕円、及び三日月）、またはこれらの組合せが含まれる。
図36に示すような特定の実施態様では、光チャンネルは対称である。しかし、他の実施態様では、光チャンネルは、対称でなくてよい。例えば、光チャンネル3620が半円形の形状を有するが、光チャンネル3615は正方形の形状を有してよい。
光チャンネル3615と3620は、同じ断面面積を有するように示されているが、いつでもこうであるとは限らない。例えば、特定の実施態様では、光チャンネル3615は、光チャンネル3620とは異なる断面面積を有してよい。つまり、光チャンネル3615は、光チャンネル3620より大きい断面面積を有してよく、あるいは光チャンネル3615が光チャンネル3620より小さい断面面積を有してよい。
同様に当然ながら、単一のファイバーが、図36で示される２つの光チャンネルより多い光チャンネルを有してよい。単一のファイバーには、任意の数の光チャンネルがあってよい。
特定の実施態様では、第１の光チャンネル（例えば、3615）からブレード3625までの距離は、第２の光チャンネル（例えば、3620）から前記ブレードまでの距離とは異なる。例えば、図36において、光チャンネル3615は、光チャンネル3620よりブレードに近い。しかし、他の実施態様では、光チャンネルは、ブレードから等間隔に配置されてよい。
光チャンネルは、任意の方向を有してよい。図37は、光チャンネルが図36で示される配置から90度回転されている、光チャンネルの異なる方向を示している。他の任意の回転角度が使用されてよい。特定の実施態様では、図37で示すように、光チャンネル3715と3720は、ブレード3725から等間隔に配置されている。
図38は、複数の光チャンネルを備えるファイバーを有する単一のセンサー開口部3810を有するプローブの別の実施態様を示す。外側のコア光チャンネル3820に囲まれている内側のコア光チャンネル3815を有する同心のコアファイバー3812がある。
特定の実施態様では、内側のコア光チャンネルは光源のチャンネルであり、外側のコア光チャンネルは検出器のチャンネルである。しかし、別の実施態様では、内側のコア光チャンネルは検出器のチャンネルであり、外側のコア光チャンネルは光源のチャンネルである。
また当然ながら、内側と外側のコア光チャンネルが任意の形状を有してよい。内側と外側のコア光チャンネルが円として示されているが、本出願のほかの所で述べられているように、様々な他の実施態様では、それらチャンネルは多角形（例えば正方形、長方形、三角形、平行四辺形）、卵円形、楕円形、長円形、または他の形状として成形されてよい。
さらに、別の実施態様では、内側及び外側のコア光チャンネルは、同心円でなくてよい。
単一の開口部の１つの利点は、先端部に複数の開口部を製作することに、さらなる時間と製造が費やされないことである。これによって、大幅なコストの削減となってよく、ひいてはシステムの全体コストが低減してよい。
図39Aは、単一の光ファイバーまたは単一の光ファイバー束と、光コンバイナーまたはビームコンバイナーとを使用する、センサーの実施態様のブロック図を示す。センサーのセンサーヘッド3905は単一のファイバー3908に接続されており、そのファイバーは光コンバイナー3914の第１の端部3911に接続されている。光源レーザーダイオード3917とフォトダイオード検出器3920は、光コンバイナーの第２の端部3923に接続されている。センサーヘッドは、通常、プローブの開口部、例えば、開創器の開口部3926に取り付けられる。
この単一のファイバー実施態様によって、光源及び検出器は、１つのファイバーを共有することができる。これによって、本発明のセンサーを実施する際に必要となる光ファイバーの数が削減される。光3927は、光源3917から、コンバイナー3914、ファイバー3908、及び開口部3926を通って、測定対象の組織3929まで送られる。反射されたまたは受光した光は、開口部3926、ファイバー3908、及びコンバイナー3914から、光検出器3920に送られる。送信した光及び受光した光を解析することによって、酸素飽和度の測定を行うことができる。
一実施態様では、光源レーザーダイオードは、光の２つ以上の異なる波長を出力することができる。これによって、組織に、異なる波長、例えば690ナノメートルと830ナノメートルの光を当てることができる。さらに、一実施態様においては、１つのレーザーダイオードを光コンバイナーに直接に接続する代わりに、別の光コンバイナー（図示せず）が光コンバイナーに直列に接続される。この光コンバイナー（図示せず）は、次に、２つ以上のレーザーダイオードに接続されており、それらの各々は異なる波長を有する。このような構成によって、異なるレーザーダイオードからの２つ以上の波長の光を、２つの光コンバイナーによってセンサーヘッドに送ることができる。
一実施態様において、示されたものと同様に接続されるプローブ（例えば開創器）には、任意の数（例えば、２、３、４、５、またはより多く）のセンサー開口部があってよい。１つのファイバーを光源と検出器間で共有するこの技術によって、必要とされる数のファイバーとセンサー開口部が削減される。以前なら、光源用の１つと検出器用の１つの２つの開口部があった。この図で示すような技術によって、２つの光コンバイナーに接続される、２つのセンサー開口部と２つのファイバーとを有するプローブにとって、これは、前の技術を使用して接続される、４個のセンサー開口部、即ち２個の光源と２個の検出器を有することに相当する。一般に、開口部とファイバーの数の削減によって、プローブのコストは低減する。これは、プローブを使い捨てにする場合には、特に望ましい。
一実施態様では、光コンバイナーは、モニタリングコンソールの内部に、例えば、コンソールに収納される回路基板の上に配置される。モニタリングコンソールの内部に光コンバイナーを配置することによって、例えば、光コンバイナーを処分する必要なしに、開創器の処分が可能となる。
一実施態様では、光コンバイナーは、モニタリングコンソールの外部に配置される。例えば、光コンバイナーは、開創器のハンドル内部に、開創器のシャフトに沿って、または、開創器の先端部の内部に配置されてよい。
さらに、図39Aの実施態様は、上で述べた（即ち、上記の図33から38と付属の説明を参照）単一の開口部当りの複数のファイバーまたは複数の光路と組み合わせて使用してよい。特に、各々の光チャンネルは、説明したように、図示されているように光コンバイナーに接続してよい。
図39Bは、本発明の実施形態による、光源、即ち、第１の光源3942と第２の光源3944によって放射される光の経路を示す光学撮像システム3940のブロック図を示す。この特定の実施形態においては、２個の光源がビームコンバイナーに接続されている。ところが一方、図39Aに示す実施形態においては、光源と検出器がビームコンバイナーに接続されている。
第１の光源3942が２つの波長で光を放射する場合、第１の波長3946aの光と第２の波長3946bの光が、ビームコンバイナー3948に供給され、効果的に光を結合して光ストリーム3946cにする。当該ストリームは、例えば光源ファイバーによって、センサーヘッド3950に供給される。同様に、第２の光源3944が２つの波長で光を放射する場合、第１の波長3952a（例えば690ナノメートル）の光と第２の波長3952b（例えば830ナノメートル）の光は、ビームコンバイナーによって結合され、センサーヘッドに供給される光ストリーム3952cとなる。光ストリーム3946c、3952cは、神経（または他の組織）3954内に送られ、神経から反射される。反射されたまたは受光した光3956は、センサーヘッドを通って光検出器3958に送られる。
特定の実施態様では、システムユニット3961内の減衰補償器3960は、通常、検出器光ファイバー（図示せず）に対する光源用光ファイバー（図示せず）の心ずれした位置付けから生じる反射光の減衰を補償するように配置されている。一実施形態において、減衰補償器は、比率を作る数学的アルゴリズムを使用して、効果的に補償を行う。その比率については、減衰係数が分子と分母中に見出され、それゆえに、相殺されてよい。そのような比率は、減衰係数がセンサーヘッドの下の神経の光学特性の評価にほとんど影響を及ぼさないような方法で光検出器3958によって検出される光強度を使用してよい。当然ながら、減衰補償器は、通常、酸素飽和度レベルを決定するアルゴリズムを実行するソフトウェアまたはファームウェアに実質的に組み込まれてよい。
図39Cは、本発明の特定の実施形態による、神経根開創器のセンサーヘッドに関係する光源と検出器を示す。この特定の実施形態において、第１の光源は、２つのレーザーダイオード−約690ナノメートルの波長の光を発生するレーザーダイオード3965a、及び約830ナノメートルの波長の光を発生するレーザーダイオード3965bを含む。同様に、第２の光源は、２つのレーザーダイオード−約690ナノメートルの波長の光を発生するレーザーダイオード3967a、及び約830ナノメートルの波長の光を発生するレーザーダイオード3967bを含む。
ビームコンバイナー3969は、神経根開創器のセンサーヘッド3973に供給される光ファイバー3971上に、レーザーダイオード3965a、3965bによって放射される光が結合されるように調整される。ビームコンバイナーはまた、センサーヘッドに供給される光ファイバー3975上に、レーザーダイオード3967a、3967bによって放射される光が結合されるように調整される。ファイバー3971、3975によって送信され、神経または他の表面を通過した光は、反射され、その反射光は、光ファイバー3977上で効果的に捕捉され、それらファイバーによって、反射された又は受光した光は、光検出器3979に供給される。光検出器は、約690ナノメートルと約830ナノメートルの波長の光に反応するように調整され、一般に比較的高い利得を有する。
このように、ビームコンバイナーによって、プローブ上の単一構造を、光源と光検出器に接続することが可能となり（図39A）、単一構造を、２個以上の光源に接続することが可能となり（図39Bから39C）、単一構造を、２個以上の光検出器に接続することが可能となり、あるいは、これらの組み合せが可能となっている。
先端部の底面上の開口部は、任意の形状を有してよい。前術の実施態様では、円形開口を示したが、代わりに、他の形状（例えば、正方形、または長方形）を使用してよい。装置は、異なる形状（例えば、正方形と円）を有する開口部の組み合せを有してよい。
さらなる例として、図40は、正方形形状を有する開口部4010の特定の実施態様を示す。別の例として、図41は、楕円形形状を有する開口部4110の特定の実施態様を示す。さらに別の例では、図42は、長方形の形状を有する開口部4210の特定の実施態様を示す。装置（即ち、神経根開創器プローブ）は、異なる形状を有する開口部の組み合せ（例えば、単一プローブ内に正方形、楕円、及び長方形）を有してよい。プローブは、同じ形状（例えば、同じ断面形状）の開口部を有してよい。
光ファイバー自体は、プローブ上の開口部と同じ断面形状を有してよい。または、開口自体はファイバーの断面形状とは異なる形状を有してよい。例えば、正方形開口は、円形のファイバーを保持するのに使用してよい。長方形の開口は、円形のファイバーを保持してよい。円形の開口は、長方形のファイバーを保持してよい。卵円形の開口は、正方形のファイバーを保持してよい。卵円形の開口は、２つの円形のファイバーを保持してよい。卵円形の開口は、単一の円形のファイバーを保持してよい。理解できるように、多くの変形と組合せが可能であり、そして、ほんのわずかの例がここに示されている。
さらに、他の実施態様では、光源及び検出器開口部は、直線状以外の他の配置を取ってよい。例えば、図43は、光源構造4315aと4315b、及び検出器構造4320aと4320bを含む。光源及び検出器構造は、四辺形の頂点を形成するように配置される。
第１の光源構造、第２の光源構造、光ファイバーを含む第１の検出器構造、そして、光ファイバーを含む第２の検出器構造があって、ここで、第１の光源構造、第２の光源構造、第１の検出器構造、第２の検出器構造が凸四辺形の頂点を規定し、そして、第１の光源構造と第１の検出器構造間の四辺形の第１の辺は、第２の光源構造と第２の検出器構造間の四辺形の第２の辺とは長さが異なる。
第１の光源構造、第２の光源構造、光ファイバーを含む第１の検出器構造、そして、光ファイバーを含む第２の検出器構造があって、ここで、第１の距離は、第１の光源構造と第１の検出器構造間であり、第２の距離は、第１の光源構造と第２の検出器構造間であり、第３の距離は、第２の光源構造と第１の検出器構造間であり、第４の距離は、第２の光源構造と第２の検出器構造の間である。第１の距離は、第２、第３及び第４の距離に等しくなく、第２の距離は、第３及び第４の距離に等しくなく、そして、第３の距離は、第４に等しくない。
図43の更なる実施態様において、開口部は、対称的に、例えば、正方形、長方形、平行四辺形、または二等辺四辺形の配置などに配置される。
本出願に示される様々な考えと概念は、本出願に示される他の考えと概念とに対して、任意の組み合せで、結合してよい。例えば、図33から38に付随する複数の光チャンネルを有する単一の開口部に関する論述は、図43の実施態様に適用することができる。図39Aに付随する、光源と光検出器に接続されている光コンバイナーを有する単一の光学束に関する論述は、図43の実施態様にも適用できる。
光源及び検出器構造を組織の上に置くことができるほどに、測定対象の組織、即ち、神経が十分に大きい場合に、このような配置は適切であってよい。例えば、このような配置は、患者が大きな動物、例えば馬、牛、ゴリラ、トラ、ライオン、象、サイ、またはブルドッグなどであってよい獣医の用途において使用されてよい。
図44は、開創器を使用するユーザーを代表する流れ図を示す。ステップ4405において、ユーザーは開創器装置を体腔に挿入する。例えば、体腔は切開または傷であってよい。一般に、体腔は人にあるが、任意の生体、例えば動物、哺乳類、両生類、爬虫類、馬、牛、象、猿、犬、猫、鳥、魚、及びブタにあってよい。
ステップ4410において、ユーザーは開創器で体腔の組織を牽引する。一般に、組織は、引く動きを使用して、牽引されるが、押す動きを使用して、牽引してもよい。通常、組織は、神経（例えば神経根）である。しかし、任意の種類の組織を牽引してもよい（例えば、筋肉及び器官）。
ステップ4415において、牽引された組織の酸素飽和度は、開創器を使用して測定される。特定の実施形態において、測定は、組織酸素濃度計を使用して行われる。しかし、測定は、パルス酸素測定法のような異なる技術を使用して行われてもよい。
本出願は、ハンドヘルドの開創器ツールまたはプローブに関して、本発明の態様を説明している。しかし、内視鏡器具に実装される場合、本発明の原理は、酸素濃度計センサーを有する開創器ツールまたは他のツールにも適用できる。内視鏡検査は、チューブを体に挿入することによって器官の内面を評価するのに使用される最小限の侵襲性の診断医学技術である。内視鏡ツールの端部に、本出願に記載されるような開創器、または他のブレード、またはツールがある。
酸素濃度計センサーを有する開創器または他のツールを端部に備える内視鏡器具は、ロボットインタフェースを有してよい。ロボットインタフェースによって、医師は、離れた場所から器具を制御することができる。例えば、ニューヨーク市にいる医師は、本発明のツールを使用して、アラスカのバロー(Barrows)にいる患者に対してリモートプロシージャを行うことができる。医師は、開創器または他のツールを使用して、酸素飽和度の測定を行うことができる。ロボットインタフェースは、医師にフィードバックを行う触覚インタフェースを有してよく、または触覚インタフェースを有していなくてもよい。ツールの触覚インタフェースが利用できない場合、ツールで提供される測定値は、医師に組織の状態の徴候を与えてよい。
本発明の本明細書は、例示と説明の目的のために提示された。それは、包括的であること、または本発明を、記載される正確な形態に限定することを目的としていない。上記の教示を考慮すると、多くの修正及び変形が可能である。実施形態は、本発明の原理とその実際的応用を最もよく説明するために、選択され記述された。本明細書によって、他の当業者は、本発明を様々な実施形態において、そして、特定の用途に適するような様々な修正によって、最もよく活用し、実施することができる。本発明の範囲は、以下の特許請求範囲によって規定されている。
Claims (22)
- 近位端部と、遠位端部と、前記近位端部と前記遠位端部の間の第１の曲げ部を有し、前記近位端部から前記第１の曲げ部の部分では第１の方向に延び、前記第１の曲げ部から前記遠位端部までの部分では第２の方向（前記第１の方向とは異なる）に延びる、筒形状又は剛体管でなるシャフトと、
前記シャフトの前記近位端部に結合され、前記第１の方向に延びるハンドルと、
前記シャフトの前記遠位端部に結合される、開創器部と酸素濃度計センサーとを含む先端部であり、前記開創器部は、前記先端部の底面から前記シャフトの軸から遠ざかる第３の方向に延びる開創器ブレードを有し、前記開創器ブレードは、第１のブレード側面と、第２のブレード側面と、前記第１及び第２のブレード側面の間の厚み部分と、前記第１及び第２のブレード側面をつなぐ遠位端側の第３のブレード面と、前記先端部の底面に連結されるブレード連結部とを有し、前記開創器ブレードは前記ブレード連結部から前記第３のブレード面へ延びる、先端部と、
第１の光ファイバーと、
第２の光ファイバーと、
システムユニットと、
を含む装置であって、
前記第１の光ファイバーは、前記シャフト内のチャンネルを通り、前記第１の光ファイバーの遠位端部は、前記先端部の第１のセンサー開口部に結合され、そして、前記第２の光ファイバーは、前記シャフト内のチャンネルを通り、前記第２の光ファイバーの遠位端部は、前記先端部の第２のセンサー開口部に結合され、前記第１及び第２のセンサー開口部は、前記第３のブレード面よりも前記ブレード連結面の近くに位置し、
前記システムユニットは、ディスプレイと、プロセッサーと、信号エミッタ回路と、信号検出回路と、前記第１及び前記第２の光ファイバーの近位端部に結合するレセプタクルとを含み、前記信号エミッタ回路は、前記第１の光ファイバーによって信号を送り、そして、前記信号検出回路が、前記第２の光ファイバーから信号を受信する、
装置。 - 前記システムユニットは、電力管理回路とバッテリーとを含み、
前記電力管理回路が低バッテリー状態を検出すると、前記電力管理回路によって、警告が前記ディスプレイ上に表示される、請求項１に記載の装置。 - 前記酸素濃度計センサーが、前記先端部の底面に前記第１のセンサー開口部と前記第２のセンサー開口部とを含み、
前記第１のセンサー開口部と前記第２のセンサー開口部が、５ミリメートル以下だけ離されている、請求項１に記載の装置。 - 前記信号エミッタ回路が、レーザーエミッタ及び発光ダイオード（LED）エミッタのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の装置。
- 前記信号エミッタ回路によって、600ナノメートルから900ナノメートルまでの波長を有する光信号が、前記第１のセンサー開口部を経由して送られる、請求項１に記載の装置。
- 前記信号エミッタ回路によって、２つ以上の異なる波長を有する光信号が、前記第１のセンサー開口部を経由して送られる、請求項１に記載の装置。
- 前記２つ以上の異なる波長の第１の波長が690ナノメートルであり、前記２つ以上の異なる波長の第２の波長が830ナノメートルである、請求項６に記載の装置。
- 前記先端部に接触している組織の酸素飽和度を測定するために、前記システムユニットは、前記先端部の前記第１のセンサー開口部から前記組織を経由して、前記先端部の前記第２のセンサー開口部まで送られる第１の波長の光の強度に相当する第１の量を測定し、
前記先端部の前記第１のセンサー開口部から前記組織を経由して、前記先端部の前記第２のセンサー開口部まで送られる第２の波長（前記第１の波長とは異なる）の光の強度に相当する第２の量を測定し、そして、
前記第２の量に対する前記第１の量の減衰比率を計算する、
請求項１に記載の装置。 - 前記酸素濃度計センサーが、前記先端部の底面上に直線状に並んだ３つ以上の穴を含む、請求項１に記載の装置。
- 前記酸素濃度計センサーが３つ以上の穴を含み、前記３つ以上の穴の任意の２つ又は２つより多くの穴が前記先端部の底面に直線状に配置される、請求項９に記載の装置。
- 前記酸素濃度計センサーが、第１のセンサーエミッタ開口部と、第２のセンサーエミッタ開口部と、第１のセンサー検出器開口部と、第２のセンサー検出器開口部とを含む、請求項１に記載の装置。
- 前記開口部のうちの任意の３つが、前記先端部の底面上に直線状に配置される、請求項１１に記載の装置。
- 前記第２のセンサーエミッタ開口部が、前記第１のセンサーエミッタ開口部と前記第１のセンサー検出器開口部との間にあって、
前記第１のセンサー検出器開口部が、前記第２のセンサーエミッタ開口部と前記第２のセンサー検出器開口部との間にある、請求項１１に記載の装置。 - 前記第１のセンサー検出器開口部が、前記第２のセンサー検出器から5/3ミリメートル以下だけ間隔を置いて配置され、
前記第１のセンサー検出器開口部が、前記第２のセンサーエミッタ開口部から5/3ミリメートル以下だけ間隔を置いて配置される、請求項１３に記載の装置。 - 前記レセプタクルが、前記第１及び第２の光ファイバーの近位端部に着脱可能に結合される、請求項１に記載の装置。
- 筒形状又は剛体管でなるシャフトと、
細長い部材を有する、前記シャフトの近位端部に結合されるハンドルであり、前記細長い部材は、第１の端部と、第２の端部（前記第１の端部と反対側）と、前記シャフトに結合される前記第１の端部の第１の開口部と、前記第２の端部の第２の開口部とを有し、前記ハンドルの断面は閉曲線形状であるハンドルと、
酸素濃度計センサーと開創器部を含む、前記シャフトの遠位端部に結合される先端部であり、前記酸素濃度計センサーは、同じ開口内に配置された第１の光チャンネルと第２の光チャンネルを備える第１の開口部を有し、前記第１の光チャンネルは光を組織に送信するためのソースチャネルであり、前記第２の光チャンネルは前記組織からの光を受信するための検出チャンネルであり、前記第１の開口部の断面は前記第１の光チャンネルの部分と前記第２の光チャンネルの部分を含み、前記開創器部は開創器ブレードを有し、前記開創器ブレードは、第１のブレード側面と、第２のブレード側面と、前記第１及び第２のブレード側面の間の厚み部分と、前記第１及び第２のブレード側面をつなぐ遠位端側の第３のブレード面と、前記先端部の底面に連結されるブレード連結部とを有し、前記開創器ブレードは前記ブレード連結部から前記第３のブレード面へ延び、前記第１及び第２の開口部は、前記第３のブレード面よりも前記ブレード連結面の近くに位置する、先端部と、
を含む装置。 - 前記開口部が、第１の光ファイバーと第２の光ファイバーを含む、請求項１６に記載の装置。
- 前記開口部が同心のコアファイバーを含む、請求項１６に記載の装置。
- 前記開口部が、分割チャンネルファイバーを含む、請求項１６に記載の装置。
- 神経根開創器プローブと、
前記神経根開創器プローブの外部にあるビームコンバイナーと
を含む医療機器であり、
前記神経根開創器プローブは、
前記神経根開創器プローブを、前記神経根開創器プローブの外部に存在する複数の放射源と少なくとも１個の光検出器とに結合可能とするケーブルインターフェースと、
筒形状又は剛体管でなるシャフトと、
前記シャフトの近位端部に結合され、且つケーブルを介して前記ケーブルインターフェースに結合されるハンドルと、
開創器部とセンサーヘッドとを有し、前記シャフトの遠位端部に結合される先端部であって、前記センサーヘッドは、第１の光源構造、第２の光源構造及び第１の検出器構造を含み、前記第１及び第２の光源構造は、前記ケーブルインターフェースを通じて前記放射源に結合されるように配置され、前記第１の検出器構造は、前記ケーブルインターフェースを通じて前記光検出器に結合されるように配置され、前記開創器部は、前記先端部の底面から前記シャフトの幅よりも小さい長さだけ延出する開創器ブレードを有し、前記開創器ブレードは、第１のブレード側面と、第２のブレード側面と、前記第１及び第２のブレード側面の間の厚み部分と、前記第１及び第２のブレード側面をつなぐ遠位端側の第３のブレード面と、前記先端部の底面に連結されるブレード連結部とを有し、前記開創器ブレードは前記ブレード連結部から前記第３のブレード面へ延び、前記光源構造及び検出器構造の開口部は、前記第３のブレード面よりも前記ブレード連結面の近くに位置する、先端部と、
を含み、
前記ビームコンバイナーは、前記ケーブルインターフェースを介して、前記第１の光源構造と前記放射源に結合される、
医療機器。 - 神経根開創器プローブと、
前記神経根開創器プローブの外部にあるビームコンバイナーと
を含む医療機器であり、
前記神経根開創器プローブは、
前記神経根開創器プローブを、前記神経根開創器プローブの外部に存在する複数の放射源と第１及び第２の光検出器に結合可能とするケーブルインターフェースと、
第１の曲げ方向の第１の曲げ部を有するシャフトであり、前記シャフトの遠位端部から前記シャフトの前記第１の曲げ部の部分では第１の方向に延び、前記第１の曲げ部から前記シャフトの近位端部の部分では第２の方向（前記第１の方向とは異なる）に延びる、筒形状又は剛体管でなるシャフトと、
前記シャフトの近位端部に結合され、且つケーブルを介して前記ケーブルインターフェースに結合されるハンドルであり、前記シャフトの近位端部から前記ハンドルの近位端部の部分では前記第２の方向に延びるハンドルと、
前記第１の曲げ方向の第２の曲げ部と、開創器部と、センサーヘッドとを含み、前記シャフトの遠位端部に結合される先端部であり、前記センサーヘッドは、第１の光源構造、第１の検出器構造、及び第２の検出器構造を含み、前記第１の光源構造は、前記ケーブルインターフェースを介して前記放射源に結合されるよう構成され、前記第１の検出器構造は、前記ケーブルインターフェースを介して前記第１の光検出器に結合されるよう構成され、前記第２の検出器構造は、前記ケーブルインターフェースを介して前記第２の光検出器に結合されるよう構成され、前記開創器部は開創器ブレードを有し、前記開創器ブレードは、第１のブレード側面と、第２のブレード側面と、前記第１及び第２のブレード側面の間の厚み部分と、前記第１及び第２のブレード側面をつなぐ遠位端側の第３のブレード面と、前記先端部の底面に連結されるブレード連結部とを有し、前記開創器ブレードは前記ブレード連結部から前記第３のブレード面へ延び、前記光源構造及び検出器構造の開口部は、前記第３のブレード面よりも前記ブレード連結面の近くに位置する、先端部と、
を含み、
前記ビームコンバイナーは、前記ケーブルインターフェースを介して、前記第１の光源構造と前記放射源に結合される、
医療機器。 - 前記開創器ブレードは、第１の半径の凹ブレード面を有する、請求項２０に記載の医療機器。
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