JPH04126134A - 非侵襲性センサ - Google Patents
非侵襲性センサInfo
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- JPH04126134A JPH04126134A JP2402959A JP40295990A JPH04126134A JP H04126134 A JPH04126134 A JP H04126134A JP 2402959 A JP2402959 A JP 2402959A JP 40295990 A JP40295990 A JP 40295990A JP H04126134 A JPH04126134 A JP H04126134A
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Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
- A61B5/1455—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters
- A61B5/14551—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters for measuring blood gases
- A61B5/14552—Details of sensors specially adapted therefor
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
- A61B5/024—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate
- A61B5/02416—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate using photoplethysmograph signals, e.g. generated by infrared radiation
- A61B5/02427—Details of sensor
- A61B5/02433—Details of sensor for infrared radiation
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- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
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- Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
[0001]
本発明は、患者のさまざまな生理学的測定値例えば動脈
血酸素飽和度、心拍数などを測定するのに用いるための
非侵襲性センサに関する。 [0002]
血酸素飽和度、心拍数などを測定するのに用いるための
非侵襲性センサに関する。 [0002]
成る種の生理学的特性の非侵襲性測定は、先行技術にお
いて医師により実践されてきた。このような技術には、
潅流された組織の中に事故又は複数の波長の放射線を透
過させ、組織内を通過した光或いは組織から反射してい
る光の量を検出し、得られた信号を用いて動脈血酸素飽
和度及び心拍数といったさま°ざまな生理学的測定値を
決定することが含まれている。先行技術の装置の例は米
国特許4,485、464号; 4.086.915号
及び3.847.483号内に示されている。このよう
な装置と共に用いられるセンサは、透過タイプすなわち
組織の反対側のセンサまで透過さるタイプか、又は反射
タイプすなわち検知された放射線は組織から反射させら
れるタイプのいずれかである。 [0003]
いて医師により実践されてきた。このような技術には、
潅流された組織の中に事故又は複数の波長の放射線を透
過させ、組織内を通過した光或いは組織から反射してい
る光の量を検出し、得られた信号を用いて動脈血酸素飽
和度及び心拍数といったさま°ざまな生理学的測定値を
決定することが含まれている。先行技術の装置の例は米
国特許4,485、464号; 4.086.915号
及び3.847.483号内に示されている。このよう
な装置と共に用いられるセンサは、透過タイプすなわち
組織の反対側のセンサまで透過さるタイプか、又は反射
タイプすなわち検知された放射線は組織から反射させら
れるタイプのいずれかである。 [0003]
透過タイプ及び反射タイプのセンサに共通の問題点は、
組織に対してセンサが加える圧力の量である。透過中の
放射線を効率良く使用しセンサの放射線漏洩問題と最小
限におさえるため、組織に対しセンサをしっかり押しつ
けることが重要である。しかしながら圧力が高すぎると
、血液が組織から離れる原因となり、正確な測定値を得
るのがさらに困難となる。従って、センサの性能を最適
化するためには繊細な均衡が必要である。さらにセンサ
の長時間にわたる使用中の患者の快適度も重要になる。 [0004] 透過タイプのセンサの場合のもう1つの問題は、光が組
織内を通過することが必要であり従って指や耳といった
体のいくつかの部分に制限されているという点にある。 その上、透過タイプのセンサは、放射線検出器を放射線
源の反対側に位置づけることを必要とするため、最適な
作動のためには適切なセンサ心合せがきわめて重要であ
る。さらに、放射線源及びセンサにおける放射線漏洩は
重大な測定誤差を導く可能性がある。 [0005] 反射タイプのセンサの場合には、同様に、放射線放射源
が放射線検出器に比較的近いところにあることが非常に
重要である。しかしこの近接性は、拍動性組織を通過す
ることなく放射線源から放射線検出器へ放射線が漏洩す
る危険性を示すものであり、従って不正確な読み取り値
を提供する。不適切なセンサ心合せは測定誤差の原因と
なりうろことから、組織と放射線源及び検出器の適合性
がきわめて重要である。その上、検出器放射線源の適合
性が不充分である場合、センサが全く作動しない可能性
がある。 [0006] 当該出願人は、先行技術の数多くの問題を最ホ限におさ
えるか又は防ぐ反射タイプのセンサを発明した。 [0007]
組織に対してセンサが加える圧力の量である。透過中の
放射線を効率良く使用しセンサの放射線漏洩問題と最小
限におさえるため、組織に対しセンサをしっかり押しつ
けることが重要である。しかしながら圧力が高すぎると
、血液が組織から離れる原因となり、正確な測定値を得
るのがさらに困難となる。従って、センサの性能を最適
化するためには繊細な均衡が必要である。さらにセンサ
の長時間にわたる使用中の患者の快適度も重要になる。 [0004] 透過タイプのセンサの場合のもう1つの問題は、光が組
織内を通過することが必要であり従って指や耳といった
体のいくつかの部分に制限されているという点にある。 その上、透過タイプのセンサは、放射線検出器を放射線
源の反対側に位置づけることを必要とするため、最適な
作動のためには適切なセンサ心合せがきわめて重要であ
る。さらに、放射線源及びセンサにおける放射線漏洩は
重大な測定誤差を導く可能性がある。 [0005] 反射タイプのセンサの場合には、同様に、放射線放射源
が放射線検出器に比較的近いところにあることが非常に
重要である。しかしこの近接性は、拍動性組織を通過す
ることなく放射線源から放射線検出器へ放射線が漏洩す
る危険性を示すものであり、従って不正確な読み取り値
を提供する。不適切なセンサ心合せは測定誤差の原因と
なりうろことから、組織と放射線源及び検出器の適合性
がきわめて重要である。その上、検出器放射線源の適合
性が不充分である場合、センサが全く作動しない可能性
がある。 [0006] 当該出願人は、先行技術の数多くの問題を最ホ限におさ
えるか又は防ぐ反射タイプのセンサを発明した。 [0007]
本発明は、生理学的量を測定する目的で生体組織に対し
て設置するためのセンサを提供する。このセンサには、
中に形成されたりセスチャンバを有する剛性ハウジング
が含まれている。光源及びセンサはハウジングに固定さ
れた柔軟な載置用パッド内に載置されている。柔軟な載
置用パッドは、光源及びセンサが互いに独立して動くこ
とを可能にし、近傍の組織に適合する。 [0008]
て設置するためのセンサを提供する。このセンサには、
中に形成されたりセスチャンバを有する剛性ハウジング
が含まれている。光源及びセンサはハウジングに固定さ
れた柔軟な載置用パッド内に載置されている。柔軟な載
置用パッドは、光源及びセンサが互いに独立して動くこ
とを可能にし、近傍の組織に適合する。 [0008]
図1を参照すると、本発明に従って作られたセンサアセ
ンブリ10が図示されている。このセンサアセンブリ1
0はセンサヘッドアセシブ1月2、連結用コード14及
び、センサヘッドアセンブリ12が受けとった信号を処
理するための適当な装置に連結するためコード14の終
端部にあるプラグ16を含んで成る。特定の実施態様に
おいては、センサアセンブリ10は、参考文献として本
書に内含されている「パルス酸素飽和度測定」という題
の本出願人の同時係属出願第077190661号(1
988年5月提出)に記述されているような動脈酸素飽
和度測定用装置と共に用いるように設計されている。 [0009] 図2乃至図8を参照すると、センサヘッドアセンブリ1
2がさらに詳しく示されている。センサヘッドアセンブ
リ12は、剛性ベースサポート18ならびにこのサポー
トの周囲に延び収容用リセスチャンバ22を形成する剛
性周辺直立壁を有する剛性ハウジングを含んでいる。こ
の周辺直立壁2oは上部リム部分24内でその上端部で
終結する。図示されている特定の実施態様においては、
剛性ハウジング17は、硬質プラスチック材料特にポリ
プロピレンプラスチック材料でできている。周辺直立壁
20にはコード及びその内部電線がリセスチャンバ22
内に延びることができるようにするための開口部26が
備わっている。センサヘッドアセンブl、)12にはさ
らに、放射線源28ならびに放射線源28から発出して
組織により反射された放射線を検出するための検知手段
30が含まれている。図示された特定の実施態様におい
ては、放射線源28には、2つの異なる波長で光を生成
するような2つのLED (発光ダイオード)が含まれ
ている。図示されている特定の実施態様においては、光
は赤外線スペクトル及び赤色スペクトル内で生成される
。当該出願人は、665nm(ナノメートル)及び89
0nm (ナノメートル)の波長が酸素飽和度測定セン
サにとってきわめて満足のいく形で作用することを発見
した。しかしながら、測定中の生理学的特性に必要なだ
けの数の放射線源を、望まれるあらゆる周波数にて使用
できるということを理解しておくべきである。図示され
ている特定の実施態様において、検出用手段30はフォ
トダイオードであり、放射線源28は、個々のレンズの
下に置かれた2つのLEDのセットである。適切なLE
D及びフォトダイオードは0ptek Inc及び5h
in−Estsuから入手可能である。 [00101 放射線源28及び光検知手段30は柔軟な支持パッド3
2内に載置されており、このパッドはその後周辺直立壁
20に載置される。ハウジング17、パッド32及びコ
ード14は組み合わさって閉鎖されたチャンバを形成す
る。図示されている特定の実施態様においては、放射線
源手段28は、全体として円筒形の中空透明プラスチッ
クレンズ36内に載置されており、光検知手段30には
同様に全体に円筒形の中空透明プラスチックレンズ40
内に載置されたフォトダイオード38が含まれている。 図示されている特定の実施態様においては、レンズ36
及び40はほぼ等しいサイズ及び形状のものである。図
示されている特定の実施態様において、各々の開口部4
2゜43は中に置かれたレンズの外表面と一致しかみ合
うほぼ円形をしており、約0.25インチ(6,35m
m)の直径を有している。レンズ36.40は、柔軟な
パッド32の弾性により開口部42.43内に固定され
ている。しかしながら、レンズ36.40を望ましいあ
らゆる方法で柔軟な支持パッド32に固定することも可
能である。はぼ同等のサイズの円形開口部が好まれるも
のの、希望に応じてさまざまな他のサイズ及び形状の開
口部を使用することができる。開口部42.43は、放
射線源28からセンサ30まで通過する放射線漏洩を最
小限におさえるかこれを防ぐのに充分な、ただし反射さ
れた放射線の検知を最適化するために過度に遠すぎない
距離りだけ間隔とりされている。図示されている特定の
実施態様において、開口部42.43は、約0゜375
インチ(9,525rr++n)という距離だけ間隔と
りされている。しかしながら、上述の目的を念頭に置い
て、適当ないかなる距離でも使用できるというふうに理
解されたい。各々のレンズ36及び40は、このレンズ
が置かれる組織の表面と係合するための上部接触表面4
5.47を有している。支持パッド32は、一体化され
た外方に延びる外壁により剛性ベースサポート18に固
定されている。パッド32は、例えば接着剤で付着する
か又は剛性周辺直立壁20上の支持パッドのエラストマ
張力により、望ましいあらゆる方法で剛性ベースサポー
ト18に固定されうる。この支持パッド32は、レンズ
36及び40が設置された組織の表面に各レンズ36.
40の上部接触表面45.47が適合できるように、こ
れらのレンズが互いに独立して動くことができるよう設
計されている。さらに、パッド32は又、近傍の組織内
の血液損失を最小限におさえ患者に対し・決適感を与え
るため過度の力がレンズ36.40に加わらないように
設計されている。血液の放射線透過度に依存するセンサ
においては、センサが設置された組織が過度に押されな
いようにすることが重要である。というのもこうするこ
とによって血液が組織がら離れ、がくしてセンサの感度
が落ちるからである。しかしながら、不充分な量の圧力
が加えられた場合光の漏洩の危険性は増大し、実施中の
測定の精度が著しく影響される可能性がある。各レンズ
3640の接触表面45.47が組織に向かってほぼ垂
直な方向に向けられることも、きわめて重要である。従
って、接触表面45.47が近傍の組織の形状に一致す
ることカ重要である。支持パッド32は各レンズ36.
40がりセスチャンバ22内を独立シテ自由に動くこと
ができ、組織に対し最大量の圧力を与えるように設計さ
れている。リセスチャンバは、剛性ベースサポート18
の底にレンズ36.40が達することのないようにサイ
ズ決定されている。図示されている特定の実施態様にお
いては、支持パッド32は、リム部分24が組織に対し
てしっかり押しつけられたときレンズ36、40により
組織に対し約0.120ポンドから約0.130ポンド
の力が加わるように曲がるよう設計されている。パッド
32の製造材料を適切に選択し適当な厚みtを与えるこ
とによってパッド32の柔軟性を減少させることができ
る。出願人は、支持パッド32を製造できる適切なエラ
ストマ材料は、約0.010インチの厚みtをもつポリ
塩化ビニル(pvc)である。図示されている特定の実
施態様において、ポリ塩化ビニルは約55のショアA硬
さを有する。 [0011] 支持パッド32は同様に、放射線源28から放射線検知
手段30への放射線漏洩を最小限におさえるよう設計さ
れている。このことは、各開口部42.43の近傍のパ
ッド32に対して、レンズ36.40の外表面の近傍の
下方に延びる環状スカート49を具備することにより達
成される。好ましくは、パッド32は暗い不透明色(こ
の実施態様では黒)でできている。ここで再び第3図を
参照すると、端部開口部42.43のすぐ近傍には、接
触面45.47が支持パッド32の近傍の上部面よりや
や上にもち上がるようにパッド32内に一体化されてい
るほぼ環状のリッジ(屋根)がある。 出願人は、一般に約0.005インチ(0,127mm
)の範囲内である距離りだけリッジ46が上部面48上
に持ち上げられていることを発見した。上部面48は、
周辺直立壁20と接触するパッドの外側リム50よりや
や上に持上げられている。上部面48は、支持パッド3
2の中央部分に対しさらに柔軟度を与えるため、周囲5
0よりも上にわずかな距離D1だけ持ち上げられている
。図示されている特定の実施態様においては、上部面4
8は周囲50より上一定の距離D1だけ延びている。 [0012] 図6,7及び8を参照すると、−人の人物のそれぞれ額
及び指に対し押しつけられた状態のセンサヘッドアセン
ブリ12の一部分が示されている。この図を見るとわか
るように、接触面45は組織の表面と接触し、かくして
、放射線が放射線源28から発せられている間、放射線
検知手段30はそれに応じて電気インパルスを生成する
ことになる。放射線源28に適切な電力を提供しセンサ
手段30から信号を伝送するため放射線源28と光検知
手段30を連結する柔軟な電気回路が具備されている。 図示されている特定の実施態様において、放射線源28
及び光検知手段30は、先行技術において慣習的に行な
われた要領でプラグ16に適切に接続されているコード
14内へと延びる電線56.58に適切に接続された、
それぞれレンズ36.40 (図6参照)の裏に設置さ
れたコンタクト52.54によって適切に連結されてい
る。コンタクト52.54及びスカート49は好ましく
は、望ましくない放射線が各レンズ3640内に入った
りここから漏出したりしなくなるようにし、かくして光
が各レンズの接触面44から出入りできるように設計さ
れている。適切な柔軟な回路は、アメリカのN i t
to−Denkoから入手可能である。 [0013] 図9から図12及び図13から図16を参照すると、セ
ンサヘッドアセンブリと共に使用し患者の組織に対し設
置されるように設計されている外側の柔軟なハウジング
60.62が示されている。外側柔軟ハウジング60.
62は各々、直立壁20とパッド32の外部表面に適合
しセンサヘッドアセンブリ12を収容するための開口部
65を形成する外部周辺壁69を有している。外側柔軟
ハウジング60.62は好ましくは、組織の形状に適合
し患者に対し快適感を与えるべく柔軟性を提供するのに
役立つ弾性材料でできている。外側柔軟ハウジング60
.62は同様に、体のさまざまな部分に対しセンサヘッ
ドアセンブリ12を容易に適合できるようにするための
手段をも提供する。しかしながら、外側柔軟ハウジング
60.62は、望ましいあらゆる方法でセンサヘッドア
センブリ12に固定されている。図9の外側柔軟ハウジ
ング60は指について使用するよう設計されており、図
13の外側柔軟ハウジング62は額又は人間のその他の
解剖学的部位に対し設置すべく設計されている。外側柔
軟ハウジング60及び62は、剛性ベース18のまわり
にはめ合い、各々設置される解剖学的部位に適合するよ
う設計された形状をもち放射線検知手段30に達しうる
外部光漏洩を全て最小限におさえるような外方に延びる
表面67を有している。外側柔軟ハウジング60.62
は同様に、センサヘッドアセンブリを患者に容易に固定
できるようにする手段をも提供する。特に、外側柔軟ハ
ウジング60.62は、−片の接着テープがセンサヘッ
ドアセンブリ12を組織に対して固定できるようにする
ための手段を提供する。図10は、電気コードを中に収
容する開口部63を示すセンサ60の断面図である。図
11は、センサヘッドアセンブリ12とそれに組立てら
れた外側柔軟ハウジング60を示している。図12を参
照すると患者の指に対し設置され一般に丁字形状をもつ
接着テープ64により固定された状態の光検知アセンブ
リ12及び外側柔軟ハウジング60が示されている。こ
の図を見れば′わかるように、接着テープ64は剛性ベ
ースサポートは単に剛性ベースサポート18の裏及び指
のまわりを包む脚部ニ固定されている。標準的には、外
側柔軟ハウジング60.62のうちの単一のものと共に
使用するようセンサヘッドアセンブリ12が備えられて
いる。しかしながら望ましい場合には、単一のヘッドア
センブリ12と互換可能な形で外側柔軟ハウジング60
.62を具備することも可能である。図14及び図15
は、ハウジング62のそれぞれ端面図及び断面図を示し
ている。 [0014] 図16を参照すると、患者の額の近傍に外側柔軟ハウジ
ング62を有するセンサヘッドアセンブリ12が例示さ
れており、図17は接着テープ66により患者の額に固
定された図16のセンサヘッドアセンブリを示している
。図示されている特定の実施態様において、接着テープ
66は、ヘッドアセンブリの一部分を通して収容するよ
うに設計された形状をもつ。当然のことながら、テープ
64.66の形状は望ましいいかなる形状でもとりうる
というふうに理解すべきである。 [0015] センサの作動及び使用をより完全に理解するため、出願
人はここでセンサの設置及び使用について詳述する。ま
ず第1にオペレー、夕は、望ましい柔軟外側ハウジング
を有する使用すべき適当なセンサヘッドアセンブリ12
を選択する。例えばセンサを指に対し設置する場合、図
9に示されているような外側柔軟ハウジング60をもつ
センサヘッドアセンブリ12が選択されることになり、
又額といった体のほぼ平坦な部分に対してセンサを設置
する場合、外側柔軟ハウジング62をもつセンサヘッド
アセンブリ12が選択されることになる。センサヘッド
アセンブリ12は体の適当な部分に対し設置され、この
時点でレンズ36.40の各々の接触面45が最初に組
織に接触する。センサヘッドアセンブリ10は患者に対
し押しつけられ、剛性ベース18の周辺直立壁20によ
り動きの制限を受けている。剛性ベース18が組織に対
し押しつけられる間、レンズは自由に独立して動き、そ
の接触面45.47を再度方向づけして近傍の組織に適
切に適合するようにし又、適当な量の力が組織に対して
及ぼされるように充分な量だけパッド32内で偏向させ
る。各々のレンズ36、40は、これを他から独立した
形で達成する。その後、センサヘッドアセンブリ12は
、図12及び16に示されているように単に適当な接着
テープ片によって単純に固定される。その後、センサア
センブリ10と共に用いられる装置が先行技術で記述さ
れている周知のやり方で作動させられる。例えば、前述
の当該出願人の同時係属出願に記されている要領である
。適切な測定値を得た後、センサは、センサを患者に固
定するのに用いられた接着テープ片を除去することによ
って単純にとり外される。 [0016] 本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、さまざま
なその他の変更及び修正を行なうことができるというふ
うに理解されたい。
ンブリ10が図示されている。このセンサアセンブリ1
0はセンサヘッドアセシブ1月2、連結用コード14及
び、センサヘッドアセンブリ12が受けとった信号を処
理するための適当な装置に連結するためコード14の終
端部にあるプラグ16を含んで成る。特定の実施態様に
おいては、センサアセンブリ10は、参考文献として本
書に内含されている「パルス酸素飽和度測定」という題
の本出願人の同時係属出願第077190661号(1
988年5月提出)に記述されているような動脈酸素飽
和度測定用装置と共に用いるように設計されている。 [0009] 図2乃至図8を参照すると、センサヘッドアセンブリ1
2がさらに詳しく示されている。センサヘッドアセンブ
リ12は、剛性ベースサポート18ならびにこのサポー
トの周囲に延び収容用リセスチャンバ22を形成する剛
性周辺直立壁を有する剛性ハウジングを含んでいる。こ
の周辺直立壁2oは上部リム部分24内でその上端部で
終結する。図示されている特定の実施態様においては、
剛性ハウジング17は、硬質プラスチック材料特にポリ
プロピレンプラスチック材料でできている。周辺直立壁
20にはコード及びその内部電線がリセスチャンバ22
内に延びることができるようにするための開口部26が
備わっている。センサヘッドアセンブl、)12にはさ
らに、放射線源28ならびに放射線源28から発出して
組織により反射された放射線を検出するための検知手段
30が含まれている。図示された特定の実施態様におい
ては、放射線源28には、2つの異なる波長で光を生成
するような2つのLED (発光ダイオード)が含まれ
ている。図示されている特定の実施態様においては、光
は赤外線スペクトル及び赤色スペクトル内で生成される
。当該出願人は、665nm(ナノメートル)及び89
0nm (ナノメートル)の波長が酸素飽和度測定セン
サにとってきわめて満足のいく形で作用することを発見
した。しかしながら、測定中の生理学的特性に必要なだ
けの数の放射線源を、望まれるあらゆる周波数にて使用
できるということを理解しておくべきである。図示され
ている特定の実施態様において、検出用手段30はフォ
トダイオードであり、放射線源28は、個々のレンズの
下に置かれた2つのLEDのセットである。適切なLE
D及びフォトダイオードは0ptek Inc及び5h
in−Estsuから入手可能である。 [00101 放射線源28及び光検知手段30は柔軟な支持パッド3
2内に載置されており、このパッドはその後周辺直立壁
20に載置される。ハウジング17、パッド32及びコ
ード14は組み合わさって閉鎖されたチャンバを形成す
る。図示されている特定の実施態様においては、放射線
源手段28は、全体として円筒形の中空透明プラスチッ
クレンズ36内に載置されており、光検知手段30には
同様に全体に円筒形の中空透明プラスチックレンズ40
内に載置されたフォトダイオード38が含まれている。 図示されている特定の実施態様においては、レンズ36
及び40はほぼ等しいサイズ及び形状のものである。図
示されている特定の実施態様において、各々の開口部4
2゜43は中に置かれたレンズの外表面と一致しかみ合
うほぼ円形をしており、約0.25インチ(6,35m
m)の直径を有している。レンズ36.40は、柔軟な
パッド32の弾性により開口部42.43内に固定され
ている。しかしながら、レンズ36.40を望ましいあ
らゆる方法で柔軟な支持パッド32に固定することも可
能である。はぼ同等のサイズの円形開口部が好まれるも
のの、希望に応じてさまざまな他のサイズ及び形状の開
口部を使用することができる。開口部42.43は、放
射線源28からセンサ30まで通過する放射線漏洩を最
小限におさえるかこれを防ぐのに充分な、ただし反射さ
れた放射線の検知を最適化するために過度に遠すぎない
距離りだけ間隔とりされている。図示されている特定の
実施態様において、開口部42.43は、約0゜375
インチ(9,525rr++n)という距離だけ間隔と
りされている。しかしながら、上述の目的を念頭に置い
て、適当ないかなる距離でも使用できるというふうに理
解されたい。各々のレンズ36及び40は、このレンズ
が置かれる組織の表面と係合するための上部接触表面4
5.47を有している。支持パッド32は、一体化され
た外方に延びる外壁により剛性ベースサポート18に固
定されている。パッド32は、例えば接着剤で付着する
か又は剛性周辺直立壁20上の支持パッドのエラストマ
張力により、望ましいあらゆる方法で剛性ベースサポー
ト18に固定されうる。この支持パッド32は、レンズ
36及び40が設置された組織の表面に各レンズ36.
40の上部接触表面45.47が適合できるように、こ
れらのレンズが互いに独立して動くことができるよう設
計されている。さらに、パッド32は又、近傍の組織内
の血液損失を最小限におさえ患者に対し・決適感を与え
るため過度の力がレンズ36.40に加わらないように
設計されている。血液の放射線透過度に依存するセンサ
においては、センサが設置された組織が過度に押されな
いようにすることが重要である。というのもこうするこ
とによって血液が組織がら離れ、がくしてセンサの感度
が落ちるからである。しかしながら、不充分な量の圧力
が加えられた場合光の漏洩の危険性は増大し、実施中の
測定の精度が著しく影響される可能性がある。各レンズ
3640の接触表面45.47が組織に向かってほぼ垂
直な方向に向けられることも、きわめて重要である。従
って、接触表面45.47が近傍の組織の形状に一致す
ることカ重要である。支持パッド32は各レンズ36.
40がりセスチャンバ22内を独立シテ自由に動くこと
ができ、組織に対し最大量の圧力を与えるように設計さ
れている。リセスチャンバは、剛性ベースサポート18
の底にレンズ36.40が達することのないようにサイ
ズ決定されている。図示されている特定の実施態様にお
いては、支持パッド32は、リム部分24が組織に対し
てしっかり押しつけられたときレンズ36、40により
組織に対し約0.120ポンドから約0.130ポンド
の力が加わるように曲がるよう設計されている。パッド
32の製造材料を適切に選択し適当な厚みtを与えるこ
とによってパッド32の柔軟性を減少させることができ
る。出願人は、支持パッド32を製造できる適切なエラ
ストマ材料は、約0.010インチの厚みtをもつポリ
塩化ビニル(pvc)である。図示されている特定の実
施態様において、ポリ塩化ビニルは約55のショアA硬
さを有する。 [0011] 支持パッド32は同様に、放射線源28から放射線検知
手段30への放射線漏洩を最小限におさえるよう設計さ
れている。このことは、各開口部42.43の近傍のパ
ッド32に対して、レンズ36.40の外表面の近傍の
下方に延びる環状スカート49を具備することにより達
成される。好ましくは、パッド32は暗い不透明色(こ
の実施態様では黒)でできている。ここで再び第3図を
参照すると、端部開口部42.43のすぐ近傍には、接
触面45.47が支持パッド32の近傍の上部面よりや
や上にもち上がるようにパッド32内に一体化されてい
るほぼ環状のリッジ(屋根)がある。 出願人は、一般に約0.005インチ(0,127mm
)の範囲内である距離りだけリッジ46が上部面48上
に持ち上げられていることを発見した。上部面48は、
周辺直立壁20と接触するパッドの外側リム50よりや
や上に持上げられている。上部面48は、支持パッド3
2の中央部分に対しさらに柔軟度を与えるため、周囲5
0よりも上にわずかな距離D1だけ持ち上げられている
。図示されている特定の実施態様においては、上部面4
8は周囲50より上一定の距離D1だけ延びている。 [0012] 図6,7及び8を参照すると、−人の人物のそれぞれ額
及び指に対し押しつけられた状態のセンサヘッドアセン
ブリ12の一部分が示されている。この図を見るとわか
るように、接触面45は組織の表面と接触し、かくして
、放射線が放射線源28から発せられている間、放射線
検知手段30はそれに応じて電気インパルスを生成する
ことになる。放射線源28に適切な電力を提供しセンサ
手段30から信号を伝送するため放射線源28と光検知
手段30を連結する柔軟な電気回路が具備されている。 図示されている特定の実施態様において、放射線源28
及び光検知手段30は、先行技術において慣習的に行な
われた要領でプラグ16に適切に接続されているコード
14内へと延びる電線56.58に適切に接続された、
それぞれレンズ36.40 (図6参照)の裏に設置さ
れたコンタクト52.54によって適切に連結されてい
る。コンタクト52.54及びスカート49は好ましく
は、望ましくない放射線が各レンズ3640内に入った
りここから漏出したりしなくなるようにし、かくして光
が各レンズの接触面44から出入りできるように設計さ
れている。適切な柔軟な回路は、アメリカのN i t
to−Denkoから入手可能である。 [0013] 図9から図12及び図13から図16を参照すると、セ
ンサヘッドアセンブリと共に使用し患者の組織に対し設
置されるように設計されている外側の柔軟なハウジング
60.62が示されている。外側柔軟ハウジング60.
62は各々、直立壁20とパッド32の外部表面に適合
しセンサヘッドアセンブリ12を収容するための開口部
65を形成する外部周辺壁69を有している。外側柔軟
ハウジング60.62は好ましくは、組織の形状に適合
し患者に対し快適感を与えるべく柔軟性を提供するのに
役立つ弾性材料でできている。外側柔軟ハウジング60
.62は同様に、体のさまざまな部分に対しセンサヘッ
ドアセンブリ12を容易に適合できるようにするための
手段をも提供する。しかしながら、外側柔軟ハウジング
60.62は、望ましいあらゆる方法でセンサヘッドア
センブリ12に固定されている。図9の外側柔軟ハウジ
ング60は指について使用するよう設計されており、図
13の外側柔軟ハウジング62は額又は人間のその他の
解剖学的部位に対し設置すべく設計されている。外側柔
軟ハウジング60及び62は、剛性ベース18のまわり
にはめ合い、各々設置される解剖学的部位に適合するよ
う設計された形状をもち放射線検知手段30に達しうる
外部光漏洩を全て最小限におさえるような外方に延びる
表面67を有している。外側柔軟ハウジング60.62
は同様に、センサヘッドアセンブリを患者に容易に固定
できるようにする手段をも提供する。特に、外側柔軟ハ
ウジング60.62は、−片の接着テープがセンサヘッ
ドアセンブリ12を組織に対して固定できるようにする
ための手段を提供する。図10は、電気コードを中に収
容する開口部63を示すセンサ60の断面図である。図
11は、センサヘッドアセンブリ12とそれに組立てら
れた外側柔軟ハウジング60を示している。図12を参
照すると患者の指に対し設置され一般に丁字形状をもつ
接着テープ64により固定された状態の光検知アセンブ
リ12及び外側柔軟ハウジング60が示されている。こ
の図を見れば′わかるように、接着テープ64は剛性ベ
ースサポートは単に剛性ベースサポート18の裏及び指
のまわりを包む脚部ニ固定されている。標準的には、外
側柔軟ハウジング60.62のうちの単一のものと共に
使用するようセンサヘッドアセンブリ12が備えられて
いる。しかしながら望ましい場合には、単一のヘッドア
センブリ12と互換可能な形で外側柔軟ハウジング60
.62を具備することも可能である。図14及び図15
は、ハウジング62のそれぞれ端面図及び断面図を示し
ている。 [0014] 図16を参照すると、患者の額の近傍に外側柔軟ハウジ
ング62を有するセンサヘッドアセンブリ12が例示さ
れており、図17は接着テープ66により患者の額に固
定された図16のセンサヘッドアセンブリを示している
。図示されている特定の実施態様において、接着テープ
66は、ヘッドアセンブリの一部分を通して収容するよ
うに設計された形状をもつ。当然のことながら、テープ
64.66の形状は望ましいいかなる形状でもとりうる
というふうに理解すべきである。 [0015] センサの作動及び使用をより完全に理解するため、出願
人はここでセンサの設置及び使用について詳述する。ま
ず第1にオペレー、夕は、望ましい柔軟外側ハウジング
を有する使用すべき適当なセンサヘッドアセンブリ12
を選択する。例えばセンサを指に対し設置する場合、図
9に示されているような外側柔軟ハウジング60をもつ
センサヘッドアセンブリ12が選択されることになり、
又額といった体のほぼ平坦な部分に対してセンサを設置
する場合、外側柔軟ハウジング62をもつセンサヘッド
アセンブリ12が選択されることになる。センサヘッド
アセンブリ12は体の適当な部分に対し設置され、この
時点でレンズ36.40の各々の接触面45が最初に組
織に接触する。センサヘッドアセンブリ10は患者に対
し押しつけられ、剛性ベース18の周辺直立壁20によ
り動きの制限を受けている。剛性ベース18が組織に対
し押しつけられる間、レンズは自由に独立して動き、そ
の接触面45.47を再度方向づけして近傍の組織に適
切に適合するようにし又、適当な量の力が組織に対して
及ぼされるように充分な量だけパッド32内で偏向させ
る。各々のレンズ36、40は、これを他から独立した
形で達成する。その後、センサヘッドアセンブリ12は
、図12及び16に示されているように単に適当な接着
テープ片によって単純に固定される。その後、センサア
センブリ10と共に用いられる装置が先行技術で記述さ
れている周知のやり方で作動させられる。例えば、前述
の当該出願人の同時係属出願に記されている要領である
。適切な測定値を得た後、センサは、センサを患者に固
定するのに用いられた接着テープ片を除去することによ
って単純にとり外される。 [0016] 本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、さまざま
なその他の変更及び修正を行なうことができるというふ
うに理解されたい。
【図1】
図1は、本発明に従って作られたセンサアセンブリの斜
視図である。
視図である。
【図2】
図2は、図1にII−II線で輪郭とりされたセンサヘ
ッドアセンブリの平面図である。
ッドアセンブリの平面図である。
【図3】
図3は、センサヘッドアセンブリの詳細図で、(A)は
側面、(B)は底面、(C)は端面をそれぞれ示してい
る。
側面、(B)は底面、(C)は端面をそれぞれ示してい
る。
【図4】
図4は、図3(C)のセンサヘッドアセンブリのライン
IV−■vに沿って切りとった拡大断面図である。
IV−■vに沿って切りとった拡大断面図である。
【図5】
図5は、ライン■−■に沿って切りとった図4のセンサ
ヘッドアセンブリの拡大平面断面図である。 、
ヘッドアセンブリの拡大平面断面図である。 、
【図6】
図6は、図5のセンサの電気回路の拡大部分図である。
【図7】
図7は、組織のほぼ平坦な部分に対し適用された状態の
、部分的に分解された図2のセンサヘッドアセンブリの
拡大部分断面図である。
、部分的に分解された図2のセンサヘッドアセンブリの
拡大部分断面図である。
【図8】
図8は、患者の指に対し適用された状態の部分的に分解
されたセンサヘッドアセンブリの拡大部分断面図である
。
されたセンサヘッドアセンブリの拡大部分断面図である
。
【図9】
図9は、
図2のセンサアセンブリに固定されている外側柔軟ハウ
ジングの上面図である。
ジングの上面図である。
【図10】
図10は、
ラインX−Xに沿って切りとられた図9の外側柔軟ハウ
ジングの側面断面図である。
ジングの側面断面図である。
【図11】
図11は、
図2のセンサヘッドアセンブリに適用された状態の、図
9の外側柔軟 ハウジングの斜視図である。
9の外側柔軟 ハウジングの斜視図である。
【図12】
図12は、
患者の指に適用された状態の、
図11のセンサヘッドアセンブリ及び外側柔軟ハウジン
グの斜視図である。
グの斜視図である。
【図13】
図13は、
図2のセンサヘッドアセンブリと共に使用するための変
更された外側柔軟ハウジングの上面図である。
更された外側柔軟ハウジングの上面図である。
【図14】
図14は、
図13の外側柔軟ハウジングの端面図である。
【図15】
図15は、
ラインxv−xvに沿って切りとられた図13の外側柔
軟ハウジングの側面断面図である。
軟ハウジングの側面断面図である。
【図16】
図16は、患者の額の近傍にある図13のセンサヘッド
アセンブリ及び外側柔軟ハウジングの斜視図である。
アセンブリ及び外側柔軟ハウジングの斜視図である。
【図17】
図17は、
適当なテープにより患者に固定された図16のセンサヘ
ッドアセンブリの図である。
ッドアセンブリの図である。
10・・・センサアセンブリ
12・・・センサヘッドアセンブリ
18・・・剛性ベース
28・・・放射線源
30・・・光検知手段
図面
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
、/60
【図101
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
Claims (14)
- 【請求項1】生理学的量を測定する目的で生体組織に対
して設置するためのセンサにおいて、 リセスチャンバを形成し上部リムで終結する剛性で直立
した周囲壁を有する剛性ハウジング、 少なくとも1つの予め定められた波長をもつ光源に前記
組織を露出させるための光源手段、 前記光源手段に露出された前記組織からの反射光を検知
するため前記光源手段と密に結びつけられた光検知手段
; 前記光源手段と光検知手段を支持するための前記ハウジ
ングに固定されている柔軟な支持手段、 を含んでいることならびに、前記光源手段及び光検知手
段は前記柔軟な支持手段内に柔軟に載置されていること
を特徴とするセンサ。 - 【請求項2】前記柔軟な支持手段はエラストマ材料でで
きた柔軟な支持パッドを含み、この支持パッドは一対の
開口部を中に有しており、この開口部のうちの1つは前
記光源手段を収容し保持するよう設計されており、もう
1つの開口部は前記光源検知手段を収容し保持するよう
設計されていることを特徴とする、請求項1に記載のセ
ンサ。 - 【請求項3】前記直立壁の外周の近傍に設置するための
外側ハウジングがさらに含まれていることを特徴とする
、請求項1に記載のセンサ。 - 【請求項4】前記光源手段に適切な出力を供給し前記光
検知手段からの信号を伝送するための柔軟な電気回路手
段がさらに含まれていることを特徴とする、請求項1に
記載のセンサ。 - 【請求項5】前記柔軟なパッドは前記上部リムの上部に
固定されていることを特徴とする、請求項1に記載のセ
ンサ。 - 【請求項6】前記光源手段及び前記光検知手段が各々患
者の組織と接触するレンズを有していることを特徴とす
る、請求項1に記載のセンサ。 - 【請求項7】前記光源手段及び光検知手段は約0.37
5インチの距離だけ間隔どりされていることを特徴とす
る、請求項1に記載のセンサ。 - 【請求項8】前記柔軟な支持手段は、前記光源手段及び
光検知手段により組織上に及ぼされる力が約0.120
ポンド乃至0.130ポンドの範囲内にあるように設計
されていることを特徴とする、請求項1に記載のセンサ
。 - 【請求項9】前記パッドは、ポリ塩化ビニル材料で作ら
れていることを特徴とする、請求項2に記載のセンサ。 - 【請求項10】前記センサを前記患者の組織に適合させ
るため前記剛性ハウジングに固定されている外側の柔軟
なハウジングがさらに含まれていることを特徴とする、
請求項1に記載のセンサ。 - 【請求項11】前記生理学的量は動脈血酸素飽和度及び
/又は心拍数であることを特徴とする、請求項1に記載
のセンサ。 - 【請求項12】前記光源手段には890nmで光を発す
る第1の光源と665nmで光を光する第2の光源が含
まれていることを特徴とする、請求項11に記載のセン
サ。 - 【請求項13】前記光検知手段はフォトダイオードを含
んで成ることを特徴とする、請求項11に記載のセンサ
。 - 【請求項14】前記外側ハウジングは隣接する組織に適
合するよう設計された形状を有することを特徴とする、
請求項3に記載のセンサ。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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US07/452,700 US5080098A (en) | 1989-12-18 | 1989-12-18 | Non-invasive sensor |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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