JP6484230B2 - 局所的酸素測定センサ - Google Patents

Description

優先権出願の参照による組み込み
外国または国内における優先権の主張が本願とともに提出された出願データシート内に明記されている任意の、かつ全ての出願は、３７ ＣＦＲ １．５７の規定に基づき、参照により本明細書に組み込まれている。本願は、２０１４年６月１３日に出願された、「Ｐｅｅｌ−Ｏｆｆ Ｒｅｓｉｓｔａｎｔ Ｒｅｇｉｏｎａｌ Ｏｘｉｍｅｔｒｙ Ｓｅｎｓｏｒ」と題する米国仮出願第６２／０１２１７０号、２０１３年１０月７日に出願された、「Ｒｅｇｉｏｎａｌ Ｏｘｉｍｅｔｒｙ Ｐｏｄ」と題する米国仮出願第６１／８８７８７８号、２０１３年１０月７日に出願された、「Ｒｅｇｉｏｎａｌ Ｏｘｉｍｅｔｒｙ Ｓｅｎｓｏｒ」と題する米国仮出願第６１／８８７８５６号、２０１３年１０月７日に出願された、「Ｒｅｇｉｏｎａｌ Ｏｘｉｍｅｔｒｙ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ」と題する米国仮出願第６１／８８７８８３号、について、３５ Ｕ．Ｓ．Ｃ．１１９（ｅ）の規定に基づき優先権の利益を主張し、上述の仮出願の全ては本明細書に参照によりその全体が組み込まれている。

本開示は、光学に基づく、生理学的センサの分野に関する。

組織酸素測定法及び脳酸素測定法とも称される、局所的酸素測定法は、組織の酸素供給の連続的な評価を可能にする。測定は、患者に、通常患者の左右前額部に１つ以上のセンサを配置することによって得られる。局所的酸素測定は、酸素需給の変化に対して弱い領域の経皮的測定による局所的組織酸素供給を推定する。局所的酸素測定法は、光の組織通過能力を利用し、ヘモグロビンによって吸収される光の量に基づいてヘモグロビンの酸素供給を判断する。

局所的酸素供給は、組織サンプリングが、主に（７０−７５％）静脈血を表し、より少ない部分（２０−２５％）が動脈血を表すパルス酸素測定法とは異なる。本技術は、それぞれ光源を有する２つの光検出器を使用し、それによって、皮膚の下の特定の深さを超えて組織の選択的サンプリングが可能になる。近距離場光検出は、遠距離場光検出から差し引かれ、所定の深さを超える選択的組織酸素供給測定を提供する。さらに、局所的酸素測定モニタリングは、脈拍の流動に依存しない。

局所的酸素測定は、臨床医に、臨床的に危険な状態にあることを警告するのに便利な患者モニタリング技術である。局所的酸素測定法の変化は、動脈血飽和度または全身性血流力学的パラメータの変化が存在しない場合に起こることが示されている。

本開示は、局所的酸素測定センサを提供する。局所的酸素センサは、例えば、患者の皮膚表面に接着によって取り付けることができる前面テープ層及び基部テープ層を含む。局所的酸素測定センサはまた、患者の皮膚表面内に光学的放射を伝達するように構成された少なくとも１つのエミッタと、患者の皮膚による減衰の後に光学的放射を検出するように構成された近距離場検出器と、患者の組織による減衰の後に光学的放射を検出するように構成された遠距離場検出器と、を含む。１つの実施形態において、局所的酸素測定センサはまた、１つ以上のエミッタ、近距離場検出器および遠距離場検出器に関連付けられた１つ以上の集束素子を含む。１つの実施形態において、任意のまたは全てのエミッタ、近距離場検出器および遠距離場検出器は、集束素子を有して提供することができる。集束素子は、皮膚内に穏やかに押し込むことによって光学的透過率を向上させ、皮膚に対する光学的結合を改善させる。

集束素子は、半球状または皮膚に穏やかに押し込んで光学的結合を改善する任意の三次元形状を含むことができる。集束素子はまた、局所的酸素測定センサの前面テープ層及び／またはその他の部分と協働するための支持構造を提供することができるように、長方形の平面的な基部を有することもできる。１つの実施形態において、近距離場検出器に関連する集束素子は、遠距離場検出器に関連する集束素子よりも小さい。例えば、近距離場検出器は正方形の形状を含み、その一方遠距離場検出器は、より大きな長方形の形状を含む。

局所的酸素測定センサの１つの実施形態において、局所的酸素測定センサは、上述のように患者の皮膚表面に接着により取り付けることができる前面テープ層及び基部テープ層を有することができる。センサはまた、患者の皮膚表面内に光学的放射を伝達するように構成された少なくとも１つのエミッタと、患者の組織による減衰の後に光学的放射を検出するように構成された近距離場検出器と、患者の組織による減衰の後に光学的放射を検出するように構成された遠距離場検出器と、を有することができる。いくつかの実施形態において、前面テープ層及び基部テープ層は、複数の切欠き部を形成する複数の刻み目を含む。複数の切欠き部は、例えば基部テープ層及び前面テープ層の周縁部の一部または周縁部の全体に渡って形成可能である。切欠き部は、互いから機械的に切り離される。機械的な切話によって、切欠き部は、測定箇所の患者の動作を大幅に容易にすることができる。これは、局所的センサを取り付ける間、患者の不快感を低減することとなる。

１つの実施形態において、剥離耐性のある局所的酸素測定センサが開示される。剥離耐性のある局所的酸素測定センサは、患者の皮膚表面に取り付け可能であり、皮膚内に光学的放射を伝達し、皮膚内の血流による減衰の後にその光学的放射を受信するように構成されたヘッド部と、センサヘッド部から延設し、センサヘッド部と取り付けられたケーブルとの間で電気的信号を伝達するように構成された軸部と、を含む。軸部は、センサヘッド部の内部で、センサヘッド部の縁の部分から離れて終端し、軸部終端部から遠い、軸部のいずれかの側面に沿った脚部を画定する。

図面及び以下の関連する説明は、本開示の実施形態を示すために提供されるものであり、特許請求の範囲を限定するものではない。対応する符号は対応する部分を示しており、それぞれ符号を振られた部分の一桁目は、その部分が存在する最初の図を示している。

局所的酸素測定センサ及び処理表示ユニットを含む、患者モニタリングシステムの図である。 図２Ａは局所的酸素測定センサの上面斜視図であり、図２Ｂは局所的酸素測定センサの下面斜視図であり、図２Ｃは局所的酸素測定センサのコネクタ端部の図である。 図３Ａは局所的酸素測定センサのヘッド部、軸部及びシェル組立体の上面分解斜視図であり、図３Ｂは局所的酸素測定センサのヘッド部、軸部及びシェル組立体の下面部分分解斜視図であり、図３Ｃは局所的酸素測定センサのヘッド部、軸部及びシェル組立体の下面組み立て斜視図である。 センサケーブル及びセンサの柔軟な回路相互接続部の下面平面図である。 図５Ａは、近距離場検出器レンズの上面平面図であり、図５Ｂは近距離場検出器レンズの上面斜視図であり、図５Ｃは近距離場検出器レンズの下面斜視図であり、図５Ｄは近距離場検出器レンズの第１の側面図であり、図５Ｅは近距離場検出器レンズの第１の側面断面図であり、図５Ｆは近距離場検出器レンズの第２の側面図であり、図５Ｇは近距離場検出器レンズの第２の側面断面図であり、図５Ｈは近距離場検出器レンズの底面図である。 図６Ａは遠距離場検出器レンズの上面平面図であり、図６Ｂは遠距離場検出器レンズの上面斜視図であり、図６Ｃは遠距離場検出器レンズの下面斜視図であり、図６Ｄは遠距離場検出器レンズの第１の側面図であり、図６Ｅは遠距離場検出器レンズの第１の側面断面図であり、図６Ｆは遠距離場検出器レンズの第２の側面図であり、図６Ｇは遠距離場検出器レンズの第２の側面断面図であり、図６Ｈは遠距離場検出器レンズの底面図である。 組織の箇所に取り付けられ、近距離場及び遠距離場のエミッタから検出器までの光学経路に対応する、局所的酸素測定センサの断面図である。 大人について、センサ配置の選択肢を示す局所的酸素測定モニタ表示である。 子どもについて、センサ配置の選択肢を示す局所的酸素測定モニタ表示である。 ２つの局所的センサを使用する例示的な局所的酸素測定モニタ表示である。 図９Ａ及び９Ｂは、センサ軸部及び相互接続部センサケーブルに印加された引張力により、皮膚表面モニタリング箇所から不注意にはがされる局所的酸素測定センサの上面斜視図である。 剥離耐性を有する局所的酸素測定センサの上面斜視図である。 図１１Ａ及び１１Ｂは、センサ軸部及び相互接続部センサケーブルに引張力が印加されたにもかかわらず、皮膚表面モニタリング箇所に接着する、剥離耐性を有する局所的酸素測定センサの上面斜視図ある。 図１２Ａ及び１２Ｂは引張力及び対応する衝撃力にさらされた局所的酸素測定センサの上面斜視図である。 図１３Ａ及び１３Ｂは、図１２Ａと同様の引張力及び剥離耐性を有する局所的酸素測定センサのケーブル側から延設する剥離防止脚部の衝撃力にさらされた剥離耐性を有する局所的酸素測定センサの上面斜視図である。

本開示の態様を、これから図面及び様々な実施形態に関して詳細に説明する。しかし、当業者であれば、本明細書に開示されたデバイスおよび方法のその他の実施形態及び構成も、何らかのその他の実施形態と同じ詳細において説明されていないとしても、本開示の範囲内にあることを了解するであろう。議論される様々な実施形態の態様は、本明細書の開示の範囲を限定するものではなく、この説明に続く特許請求の範囲によって定義されるものである。

図１は、局所的酸素測定を測定し、表示するように構成された生理学的モニタリングシステム１００である。生理学的モニタリングシステム１００は、少なくとも表示部１０３及び、生理学的測定を処理し、表示するためのプロセッサ（図示されない）を含む。生理学的モニタリングシステム１００はまた、生理学的情報を検出し、その生理学的情報を生理学的モニタリングシステム１００のプロセッサに提供するための少なくとも１つのセンサ２００を含む。図１の実施形態において、生理学的モニタリングシステムは、取り外し可能な携帯型生理学的モニタ１０５を含む。図１の生理学的モニタリングシステム１００はまた、配線１０７及びセンサコネクタ１０９を含むセンサケーブルシステム１０６を含む。センサコネクタ１０９は、２つ以上のセンサのためのポートを含む。センサは、図２Ａから２Ｃに、より詳細に説明される。

図２ＡからＣは、センサヘッド部２１０、軸部２２０、シェル２３０、ケーブル２４０及びコネクタ２５０を有する局所的酸素測定センサ２００の実施形態を示している。センサヘッド部２１０は、エミッタ２８２、近距離場検出器２８４及び遠距離場検出器２８８を、リリースライナー２６０上に配置された上側２１１及び接着性の基部側２１２を有する層状のテープ内に収容する。リリースライナー２６０は、基部側２１２を皮膚表面に接着することができるように除去される。センサヘッド部２１０はまた、切欠き部２９３を形成する刻み目またはチャンネル２９１を含む。切欠き部２９３は、隣の切欠き部から独立して柔軟性を有する。人体上のセンサの様々な配置位置及び局所的酸素測定センサに設置された動きの力のために、切欠き部２９３によって、センサヘッド部２１０は比較的大きくすることができ、患者の動きを大きく妨げることなく測定面積及び接着表面積を増加させることができる。そのため、例えば、患者が、センサ２００を接着して取り付けた前額部を動かした場合、センサはその下の皮膚の動きをある程度許容し、患者はより快適になり、それでも良好な測定及び接着品質を提供するのに十分な大きさの表面積を提供することができる。

局所的酸素測定センサ２００は、実質的に平坦であり、センサが顕著な突出部なく患者に接着することができる。軸部２２０は、センサヘッド部２１０から半径方向外側に延設する。軸部は、本体から配線及びケーブルが妨げられることなく出られるように、半径方向の縁から延設するように配置される。半径方向の配置はまた、流線型のセンサ構成を提供し、内部または外部配線の不要な曲げまたは巻き付きを防ぐ。

エミッタ２８２及び検出器２８４、２８８は、基部側２１２から突出し、有利にはしっかりした光学系−皮膚界面を提供するレンズを有する。上部側２１１は、患部上への正確なセンサ配置の助けとなるように、エミッタ／検出器指示部２７２−２７８を有する。シェル２３０は、軸部２２０からケーブル２４０への相互接続部を収容し、これは以下に図３ＡからＣに関して詳細に説明される。コネクタ２５０は１２ピンのＤ字型プラグである。

図３ＡからＣは、ヘッド組み立て部（図３Ａ）及び柔軟な回路相互接続部へのセンサケーブル（図３Ｂ−Ｃ）を含む局所的酸素測定センサ部分の組み立てを示している。図３Ａに示されるように、センサヘッド組み立て部３０１は前面テープ３１０と、柔軟な回路３２０と、センサケーブル３３０と、軸部テープ３４０と、基部テープ３５０と、シェル上部３６０と、シェル基部３７０と、を有する。前面テープ３１０及び基部テープ３５０は、柔軟な回路３２０並びに対応するエミッタ及び検出器を包み込む。シェル上部及び基部３６０、３７０は、センサケーブル３３０から柔軟な回路３２０までの相互接続部を包み込み、これは以下に図４Ａ、Ｂについてさらに詳細に説明される。軸部テープ３４０は、基部テープ３５０の下の柔軟な回路３２０を包み込む。

図４は、センサの柔軟な回路３２０からセンサケーブル３３０への相互接続部を示している。柔軟な回路３２０は、上部シェル３６０内の取付けピン上に配置される（図３Ｂ）。図４に示されるように、ケーブル３３０の配線は、柔軟な回路のパッド４１０、４２０にはんだ付けされる。ケーブル３３０のケブラーの束は、引張力を解放するためのシェルポスト４３０の周囲に包み込まれ、接着剤で固定されている。検出器遮蔽フラップ４４０は、検出器パッド４１０にはんだ付けされた検出器配線の上に折り曲げられ、カプトンテープで固定されている。次いで基部シェル３７０（図３Ｂ）が上部シェル３６０（図３Ｂ）の上の適切な位置に糊付けされる。図４の実施形態において、柔軟な回路３２０への接続部は、４つの異なる波長のエミッタを制御する４つのエミッタアノード導体と、コモンエミッタカソード導体と、エミッタ遮蔽と、２つの近距離場検出器導体と、２つの遠距離場検出器導体と、検出器遮蔽と、を含む。１つの実施形態において、エミッタ及び検出器の接続は、異なる回路パッド、例えばパッド４１０と４２０との間で物理的に分離されている。これにより、エミッタ配線と検出器配線との間のクロストーク及びノイズが低減され、及び／または防止される。もちろん当業者であれば、異なる数および種類のコネクタが、ここで説明された接続システムと共に使用可能であることを、本開示から理解するであろう。

図５ＡからＨは、エミッタレンズと、ほぼ半球状の集束素子５０１及びほぼ長方形の平面基部５０２を有する近距離場検出器レンズ５００と、を示している。上述のように、放出される光及び検出される光を集束することができるように、レンズ基部５０２は、柔軟な回路に取り付けられたエミッタ及び近距離場検出器の上に配置される。また上述のように、レンズ集束素子５０１は、皮膚表面を介した光学的透過率を最大化することができるように、患者に取り付けられたときに組織の部分に穏やかに押し込むことができるように構成される。集束素子はまた、皮膚との光学的結合を改善することができるように、異なる３次元形状を使用することも可能であり、本開示は、本明細書に開示された特定の実施形態に限定されるものではない。例えば、レンズは球状、立方体形状、長方形、正方形、長円形または皮膚との光学的透過率を増加させる他の任意の形状であることができる。

図６ＡからＨは、ほぼ長円形の半球集束素子６０１及びほぼ長円形の平面基部６０２を有する遠距離場検出器レンズ６００を示している。上述のように、レンズ基部６０２は、検出器が受け取る光を集束することができるように、柔軟な回路に取り付けられた遠距離場検出器の上に配置される。また上述のように、レンズ集束素子６０１は、皮膚表面を介した光学的透過率を最大化することができるように、皮膚の部分に穏やかに押し込む。また、図５に関して上述したように、本開示は、例示的な目的のために提供された、本明細書において説明された特定の寸法および形状に限定されるものではない。むしろ、上述のように、本開示は、光学的結合を改善することとなるその他の形状及び大きさの集束素子に拡張する。さらに、集束素子６０１は、単一のより大きな集束素子の代わりに、２つ以上の異なる集束素子を含むことができる。

図７は、組織の部分７０を通したエミッタから検出器までの近距離場光学経路７６０および遠距離場光学経路７７０を生じさせることができるように、組織の場所７０に取り付けられた局所的酸素測定センサ７００を示している。その結果得られる検出器信号は、以下で図８Ｃに示すように、酸素飽和度（ＳｐＯ_２）、デルタ酸素飽和度（ΔＳｐＯ_２）及び局所的酸素飽和度（ｒＳＯ_２）を計算し、表示することができるように処理される。局所的酸素測定センサ７００は、柔軟な回路の層７１０と、テープ層７２０と、エミッタ７３０と、近距離場検出器７４０と、遠距離場検出器７５０と、を有する。エミッタ７３０及び検出器７４０、７５０は、柔軟な回路７１０に、機械的及び電気的に接続される。テープ層７２０は、柔軟な回路７１０の上に配置され、接着する。さらに、テープ層７２０は、センサ７００を皮膚７０の表面に取り付ける。

図７に示されるように、エミッタ７３０は、テープ層７２０から延設する柔軟な回路７１０及びレンズ７３４に機械的及び電気的に接続された基板７３２を有する。同様に、各検出器７４０、７５０は基板７４２、７５２を有し、テープ層から延設するレンズ７４４、７５４を有する。このように、レンズ７３４、７４４、７５４は、皮膚７０に押し付けられ、有利には、改善された光学的結合を通じて、エミッタ７３０及び検出器７４０、７５０の光学的透過率及び受信率を改善する。レンズは皮膚に押し込まれ、皮膚を通じたエミッタと検出器との間の光伝搬のより直接的な角度を提供する。

図８Ａ、Ｂは、大人及び子どものセンサ配置箇所を示すための局所的酸素測定モニターの実施形態を示している。図８Ａに示すように、大人の形態８０１は、ユーザーインターフェース表示部に表示される。１つから４つのセンサの場所を、大人の形態８０１に示すことができ、左右前額部８１０、前腕部８２０、胸部８３０、太もも部８４０、ふくらはぎ上部８５０及びふくらはぎ部８６０の場所が含まれる。従って、１つから４つのセンサ２００（図２ＡからＣ）を、これらの場所に配置することができる。次いで、これらのセンサと通信するモニタが、１つから４つの対応する局所的酸素測定グラフ及び読出しを、以下に図８Ｃに関して説明するように表示する。図８Ａから８Ｃに示されるように、センサは患者に配置され、センサ軸部２２０及び取り付けられたケーブルが、様々な局所的酸素測定センサの場所において本体から半径方向に延出することができる。この構成によって、患者の顔、胸部、または下半身の上で配線が交差し、または縦横に動くことを防ぐことにより、患者の不快感を低減する。この構成はまた、複数のセンサ及び関連するケーブルからの配線の絡み合いの可能性も低減する。

図８Ｂに示されるように、子どもの形態８０２がユーザーインターフェース表示部に表示される。１つから４つのセンサの場所を、子どもの形態８０２の上に示すことができ、左右前額部８１０、左右腎臓８７０及び左右腹部８８０の場所を含む。任意の数の局所的酸素測定センサを同時に患者の上に配置することができるが、一般的には、１つから４つのセンサ２００（図２ＡからＣ）が、所定の時間においてこれらの場所に配置される。次いで、これらのセンサと通信するモニタが、各センサに関して対応する局所的酸素測定グラフ及び読出しを表示し、これは以下に図８Ｃに関して説明される。例えば、看護提供者の混乱を防ぐために、グラフの上側胸部のみが示されるように、図８Ａ及び８Ｂの表示を選択的に示すこともできる。

図８Ｃは、１つから４つの局所的酸素測定センサ２００（図２ＡからＣ）から得られたモニタリングパラメータに関する、局所的酸素測定表示部８００の実施形態を示す。この特定の例は、例えば、前額部の左側８１１の場所及び前額部の右側８３１の場所に関する、モニタリングについての２つのセンサ表示である。上側の表示部には、前額部の左側８１２の場所が、例えば、ＳｐＯ_２グラフ８１２、ｒＳＯ_２グラフ８１４及びｒＳＯ_２読出し８１６を表示する。同様に、前額部右側８３１の場所は、例えば、ＳｐＯ_２グラフ８３２、ｒＳＯ_２グラフ８３４及びｒＳＯ_２読出し８３６を表示する。

図８Ｃにさらに示されるように、下側の表示部には、前額部左側８５１の場所が、例えば、ＳｐＯ_２読出し８５２、ΔＳＯ_２読出し８５４及びΔ_ｂａｓｅ読出し８５６を表示する。同様に、前額部右側８３０の場所は、例えば、ＳｐＯ_２読出し８７２、ΔＳＯ_２読出し８７４及びΔ_ｂａｓｅ読出し８７６を表示する。

図９Ａ、Ｂは、使用時に局所的酸素測定センサ２００について生じる問題を示している。コネクタ２５０は、センサ２００から得られるパラメータの読み出しを提供する生理学的モニタ（図示されない）に固定して接続されている。モニタから離れる方向の患者の動作は、ケーブル（図示されない）を引っ張り、取り付けられた軸部２２０をセンサヘッド部２１０（図９Ａ）の上及び／または上方に曲げるように生じる可能性がある。モニタから離れる方向の患者の動作が続くと、センサヘッド部９０１の一部が患者の皮膚（図２Ｂ）から剥離し、正確なパラメータ測定が阻害される可能性がある。特に、連続的な患者の動作は、センサヘッド部２１０を患者から完全に取り外す可能性がある。

剥離耐性を有する局所的酸素測定センサは、光学的放射を皮膚に伝達し、その光学的放射を、皮膚内の血流による減衰の後に受信するように、患者の皮膚表面に取り付けることが可能なセンサヘッド部を有する。センサヘッド部から延設する軸部は、センサヘッド部と取り付けられたケーブルとの間で電気的信号を伝達する。軸部は、センサヘッド部の内部で、軸部終端部から離れた方の軸部のいずれかの側面に沿って脚部を画定するように、センサヘッド部の縁部から離れる方向に終端する。軸部の内部終端は、センサヘッド接着剤への剥離負荷を、センサヘッド接着部に対してより小さい引張負荷及び剪断負荷に実質的に転換する。

図１０は、センサヘッド部１０１０、軸部１０２０、シェル２３０、ケーブル２４０及びコネクタ２５０を有する、有利な剥離耐性を有する局所的酸素測定センサ１０００の実施形態を示している。センサヘッド部１０１０は、前述の図２Ａ、Ｂに関して説明したものと同様に、リリースライナー上に配置された上側及び接着性の底部側を有する層状テープ内に、エミッタ、近距離場検出器および遠距離場検出器を収容する。剥離耐性を有する局所的酸素測定センサ１０００は、軸部のいずれかの側に近接して配置された剥離防止脚部１０１２を有する。脚部は、脚部を軸部から分離する軸部スロット１０１４によって画定される。この構成は、有利には、軸部１０２０の基部を、センサヘッド部（例えば、図２Ａの２１０）の縁からセンサヘッド部１０１０の内部まで動かす。結果として、軸部１０２０がセンサヘッド部の上に引っ張られる結果、センサヘッド部の接着剤に対する潜在的な剥離負荷が、以下で図１２Ａから１３Ｂに関して説明するように、実質的に低減される。

図１１Ａ、Ｂは、センサ軸部１０２０及び相互接続するセンサケーブルに加えられた引張力にも関わらず、皮膚表面のモニタリング箇所に接着する、剥離耐性を有する局所的酸素測定センサ１０００を示している。接続されたモニターに対する患者の動作は、軸部１０２０がセンサヘッド部（上述の図２Ｂを参照）を引っ張るようにさせることとなる。しかし、センサヘッド部の脚部１０１２は、有利には軸部１０２０が、センサヘッド部の接着剤に対する負荷を印加し始める点から離れる方向に延設しており、そのため剥離力に対抗して働く。さらに、その結果得られる接着材の負荷は、上述の図２に関して示され、説明されたセンサヘッド部への接着剤の負荷とは種類及び大きさの点で異なる。接着剤の負荷の比較は、以下に図１２Ａから１３Ｂに関して詳細に説明される。

図１２Ａから１３Ｂは、センサヘッド軸部２２０に印加されたケーブルの力に起因する、局所的酸素測定センサに印加された接着剤の負荷（図１２Ａ、Ｂ）及びセンサヘッド軸部１０２０に印加されたケーブルの力に起因する、剥離耐性を有する局所的酸素測定センサに印加された接着剤の負荷（図１３Ａ、Ｂ）の比較を示している。図１２Ａ、Ｂに示されるように、軸部２２０は、センサヘッド部２１０の接着剤２２２に対する実質的な剥離負荷２２１を印加し、剥離負荷２２１は、センサヘッド部２１０の比較的小さな領域２２３に分布する。剥離負荷２２１は、どのような接着剤に対しても実質的な問題であり、皮膚に対して使用される、より弱い接着材は、この問題を容易に解決できないことが知られている。そのため、センサヘッド部２１０は、比較的容易に患者から取り外され、または完全に外れてしまう。

図１３Ａ、Ｂに示されるように、軸部１０２０は、図１２Ａ、Ｂに関して説明されたものとは異なる負荷１０２１を、センサヘッド部３１０の接着剤３２２、３２３、３２４に印加する。特に、軸部１０２０の接続点からセンサヘッド部１０１０に対して反対に位置する接着剤脚部１０２０のために、接着剤への周辺剥離負荷が存在する。軸部の力１０２１による剪断負荷は、引張負荷に比較して脚部接着剤１０２４に対してずっと小さい。同様に、軸部の力１０２１による脚部接着剤１０２２、１０２３への引張負荷は、剥離負荷に比べて小さく、引張負荷は、軸部からヘッド部への接続点の両側に分配される。すなわち、何らかの形でセンサヘッド部１０１０の内部及び脚部１０２１の後ろ側に軸部１０２０を配置する累積的な効果は、接着剤剥離負荷を大きく減少させ、剪断負荷及び引張負荷はより大きな接着剤の投影面積に渡って分配されて、はるかに小さくなる。センサのヘッド部からケーブルへの軸部インターフェースが、力がセンサケーブルに加えられたときに患者からセンサヘッド部が取り外される可能性がはるかに小さくなるという有利な結果となる。さらに、接着剤への負荷を低減する結果として、より皮膚に対して影響の小さい接着剤を、センサヘッド部の取付けに利用することができる。

剥離耐性を有する局所的酸素測定センサが、様々な実施形態と組み合わせて詳細に説明された。これらの実施形態は、単に例示として開示されたものであり、この開示の範囲及び以下の特許請求の範囲を限定するものではない。当業者であれば、様々な変形や改良を了解するであろう。

用語について
複数の実施形態が、添付した図とともに説明された。しかし、図は縮尺通りに描かれていないことを了解すべきである。距離や角度などは、単に例示的なものであり、図示されたデバイスの実際の寸法及び配置の正確な関係性を必ずしも担保するものではない。さらに、前述の実施形態は、当業者が本明細書に説明されたデバイスやシステムなどを作製し、使用することができる程度に詳細なレベルで説明されている。幅広い様々な変形が可能である。構成要素、素子、及び／または段階は、交換され、追加され、除去され、または再配置されることができる。特定の実施形態が明示的に説明されたが、他の実施形態は、この開示に基づいて当業者には明らかになるであろう。

特に、例えば「できる」「できた」「可能性がある」「し得る」、「例えば」などの本明細書で使用された条件を示す用語は、そうではないと具体的に宣言されていなければ、または使用される文脈内でそうではないと理解されなければ、一般的に、特定の実施形態が特定の特徴、要素及び／または状態を含み他の実施形態は含まないということを示すものと意図される。そのため、そのような条件を示す用語は、一般的には、特徴、要素及び／または状態が、１つまたは複数の実施形態にとって何らかの形で必要とされること、または１つまたは複数の実施形態が、著者の入力または言及があるかないかに関わらず、これらの特徴、要素、及び／または状態が、任意の特定の実施形態にも含まれ、または任意の特定の実施形態で実施されるか否かを判断するための論理を必ず含むということを意味することを意図されない。

実施形態に応じて、本明細書で説明されたいかなる方法の特定の動作、事象または機能も、異なる順序で実行可能であり、追加され、併合され、または完全に除外されることもできる（例えば、説明された動作または事象の全てが、本発明の実施に必須ではない）。さらに、特定の実施形態において、動作または事象は、同時に、例えば、順次的にではなくむしろ複数スレッド処理、割り込み処理または複数のプロセッサもしくはプロセッサコアで実施可能である。

本明細書で開示された実施形態に関して説明された様々な例示的な論理ブロック、エンジン、モジュール、回路及びアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェアまたはそれらの組み合わせとして実装可能である。

このハードウェアおよびソフトウェアの互換性を明確に示すために、様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路及びステップが、その機能について一般的に上述された。そのような機能がハードウェアで実装されるかソフトウェアで実装されるかは、特定の用途およびシステム全体に課された設計制約に依存する。説明された機能は、特定用途のそれぞれについて様々な方法で実装可能であるが、そのような実装の判断は、本開示の範囲から逸脱させるものとして解釈されるべきでない。

本明細書で開示された実施形態について説明された様々な例示的な論理ブロック、モジュール及び回路は、本明細書で説明された機能を実施するように設計された汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）またはその他のプログラマブルロジックデバイス、離散ゲートもしくはトランジスタロジック、離散ハードウェアコンポーネント、またはそれらの組み合わせで実装され、または実行されることができる。汎用プロセッサはマイクロプロセッサとすることができるが、代替的には、プロセッサは、任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラまたはステートマシンとすることができる。プロセッサはまた、例えばＤＳＰとマイクロプロセッサとの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと組み合わせた１つまたは複数のマイクロプロセッサ、またはその他任意のそのような構成などのコンピューティングデバイスの組み合わせとして実装可能である。

本明細書で開示された実施形態に関して説明された方法及びアルゴリズムのブロックは、ハードウェアに直接具現化されてもよく、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールに具現化されてもよく、またはそれら２つの組み合わせによって具現化されてもよい。ソフトウェアモジュールはＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、またはその他任意の形態の当業者に周知のコンピュータ可読記録媒体に存在するものとすることができる。例示的な記録媒体は、プロセッサが記録媒体から情報を読み出し、記録媒体に情報を書き込むことができるように、プロセッサに結合される。代替的に、記録媒体は、プロセッサに統合することができる。プロセッサ及び記録媒体は、ＡＳＩＣ内に存在することができる。ＡＳＩＣは、ユーザー端末に存在することができる。代替的に、プロセッサ及び記録媒体は、ユーザー端末内の離散的構成要素として存在することができる。

上述の詳細な説明が、様々な実施形態に適用されるものとして、新規性のある特徴を示し、説明し、指摘したが、本開示の思想から逸脱することなく、説明されたデバイスまたはアルゴリズムの形態及び詳細に様々な省略、除外及び変更を行うことができることは理解されるであろう。了解されるように、本明細書で説明された発明の特定の実施形態は、本明細書で記述された特徴及び利点の全てを提供するものではない形態に具現化可能であり、いくつかの特徴はその他の特徴とは別個に使用され、または実施されてもよい。本明細書で開示された特定の発明の範囲は、前述の説明ではなく、添付された特許請求の範囲に示されている。特許請求の範囲と等価な意味及び範囲に属する全ての変更は、特許請求の範囲に包含されるものである。

１００ 生理学的モニタリングシステム
１０３ 表示部
１０５ 携帯型生理学的モニタ
１０６ センサケーブルシステム
１０７ 配線
１０９ センサコネクタ
２００ 局所的酸素測定センサ
２１０ センサヘッド部
２１１ テープの上側
２１２ テープの貴生川
２２０ 軸部
２３０ シェル
２４０ ケーブル
２５０ コネクタ
２６０ リリースライナー
２７２〜２７８ エミッタ／検出器指示部
２８２ エミッタ
２８４ 近距離場検出器
２８８ 遠距離場検出器
２９１ チャンネル
２９３ 切欠き部
３０１ センサヘッド組み立て部
３１０ 前面テープ
３２０ 柔軟な回路
３２２、３２３、３２４ 接着剤
３３０ センサケーブル
３４０ 軸部テープ
３５０ 基部テープ
３６０ シェル上部
３７０ シェル基部
４１０、４２０ パッド
４３０ シェルポスト
４４０ 検出器遮蔽フラップ
５００ 近距離場検出器レンズ
５０１ 集束素子
５０２ 平面基部
６００ 遠距離場検出器レンズ
６０１ 集束素子
６０２ 基部
７０ 組織の部分
７００ 局所的酸素測定センサ
７１０ 柔軟な回路
７２０ テープ層
７３０ エミッタ
７３２ 基板
７３４ レンズ
７４０ 近距離場検出器
７４４ レンズ
７５０ 遠距離場検出器
７５４ レンズ
７６０ 近距離場光学経路
７７０ 遠距離場光学経路
８０１ 大人の形態
８０２ 子どもの形態
８１０ 左右前額部
８１１ 左前額部
８１２ ＳｐＯ_２グラフ
８１４ ｒＳＯ_２グラフ
８１６ ｒＳＯ_２読出し
８２０ 前腕部
８３０ 胸部
８３１ 右前額部
８３２ ＳｐＯ_２グラフ
８３４ ｒＳＯ_２グラフ
８３６ ｒＳＯ_２読出し
８４０ 太もも部
８５０ ふくらはぎ上部
８５２ ＳｐＯ_２読出し
８５４ ΔＳＯ_２読出し
８５６ Δ_ｂａｓｅ読出し
８６０ ふくらはぎ部
８７０ 左右腎臓
８７２ ＳｐＯ_２読出し
８７４ ΔＳＯ_２読出し
８７６ Δ_ｂａｓｅ読出し
８８０ 左右腹部
９０１ センサヘッド部
１０１０ センサヘッド部
１０１２ 剥離防止脚部
１０２０ 軸部
１０２１ 負荷
１０２２ 脚部接着剤
１０２３ 脚部接着剤

Claims (22)

1. センサヘッド部であって、
   前面テープ層と、
   患者の皮膚表面に接着によって取り付けることができる基部テープ層と、
   前記患者の皮膚表面に光学的放射を伝達するように構成された少なくとも１つのエミッタと、
   前記患者の組織による減衰の後に、前記光学的放射を検出するように構成された近距離場検出器と、
   前記患者の組織による減衰の後に、前記光学的放射を検出するように構成された遠距離場検出器と、
   前記少なくとも１つのエミッタ、前記近距離場検出器、及び前記遠距離場検出器と関連づけられた少なくとも１つの集束素子と、を含むセンサヘッド部と、
   前記センサヘッド部から延設する軸部と、
   前記軸部から離隔し、前記軸部のいずれかの側部に沿って配置された、前記センサヘッド部から延設する脚部と、を含む、局所的酸素測定センサ。
2. 前記集束素子が半球形状を含む、請求項１に記載の局所的酸素測定センサ。
3. 前記集束素子が長方形の平面基部を含む、請求項２に記載の局所的酸素測定センサ。
4. 前記集束素子が、前記集束素子を前記患者の皮膚表面に押し込むことができる三次元形状を含む、請求項１に記載の局所的酸素測定センサ。
5. 前記集束素子が、前記患者の皮膚表面に対する光学的透過率を向上させる、請求項１に記載の局所的酸素測定センサ。
6. 少なくとも１つの第２の集束素子をさらに含む、請求項１に記載の局所的酸素測定センサ。
7. 少なくとも１つの集束素子が、前記近距離場検出器に関連付けられ、少なくとも１つの集束素子が、前記遠距離場検出器に関連付けられた、請求項６に記載の局所的酸素測定センサ。
8. 前記近距離場検出器に関連付けられた前記集束素子が、前記遠距離場検出器に関連付けられた前記集束素子よりも小さい、請求項７に記載の局所的酸素測定センサ。
9. 前記少なくとも１つのエミッタに関連付けられた第３の集束素子をさらに含む、請求項６に記載の局所的酸素測定センサ。
10. センサヘッド部であって、
    前面テープ層と、
    患者の皮膚表面に接着によって取り付けることができる基部テープ層と、
    前記患者の皮膚表面に光学的放射を伝達するように構成された少なくとも１つのエミッタと、
    前記患者の組織による減衰の後に前記光学的放射を検出するように構成された近距離場検出器と、
    前記患者の組織による減衰の後に前記光学的放射を検出するように構成された遠距離場検出器と、を含むセンサヘッド部と、
    前記センサヘッド部から延設する軸部と、
    前記軸部から離隔し、前記軸部のいずれかの側部に沿って配置された、前記センサヘッド部から延設する脚部と、を含み、
    前記前面テープ層及び前記基部テープ層がともに、複数の切欠き部を形成する複数の刻み目を含む、局所的酸素測定センサ。
11. 前記複数の切欠き部を形成する前記複数の刻み目が、前記基部及び前面テープ層の周辺に形成された、請求項１０に記載の局所的酸素測定センサ。
12. 前記切欠き部が、互いから機械的に切り離された、請求項１１に記載の局所的酸素測定センサ。
13. 前記切欠き部により、測定箇所の患者の動作が容易になる、請求項１２に記載の局所的酸素測定センサ。
14. 患者の皮膚表面に取り付け可能であり、前記皮膚に光学的放射を伝達し、前記皮膚内の血流による減衰の後に前記光学的放射を受信するように構成されたセンサヘッド部と、
    前記センサヘッド部から延設し、前記センサヘッド部と、取り付けられたケーブルとの間に電気的信号を伝送するように構成された軸部と、を含み、
    前記軸部が、前記軸部の終端部から離れた前記軸部のいずれかの側部に沿って脚部を画定するように、前記センサヘッド部の内部で、前記センサヘッド部の縁から離れて終端した、剥離耐性を有する局所的酸素測定センサ。
15. 前記センサヘッド部及び前記軸部が、単一の連続的な本体を形成する、請求項１４に記載の局所的酸素測定センサ。
16. 前記センサヘッド部及び前記軸部が、実質的に平坦である、請求項１４に記載の局所的酸素測定センサ。
17. 前記軸部が、前記センサヘッド部から軸方向外側に延設する、請求項１４に記載の局所的酸素測定センサ。
18. 前面テープ層と、
    患者の皮膚表面に接着によって取り付けることができる基部テープ層であって、前記前面テープ層及び前記基部テープ層がともにセンサヘッド部及び軸部を形成し、前記センサヘッド部が、前記センサヘッド部と前記軸部との接続部において前記軸部のいずれかの側部に刻み目を含み、前記刻み目が、前記軸部のいずれかの側部に沿って配置された脚部を画定し、前記刻み目が、前記脚部から前記軸部を機械的に分離する、基部テープ層と、
    前記患者の皮膚に光学的放射を伝達するように構成された少なくとも１つのエミッタと、
    前記患者の組織による減衰の後に前記光学的放射を検出するように構成された近距離場検出器と、
    前記患者の組織による減衰の後に前記光学的放射を検出するように構成された遠距離場検出器と、を含む、剥離耐性を有する局所的酸素測定センサ。
19. 前記センサヘッド部及び前記軸部が、単一の連続的な本体を形成する、請求項１８に記載の局所的酸素測定センサ。
20. 前記センサヘッド部及び前記軸部が、実質的に平坦である、請求項１８に記載の局所的酸素測定センサ。
21. 前記軸部が、前記センサヘッド部の遠位部から半径方向外側に延設する、請求項１８に記載の局所的酸素測定センサ。
22. 前記脚部が、前記軸部が前記センサヘッド部の上方に引っ張られたときに生じる剥離力に対抗するように構成された、請求項１４に記載の局所的酸素測定センサ。

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