TW202139930A - 具有穩定測量報導的醫療裝置 - Google Patents
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Abstract
血氧計裝置確定組織的氧飽和度，並確定組織的氧飽和度和相關測量的品質值。根據在血氧計裝置的檢測器處接收到的反射率資料計算出品質值。當由血氧計裝置進行血氧測定時，血氧計裝置的加速度計可以檢測血氧計裝置的移動。移動量是當進行測量時血氧計裝置的探針面相對於組織改變位置的指示器。血氧計裝置使用加速度計資訊來調整品質值以反映移動量。氧飽和度和調整的品質度量值顯示在血氧計裝置的顯示器上，以便使用者可以查看所顯示資訊的品質。
Description
此申請案主張2020年1月10日所申請的美國專利申請案62/959,808的權益。
本發明一般係有關於監測與組織中的氧水平有關的參數的光學系統。更具體地，本發明係有關於光學探針，例如緊湊的手持式血氧計，以及用於光學探針的護套，該護套在使用期間屏蔽光學探針免受污染物的侵害並且將關於污染物保護的狀態資訊傳達給光學探針，使得光學探針可重複使用的。
血氧計是用於測量人體和生物組織中各種目的氧飽和度的醫療裝置。例如，血氧計用於醫院和其他醫療設施(例如手術室、用於患者監測的康復室、或用於例如低氧的救護車或其他移動式監測)的醫療和診斷目的；運動場上的運動和競技目的(例如，職業運動員監測)；個體的個人或家庭監控(例如，一般健康監控或馬拉松訓練的人)；以及獸醫目的(例如動物監測)。
特別地，在區域和局部水平上評估患者的血氧飽和度非常重要，因為它是患者健康狀況的指標。因此，血氧計通常用於臨床環境中，例如在手術和恢復期間，在那裡可能會懷疑患者的組織氧合狀態不穩定。例如，在手術過程中，血氧計應能夠在各種非理想條件下快速提供準確的氧飽和度測量。
脈搏血氧計和組織血氧計是兩種工作原理不同的血氧計。脈搏血氧計需要一個脈搏才能起作用。脈搏血氧計通常測量由於脈動的動脈血而引起的光吸收。相反，組織血氧計不需要脈搏就可以起作用，並且可以用於對已經與血液供應斷開連接的組織皮瓣進行氧飽和度測量。
作為例子，人體組織包含多種光吸收分子。這樣的發色團包含含氧血紅素、去氧血紅素、黑色素、水、脂質、和細胞色素。在大部分可見光和近紅外光譜範圍內，含氧和去氧血紅素是組織中主要的發色團。在某些波長的光下，含氧和去氧血紅素的光吸收差異顯著。組織血氧計可藉由利用這些光吸收差異來測量人體組織中的氧氣水平。
儘管現有的血氧計已經取得了成功，但人們仍然希望藉由例如改善血氧計的重複使用來改進血氧計；減少或消除使用過程中的污染；改善遠端通訊；提高測量準確度；減少測量時間；經由複使用降低成本；減小尺寸、重量、或外形；降低功耗；以及其他原因，以及這些因素的任意組合。
因此，需要一種改進的組織血氧計裝置和再使用該裝置之在使用期間屏蔽血氧計裝置的方法。
實施方式係有關於緊湊的手持式血氧計和護套，該護套在使用期間容納並屏蔽手持式血氧計以免於患者接觸和污染物，並且使患者免受手持式血氧計上的污染物的影響。由於手持式血氧計位在護套中且不會汙染患者組織，因此可以重複使用手持式血氧計。
在一種實施方案中，一種方法包含：從血氧計裝置的至少一源頭發射光到待測量的組織中，其中，該血氧計裝置包括儲存模擬的反射曲線之非揮發性記憶體，以及即使該裝置斷電後，該非揮發性記憶體仍保留該模擬的反射曲線，以及在該血氧計裝置的複數檢測器處接收因應發射的該光而從該組織反射的光。
該方法包含藉由該檢測器從反射的該光產生複數檢測器回應，以及將該複數檢測器回應擬合到儲存在該非揮發性記憶體中的該模擬的反射曲線，以確定針對該組織的吸收係數值。該方法包含從該吸收係數值計算針對該組織的血氧測定值，以及根據該吸收係數值計算針對該血氧測定值的品質度量值。該方法包含藉由該血氧計裝置的加速計檢測該血氧計裝置的移動，以及根據該血氧計裝置的檢測的該移動調整該品質度量值以產生調整的品質度量值。該顯示可顯示該血氧測定值和針對該血氧測定值的該調整的品質度量值。
移動量是當進行測量時血氧計裝置的探針面相對於組織改變位置的指示器。血氧計裝置使用加速度計資訊來調整品質值以反映移動量，以便在顯示調整的品質值時，使用者可以查看顯示資訊的品質。
手持式血氧計實施方案完全是獨立的，無需透過有線或無線方式連接到單獨的系統單元即可進行血氧飽和度測量。血氧測定裝置的源頭和檢測器以具有各種源頭-檢測器對距離的配置進行配置，從而允許在緊湊的探針中進行穩健的校準、自校正、和空間分辨光譜。其他源頭-檢測器配置也是可能的。
在一個實施方案中，手持式血氧計是一種組織血氧計，無需脈搏或心跳即可測量血氧飽和度。本發明的組織血氧計可應用於醫學和外科手術的許多領域，包含整形外科。組織血氧計可以在沒有脈搏的情況下對組織進行血氧飽和度測量，例如，此類組織可能已與身體分離(例如，皮瓣)，並將被移植到體內的其他位置。
本發明的其它目的、特徵及好處在考量了下文的詳細描述以及附圖之後將會變得很明顯，圖式中相同的元件標號代表所有圖中相同的元件。
光譜法已經用於動物和人類受試者的各種生理特性的非侵入性測量。由於生理組織在這些光譜範圍內具有相對較低的散射，因此經常使用可見(例如紅光)和近紅外光譜。例如，人體組織包含許多吸光性發色團，例如含氧血紅素、去氧血紅素、黑色素、水、脂質、和細胞色素。在許多可見光和近紅外光譜範圍內，血紅素是組織中的主要發色團，並且透過光吸收，對人類組織的顏色有貢獻。在可見光和近紅外範圍內，含氧和去氧血紅素具有明顯不同的吸收特徵。因此，可見光和近紅外光譜已被用於開發這些不同的吸收特徵，以測量生理介質中的氧水平，例如組織血紅素氧飽和度(有時稱為氧飽和度)和總血紅素濃度。
已經開發了用於可見光譜和近紅外光譜的各種技術，例如時間分辨光譜(TRS)、諸如相位調變光譜(PMS)的頻域技術、和連續波光譜(CWS)。在生理介質的均質和半無限模型中，TRS和PMS均已藉由使用光子擴散近似、蒙特卡洛(Monte Carlo)模型、或其他技術獲得了生理介質的吸收係數和降低的散射係數。從多個波長的吸收係數，可以確定含氧和去氧血紅素的濃度，並從這些濃度可以計算出組織氧飽和度。
空間分辨光譜法(SRS)是一種可見光和近紅外光譜法，它可以獨立於組織散射來確定組織吸收，從而可以絕對測量發色團濃度，例如含氧和去氧血紅素。更具體地，SRS儀器可以經由光源將光發射到組織中並且在位於距光源不同距離處的兩個或更多個檢測器處收集漫反射光。
備選地，SRS儀器可以從位於與一個或多個檢測器的不同距離處的兩個或多個光源發射光。光向檢測器的散射是由組織折射率的相對變化引起的，包含來自較大結構(例如粒線體)的米氏散射(大部分組織散射是粒線體的結果)和來自較小結構(例如細胞內囊泡)的瑞立散射。光的吸收是由與組織發色團的相互作用引起的。
根據與光源之間的距離(例如，光檢測器的多個離散距離)而恢復的反射率(即恢復的光強度)，SRS儀器可以在單個波長量化組織的吸收係數和散射係數。
然後可以將多個波長的光與SRS一起使用，以確定含氧和去氧血紅素的濃度，從而確定所探測組織體積內的氧飽和度。此外，一個或多個光源的波長以及光源相對於單個檢測器或多個檢測器的相對位置允許針對預定的組織深度進行組織血氧飽和度測量。
可見光和近紅外光譜法，例如SRS，的一個領域在於組織皮瓣手術中是有用的，其中組織皮瓣從患者的一個位置移動到另一位置以進行重建手術。可見和近紅外光譜技術可用於測量組織皮瓣中的氧飽和度，以便可以在手術中和手術後確定組織皮瓣的生存能力。使用可見光和近紅外SRS的術中組織皮瓣血氧測定探針應該能夠在各種非理想條件下快速進行準確的氧飽和度測量。
適用於SRS和其他分光鏡的血氧飽和度探針可能會與組織、其他表面、流體(液體和氣體)、或其他可能污染探針的元素接觸。接觸組織的血氧測定探針，例如，可能會被組織、組織上的細菌、組織上的病毒、組織液、組織上的碎屑、組織附近的環境，這些物質中的任何一種，其他物質、或這些物質的任何組合污染。護套可以使血氧飽和度探針免受污染物的侵害，但是護套的功效可能會在許多方面受到損害。護套受到損害(使血氧測定探針被污染)的方法可以是已知的和未知的。例如，容納血氧測定裝置的護套可以打開並且允許污染物接觸血氧測定探針。護套開口可能相對較小，並且無法藉由目視檢驗檢測到，並且該小開口可能會使污染物進入護套並接觸血氧測定探針。如果護套先前已經使用過而先前的用途未知，則護套的功效可能會受到損害。如果護套由未知來源提供並且護套的無菌性或衛生性未知，則護套的功效也會受到損害。如果護套由未知來源提供，則護套的內表面或外表面或兩者均可能被污染。如果不知道護套的先前用途，並且護套已被重新使用，則可以在護套的後續使用期間散佈最初使用時護套上的污染物。護套和護套中的血氧測定探針可能會以多種其他方式受到污染。由於對血氧測定探針進行消毒或滅菌的成本，可能會避免在污染後重新使用血氧測定探針，或者可能會增加重複使用的成本。本發明的血氧測定探針和護套旨在改善衛生條件、殺菌或兩者。
圖1示出了用於測量患者中的組織的各種參數的系統單元101。系統單元101有時被稱為耐用系統單元，因為該單元是可重複使用的，例如當該單元與保護套結合使用時。系統單元測量的組織參數可以包含血氧飽和度水平(相對血氧飽和度、絕對血氧飽和度、或兩者)，總血紅素濃度、含氧血紅素濃度、去氧血紅素濃度、血流量、脈搏率、從組織反射的光的信號水平、組織的黑色素濃度、其他組織參數、或這些參數的任意組合。該系統單元包含殼體103、感測器探針電子器件105、和透過有線連接112連接到感測器探針電子器件的探針頭108。連接112可以是電連接、光學連接、或包含任何數量的電線(例如，一根、兩根、三根、四根、五根、六根或更多根電線或光纖)的另一有線連接、或這些的任意組合或其他類型的連接。在其他實施方案中，連接112可以是無線連接，諸如透過射頻(RF)或紅外(IR)連接。
通常，藉由將探針頭放置在需要組織參數測量的位置處與組織(例如，皮膚或內部器官或其他組織)接觸或緊密接近的位置來使用系統單元。系統單元使輸入信號由探針頭發射到組織(例如，人體組織)中。可能有多個輸入信號，並且這些信號可能具有變化或不同的電磁輻射波長。輸入信號被傳輸到組織中並從組織反射、由組織吸收、或穿透組織。
然後，在穿透組織或從組織反射之後，信號在探針頭處接收。接收到的該信號被感測器探針電子器件接收並分析。根據接收到的該信號，感測器探針電子器件確定組織的各種參數，例如氧飽和度水平、總血紅素濃度、含氧血紅素濃度、去氧血紅素濃度、血流量、脈搏、從組織反射的光的信號水平、組織的黑色素濃度或其他組織參數。這些參數之一或任意組合可以顯示在系統單元的顯示螢幕上。
在一個實施方案中，系統單元是組織血氧計，其可以測量氧飽和度和血紅素濃度，而無需脈搏或心跳。本發明的組織血氧計可用於醫學、外科手術(包含整形外科和脊柱外科)、手術後、運動員監測、以及其他用途的許多領域。組織血氧計可以測量沒有脈搏的組織的氧飽和度和血紅素濃度，例如已經與身體分離的組織(例如組織皮瓣)，並將其移植到體內的其他地方。
本發明的態樣也可應用於脈搏血氧計。與組織血氧計相反，脈搏血氧計需要一個脈搏才能起作用。脈搏血氧計通常測量由於脈動的動脈血而引起的光吸收。
存在用於測量氧飽和度的系統和技術的各種實施方案，例如在美國專利6,516,209、6,587,703、6,597,931、6,735,458、6,801,648和7,247,142中討論的。這些專利藉由引用併入。
圖2示出了容納在護套205中的系統單元101。護套包含蓋子215和主體220，其可以透過密封件210密封到蓋子。蓋子可以與主體分離，或者可以例如透過鉸鏈連接到主體。鉸鏈可允許蓋旋轉以將蓋子密封到主體。護套可以是一次性護套或可重複使用的護套。例如，系統單元和護套可以與患者一起從手術(例如，使用)行進到手術後(例如，重複使用)，以進行組織監測。
在打開蓋子的情況下，可以將系統單元插入護套中，然後將蓋子密封到主體，以將系統單元容納並密封在護套中。然後，系統單元可以用於在由護套提供的密封環境中進行組織參數測量。護套可以保護系統單元免受與護套接觸的元件的接觸，例如組織、組織液、生物製劑(例如細菌、病毒、和普利昂(prion)、和熱原(pyrogens))、碎屑、和其他污染物。當蓋子打開且密封件破裂時，可以從護套中卸下系統單元。因為系統單元是藉由主體、蓋子、和密封件密封在護套中的，所以系統單元可以保持相對清潔、消毒、或無菌以便再次使用。
圖3示出了實施方案中的系統單元301的方塊圖。系統單元包含處理器304、顯示器307、喇叭309、信號發射器331、信號檢測器333、揮發性記憶體312、非揮發性記憶體315、人機介面裝置(HID)319、輸入輸出(I/O)介面322、網路介面326、閂鎖檢測器(latch detector)328，溫度感測器330，加速度計332、和品質度量控制器337。這些組件被容納在殼體103內。系統的不同實施方案可以包含以任意組合或配置的任意數量的所描述的組件，並且還可以包含未示出的其他組件。
組件透過匯流排303鏈接在一起，匯流排303代表系統單元的系統匯流排架構。儘管圖3示出了連接到系統單元的每個組件的一條匯流排，但是匯流排303示出了鏈接系統單元的組件的任何互連方案。例如，一個或多個匯流排子系統可以將系統單元的一個或多個組件互連。另外，匯流排子系統可以通過一個或多個埠(例如音訊埠(例如2.5毫米或3.5毫米音訊插孔埠)、通用串列匯流排(USB)埠、或其他埠)互連組件。系統單元的組件也可以透過直接連接(例如經由印刷電路板(PCB)的直接連接)連接到處理器。
在一個實施方案中，系統單元301包含感測器探針346。感測器探針包含探針頭338和連接器336。探針頭透過第一通訊鏈路342和第二通訊鏈路344連接到連接器。第一通訊鏈路342可以包含電線、一組電線(例如，帶狀電纜)、波導(例如，光纜)、多個波導(例如，許多光纜)、無線通訊鏈接、或這些類型的鏈接的任意組合。第二通訊鏈路可以包含電線、一組電線(例如，帶狀電纜)、波導(例如，光纜)、一組波導(例如，一組光纜)、無線通訊鏈接、或這些類型的鏈接的任意組合。第一通訊鏈路、第二通訊鏈路、或兩者的電線或多組電線可以在印刷電路板上包含一個或多個電跡線。
連接器將探針頭、導線、波導或這些元件的任何組合連接(例如，可移除地連接)到系統單元的信號發射器和信號檢測器。例如，通訊鏈路343可以將信號發射器連接到連接器，並且通訊鏈路345可以將信號檢測器連接到連接器。通訊鏈路343和345中的每一個可以包含電線、一組電線(例如，帶狀電纜)、一個波導、一組波導、無線通訊鏈路或這些鏈路的任何組合。每個通訊鏈路還可以在印刷電路板上包含一個或多個電跡線。例如，連接器可以包含一個或多個安裝在PCB上的連接器。通訊鏈路342、344或這些鏈路中的任何一個可以是帶狀電纜，其連接到探針頭並連接到安裝在PCB上的連接器。在該實施方案中，通訊鏈路343和345可以是PCB上的電跡線，其鏈接到單個發射器、信號檢測器、或兩者。在該實施方案中，信號發射器和信號檢測器可以是電發射器和檢測器，其控制探針頭中的光發射器、光檢測器、或兩者。
在一種實施方案中，在探針頭可與系統單元301分離的情況下，連接器336可具有鎖定特徵，例如可扭曲或擰入以鎖定的插入式連接器。如果是這樣，則連接器將更牢固地固定在系統單元上，並且需要先將其解鎖才能將其卸下。這將有助於防止意外地將探針頭從系統單元中卸下。
該連接器還可以具有第一鍵接特徵，使得該連接器只能以一個或多個特定方向插入系統單元的連接器插座中。這樣可以確保建立正確的連接。
連接器還可以具有第二鍵控特徵，該第二鍵控特徵向系統單元提供所連接的探針類型(例如，來自許多不同類型的探針的探針)的指示。系統單元可以適於對多種不同類型的探針進行測量。將探針插入系統單元後，系統將使用第二個鍵控功能來確定連接至系統單元的探針的類型。然後，系統單元可以執行適當的功能，使用適當的演算法或以其他方式針對特定探針類型進行操作調整。
在一實施方案中，信號發射器331包含發射一個或多個特定波長的光的一個或多個光源。在特定的實施方案中，光源發射五個或更多波長的光(例如，730奈米、760奈米、810奈米、845奈米、和895奈米)。光源發射其他波長的光，在其他實施方案中包含較短和較長的波長。信號發射器可以包含一個或多個雷射二極體或一個或多個發光二極體(LED)。
在一實施方案中，信號發射器331是將電信號發射到一個或多個光源的發射器，該一個或多個光源可基於接收到的電信號而發射光。在一些實施方案中，信號發射器包含一個或多個光源和連接到光源的電信號發射器。
在一實施方案中，信號檢測器333包含一個或多個光電檢測器，其能夠檢測由信號發射器產生和發射的多個波長的光。在另一實施方案中，信號檢測器333是電信號檢測器，其檢測由一個或多個光電檢測器產生的電信號。在另一實施方案中，信號檢測器包含一個或多個光電檢測器和連接至該光電檢測器的一個或多個電檢測器。
在一個實施方案中，HID 319是適於允許使用者將命令輸入到系統單元中的裝置。HID可以包含一個或多個按鈕、一個或多個滑塊裝置、一個或多個加速度計、電腦滑鼠、鍵盤、觸控介面裝置(例如，顯示器307的觸控介面)、語音介面裝置或另一HID。
在HID是加速度計並且系統單元是手持式單元的實施方案中，加速度計可以檢測系統單元可以被使用者移動的系統單元的移動(例如，手勢)。移動可以包含左移動、右運動、向前移動、向後移動、向上移動、向下移動、一個或多個旋轉移動(例如，圍繞一個或多個旋轉軸、例如x軸、y軸、z軸、或其他軸)、這些移動或其他移動的任何組合。
可以將由加速度計檢測到的各種移動的資訊發送到處理器，以控制系統單元的一個或多個系統。例如，向上移動(例如，舉昇移動)可以被傳送到處理器以為系統單元供電。替代地，如果將系統單元放下並在預定的時間段內保持不動，則處理器可以將由加速度計檢測到的運動不足解釋為待機模式信號且將系統單元置於待機電力模式(低於正常運行模式的電力模式，在正常運行模式下，系統單元可以進行血氧測定測量)、或為切斷電力信號，並且可以使系統單元切斷電力。
當系統單元供電時，處理器可以使用由加速度計檢測到並向處理器傳輸的左向移動或右向移動的資訊來控制系統單元。例如，處理器可以使用系統單元的向左或向右移動來改變顯示器上顯示的選單選項。例如，處理器可以使用用於左移動的資訊來將顯示器上的選單選項向左滾動(例如，向左滾動第一選單選項並離開顯示器，以在顯示器上顯示第二選單選項)。處理器可以使用該資訊來使系統單元向右移動以將選單選項向右滾動(例如，向右滾動第一選單選項並離開顯示器，並在顯示器上顯示第二選單選項)。
HID和處理器可以適於檢測和使用各種移動來啟動在顯示器上顯示的選單選項。例如，可以檢測到用於向上移動或向下移動的資訊，並將其用於啟動在顯示器上顯示的選單選項。例如，如果使用者準備進行血氧飽和度測定，並且顯示菜單選項以進行血氧飽和度測定，則當探針頭與組織接觸時，系統單元的快速向下移動可開始進行測定。
HID可以包含一個或多個加速度計，以檢測在各個方向(例如，線性、旋轉、或兩者)上的運動。加速度計能包含一個或多個電容性微機電系統(MEMS)裝置、一個或多個壓阻裝置、一個或多個壓電裝置、或這些裝置的任何組合。
在一個實施方式中，加速度計332適於檢測與系統單元遭受的衝擊相關的相對較高的G力加速度。衝擊可能是由於將系統撞入物體，使系統單元掉落(例如，將系統單元掉在桌子或地板上)或其他衝擊事件引起的。在一個實施方案中，如果加速度計向處理器指示發生了震動事件，則處理器可以採取許多動作。例如，處理器可以關閉系統單元。處理器可以在顯示器上顯示一條或多條訊息。該訊息可能指示應重新校準該系統單元。該訊息可能指示應檢查系統單元和護套之間的接觸。加速度計可以包含一個或多個電容性微機電系統(MEMS)裝置、一個或多個壓阻裝置、一個或多個壓電裝置、或這些裝置的任何組合。
在一個實施方案中，閂鎖檢測器328適於檢測護套的閂鎖是被閂鎖還是未被閂鎖。如果閂鎖被閂鎖，則系統單元將被容納並封閉在護套中。在這種組態中，在系統單元被容納並封閉在護套中的情況下，系統單元不會被與護套的外表面接觸的材料污染。如果未打開閂鎖並且系統單元位於護套中，則系統單元可能被接觸護套外表面的材料污染。即，將護套的蓋子密封到護套的主體的密封件可以是未密封的(即，打開的)，並且污染物可以從護套的外部傳遞到系統單元所位於的護套的內部。
在一個實施方案中，閂鎖的至少第一部分是金屬。閂鎖的其他部分可以是金屬或其他材料，例如塑料材料。當閂鎖被閂鎖時，閂鎖的第一部分是與閂鎖檢測器的第一距離，而當閂鎖被解除閂鎖時，閂鎖的第一部分是與閂鎖檢測器的第二距離。第一距離小於第二距離。
在一個實施方案中，閂鎖檢測器包含可以感應耦接到閂鎖的第一部分的電感器。電感器可以用直流電或交流電驅動，從而檢測閂鎖的第一部分何時朝閂鎖檢測器移動或遠離閂鎖檢測器移動。閂鎖檢測器可以被校準，使得閂鎖檢測器可以檢測到閂鎖何時移動到遠離閂鎖檢測器的第一距離或者比離開閂鎖檢測器的第一距離遠。閂鎖檢測器可以包含類比數位轉換器、數位信號處理器(DSP)、或兩者，其可以對流過電感器的電流進行數位化和分析。這些電路中的一個或兩個都可以將數位化資訊傳達給處理器，該處理器可以確定閂鎖是打開還是關閉。處理器可以在顯示器上顯示訊息，以指示閂鎖是打開還是關閉、護套的密封是密封的還是未密封的、警告潛在的污染、或與閂鎖打開或關閉相關的其他訊息。
在一個實施方式中，閂鎖檢測器是可以電容性地耦接到閂鎖的電容性檢測器。電容性檢測器可以在距電容性檢測器第一距離處檢測到閂鎖並且檢測到閂鎖遠離閂鎖位置和第一距離移動。
非揮發性記憶體315可以包含快閃記憶體、其他非揮發性固態儲存器(例如，USB快閃驅動器)、電池備份的揮發性記憶體、磁帶儲存器、讀取器、和其他類似介質，以及它們的組合。在一些實施方案中，非揮發性記憶體包含大容量磁碟驅動器、磁碟、光碟、磁光碟、固定碟、硬碟、CD-ROM，可記錄CD、DVD、可記錄DVD(例如，DVD-R、DVD+R、DVD-RW、DVD+RW、HD-DVD、或藍光光碟)。揮發性記憶體可以包含隨機存取記憶體(RAM)。
處理器可以包含微控制器、微處理器、專用積體電路(ASIC)、可程式化邏輯(例如，現場可程式閘陣列)或這些電路的任意組合。處理器可以包含多個處理器或多核心處理器，其可以允許資訊的平行處理。
在一個實施方案中，系統單元是分佈式系統的一部分。在分佈式系統中，各個系統連接到網路，並可以根據需要將資源借給網路中的另一個系統。例如，單個系統單元可用於收集來自不同位置的眾多感測器探針的結果。
本發明的態樣可以包含軟體可執行碼、韌體(例如，儲存在唯讀記憶體(ROM)晶片中的碼)、或兩者。軟體可執行碼或韌體可以體現用於進行組織的氧飽和度測量的演算法。軟體可執行碼或韌體可包含施行使用者介面的碼，其藉由使用者使用該系統、在顯示器上顯示結果、選擇或指定影響系統操作的參數、或執行演算法和計算以產生結果來施行。
此外，可以使用儲存在電腦可讀介質上或與電腦可讀介質相關聯來實現本發明的電腦實現或電腦可執行版本。一種電腦可讀介質可以包含參與向一個或多個處理器提供指令以供執行的任何介質。這樣的介質可以採取許多形式，包含但不限於非揮發性、揮發性、和傳輸介質。非揮發性介質包含例如快閃記憶體、或光碟或磁碟。揮發性介質包含靜態或動態記憶體，例如快取記憶體或RAM。傳輸介質包含同軸電纜、銅線、光纖線、和配置在匯流排中的線。傳輸介質也可以採用電磁波、射頻波、聲波、或光波的形式，例如在無線電波和紅外資料通訊期間產生的那些。
例如，本發明的軟體的二進制的、機器可執行的版本可以被儲存或駐留在RAM或快取記憶體中、或者在大量儲存裝置上。本發明的軟體的原始碼也可以被儲存或駐留在大量儲存裝置(例如，硬碟、磁碟、磁帶、或CD-ROM)上。作為另一個例子，本發明的碼可以透過電線、無線電波、或經由諸如網際網路的網路來傳輸。韌體可以儲存在系統的ROM中。
可以用各種合適的程式化語言中的任何一種來編寫電腦軟體產品，例如C、C++、C#、Pascal、Fortran、Perl、MATLAB(來自MathWorks，www.mathworks.com)、SAS、SPSS、JavaScript、AJAX、和Java。該電腦軟體產品可以是具有資料輸入和資料顯示模組的獨立應用程式。替代地，電腦軟體產品可以是可以實例化為分佈式對象的類別。電腦軟體產品也可以是組件軟體，例如Java Beans(來自Sun Microsystems)或Enterprise Java Beans(來自Sun Microsystems的EJB)。
該系統的作業系統可以是作業系統的MicrosoftWindows®家族之一(例如Windows XP、Windows XP x64 Edition、Windows Vista、Windows CE、Windows 7、Windows 8、Windows 10、Windows Mobile)、Linux、HP-UX、UNIX、Solaris、Mac OS X、Alpha OS、AIX、IRIX32、或IRIX64。Microsoft Windows是Microsoft Corporation的商標。可以使用其他作業系統，包含客製和專屬作業系統。
此外，該系統可以連接到網路，並且可以使用該網路與其他系統通訊。該網路可以是內部網路、網際網路、或其他之間的網際網路。該網路可以是有線網路(例如，使用銅纜)、電話網路、分封網路、光網路(例如，使用光纖)、或無線網路，或這些的任意組合。例如，可以使用無線網路，使用諸如Wi-Fi(IEEE標準802.11、802.11a、802.11b、802.11e、802.11g、802.11i、和802.11n，僅舉幾個例子之類的協議)的無線網路，在本發明的系統的電腦和組件(或步驟)之間傳遞資料和其他資訊。例如，來自系統的信號可以至少部分地無線地傳輸到組件或其他系統或電腦。
在一個實施方式中，經由在電腦工作站系統或另一裝置(例如，膝上型電腦、智慧電話、或個人數位助理)上執行的網頁瀏覽器或其他介面，使用者經由諸如網際網路的網路存取本發明的系統單元。使用者將能夠看到系統單元正在收集的資料。可以經由全球資訊網(WWW)進行存取。網頁瀏覽器用於下載各種格式的網頁頁面或其他內容，包含HTML、XML、正文(text)、PDF、和Postscript，並且可以用於將資訊上載到系統的其他部分。網頁瀏覽器可以使用統一資源標識符(URL)來標識網頁上的資源以及在網頁上傳輸文件時的超文件傳輸協定(HTTP)。
圖4示出了實施方案中的系統單元401的方塊圖。系統單元401與系統單元301相似，但不同之處在於信號檢測器333位於探針頭346中。一根或多根導線(例如，帶狀電纜)可以將信號檢測器連接到匯流排和處理器。例如，連接到信號檢測器的帶狀電纜也可以連接到安裝在安裝有處理器和其他電路的PCB上的連接器或插座。信號檢測器可以位於探針頭的探針面處。信號發射器可以光學地位於探針頭的探針面的後面。
圖5示出了實施方案中的系統單元501的方塊圖。系統單元501與系統單元301和401相似，但不同之處在於信號發射器331和信號檢測器333位於探針頭346中。一根或多根導線(例如，一根或多根帶狀電纜)可以將信號發射器、信號檢測器、或兩者連接到匯流排和處理器。第一帶狀電纜可以將信號發射器連接到匯流排和處理器，以及第二帶狀電纜可以將信號檢測器連接到匯流排和處理器。例如，連接到信號發射器的第一帶狀電纜也可以連接到安裝在安裝有處理器和其他電路的PCB上的連接器或插座，以及連接到信號檢測器的第二帶狀電纜也可以還可以連接到安裝在PCB上的連接器或插座。信號檢測器可以位於探針頭的探針面處。信號發射器可以光學地位於探針頭的探針面的後面。
在一個實施方案中，連接器336包含鎖定特徵，例如插入連接器，該插入連接器插入到連接埠中，然後扭轉或擰入以鎖定。如果是這樣，則連接器將更牢固地固定在系統單元上，並且需要先將其解鎖才能將其卸下。這將有助於防止意外移除探針。
在一種實施方案中，連接器336包含一個或多個PCB，其連接到一個或多個線(例如，帶狀電纜)，該線連接到信號發射器、信號檢測器、或兩者。例如，第一帶狀電纜可以連接到第一PCB，其連接到信號發射器。第二帶狀電纜可以連接到第二PCB，其連接到信號檢測器。
方塊351示出了具有AC和電池電力選項的系統單元的電力方塊。在一個實施方案中，系統包含AC到DC轉換器353，例如全波整流器。轉換器從牆上的插座中獲取交流電，將交流電轉換為直流電，並且直流輸出被連接到(被箭頭354所指示)需要電力的系統單元的組件。在一個實施方案中，電池透過磁充電或感應充電是可再充電的。
在一個實施方案中，該系統是電池供電的。電池356的DC輸出被連接(由箭頭357指示)到需要電力的系統單元的組件。可以透過充電器電路359對電池進行充電，充電器電路359從AC到DC轉換器接收DC電力。AC到DC轉換器和充電器電路可以組合成單個電路。在一個實施方案中，電池可透過磁充電或感應充電進行充電。
在一個實施方案中，方塊351是電池模組，其包含為系統單元的組件供電的一個或多個電池。電池可以是可再充電或一次性電池。該方塊可不包含AC到DC轉換器。方塊351可以是與系統單元整合在一起或與系統單元可分離的方塊。
圖6示出了在實施方案中的作為電力方塊的方塊651。方塊651類似於方塊351，但是可以包含電池監控器617、電壓調節器電路619、記憶體607、計時電路609、介面612、其包含電力埠620和資料埠622、磁體614、其他電路、或這些電路的任意組合。
電池監控器617可以連接到電池單元356，並且可以監控電池單元的能力。例如，電池監控器可以確定當前充電狀態，例如總體可能充電的百分比。電池監控器可以確定電池單元的充電容量。充電容量可以是充電容量相對於新的電池單元的充電容量的百分比。電池監控器可以確定電池的最大電力輸送能力。
電池單元可以是一次性電池單元(例如鹼性電池單元)、或可再充電電池單元(例如鎳金屬氫化物、鋰電池單元(例如，Li/FeS2尺寸AA、AAA、N、CR123、18650或其他)、鋰聚合物)或其他類型的電池。電力返回可以包含四個電池單元，其為輸出1.5伏的AA尺寸單元。四個電池可以串聯以輸出6伏，或者可以串聯和並聯以輸出3伏。
電壓調節器電路619可以連接在電池單元與電池介面612的電力埠之間。電壓調節器電路調節從電池輸出的電壓以輸出近似定電壓。電壓調節電路還可以包含DC-DC轉換器，其將從電池單元輸出的第一電壓轉換成與第一電壓不同的第二電壓。
計時電路是確定電池已使用的時間長度的電路。時間量的資訊可以儲存在記憶體中，並且當處理器向記憶體查詢資訊時可以經由資料埠將其傳輸到處理器。
在一個實施方式中，記憶體還可儲存標識電力方塊的加密標識符。處理器可以適於經由電力方塊資料埠來取回加密的標識符。系統單元的處理器或另一解密電路可以解密加密的標識符，並且可以基於解密之後的標識符來識別電力方塊。標識符可以標識電力方塊的製造者，或者可以標識關於電力方塊的其他資訊，例如製造日期、電池單元類型、電池單元電壓、使用過的時間、或這些元素的任意組合。在一個實施方案中，如果標識符不是系統單元已知的已知標識符，則處理器不允許系統單元與電力方塊一起操作。即，系統單元將無法與未知製造者製造的電力方塊一起運行。允許系統單元使用已知的(例如，授權的)電力方塊進行操作，可以確保系統單元由電力方塊提供的電力在系統單元的操作規格之內。因此，系統單元的電路、信號發射器、信號檢測器、和其他元件將在預定參數內操作，並且不會在預定參數外操作。而且，使用來自已知製造者的已知電池提供了系統單元將在已知的時間段內運行，從而在醫療程序(例如手術)期間，系統單元不會耗盡電池電力。根據預定參數作業系統單元，有助於系統單元進行準確而可靠的血氧測定測量。
在一實施方案中，非揮發性記憶體315儲存可與系統單元一起操作的一個或多個電力方塊的一個或多個標識符。處理器可將已解密的電力組的標識符與從非揮發性記憶體取回的一個或多個標識符進行比較，以確定電力方塊是否將被允許與系統單元一起運行。如果未授權該電力方塊與系統單元一起使用，則處理器可能會在顯示器上顯示一條訊息，指示未授權該電力方塊與系統單元一起使用。如果電力方塊被授權與系統單元一起操作，則系統單元可以進行血氧測定測量而無需在顯示器上顯示有關電力方塊的真實性或不真實性的資訊。
在一個實施方案中，電力方塊的記憶體儲存指示符，該指示符指示電池是否先前已被使用。該指示符可以是電力方塊已經操作的時間量的時間資訊。儲存在記憶體中的非零使用時間表示該電力方塊先前已被使用過。替代地，指示符可以是電力方塊已經連接到並且向其提供電力的系統單元的標識符。例如，系統單元的非揮發性記憶體可以儲存系統單元的標識符。系統單元的處理器可以將系統單元的系統標識符傳送到電力方塊，以儲存在電力方塊的記憶體中。
當電力方塊附接到系統單元時，系統單元的處理器可以查詢電力方塊的記憶體以取回可以儲存在電力方塊的記憶體中的任何系統標識符。在一個實施方案中，如果從電力方塊的記憶體取回的系統標識符與從電力方塊的記憶體取回系統單元的系統單元的系統標識符不同，則該系統單元將不與電力方塊一起操作。該實施方案試圖確保電力方塊充滿電並且可以在醫療程序(例如手術)的持續時間內使用，而電力方塊不會耗盡儲存的能量。確保在醫療過程中使用電力方塊之前未使用電力方塊可確保在操作過程中電力方塊不會用完電力，並將對患者的風險降到最低。也就是說，如果在手術過程中使用的系統單元沒有用完電源並且可以在需要時用於患者監測，則可以降低患者的風險。
在一個實施方案中，當電力方塊被附接到系統單元時，系統單元的處理器可以查詢電力方塊的記憶體以取回電力方塊已經操作的時間量的時間資訊。在一個實施方案中，如果系統單元基於時間資訊確定電力方塊先前已被使用，則系統單元將不與電力方塊一起操作。類似於以上剛剛描述的實施方式，確保在醫療過程中使用電力方塊之前未使用電力方塊可確保在操作過程中電力方塊不會用完電力，並將對患者的風險降到最低。
電力方塊可以包含一個或多個磁體614，其以諸如正方形、矩形或另一種配置的配置來被配置。系統單元還可以具有一個或多個磁體或一個或多個金屬板(例如，鐵磁板)，其配置與電力方塊中的磁體配置互補。當電力方塊與系統單元接觸時，電力方塊的磁體可能會吸引系統單元的磁體或金屬板。使用系統單元時，磁體或板之間的磁性吸引力可將電力方塊固定在適當的位置。
電力方塊可以包含一個或多個板(例如，鐵磁板)，其以諸如正方形、矩形或另一種配置的配置來被配置。系統單元可以包含以互補配置來配置的一個或多個磁體。當電力方塊與系統單元接觸時，系統單元的磁鐵可能會磁性吸引電力方塊的金屬板。使用系統單元時，磁體和板之間的磁性吸引力可將電力方塊固定在適當的位置。
在一個實施方案中，電力方塊的電力埠包含至少兩個電接點(例如，電源接點和接地接點)，而資料埠包含至少兩個電接點(例如，資料線和與電力埠共享的接地接點)。電接點被配置成另一配置，例如成列、成正方形、成矩形。系統單元包含電力埠，該電力埠包含至少兩個電接點(例如，電源接點和接地接點)，並且包含資料埠，該資料埠包含至少兩個電接點(例如，資料線和與電力埠共享的接地接點)。電接點的配置與電力方塊的電接點互補。
當電力方塊與系統單元接觸時，磁體之間或磁體與金屬板之間的磁吸引力將迫使系統單元中電力埠的電接點與電力方塊的電力埠的電接點接觸。同樣，磁性吸引力迫使系統單元中資料埠的電接點與電力方塊的資料埠的電接點接觸。這樣，可以將電性電力從電力方塊傳輸到系統單元以為系統單元的電路和其他元件供電，並且可以在電力方塊和系統單元之間傳輸資料。
在一個實施方案中，圖7示出了系統單元301和耦接到系統單元的電力方塊351的立體視圖。系統單元的顯示器307位於系統單元的第一端部，而探針頭338位於系統單元的第二端部，在該單元的近端和遠端的第一端部和第二端部。系統單元的殼體從第一端部到第二端部逐漸變細。所描述的電路元件被容納在系統單元的殼體705中。當護套的第二窗口與組織接觸時，護套的第一窗口和系統單元的顯示器背對組織，以方便查看顯示器。在不使用護套的情況下使用系統單元的實施方案中，當系統單元的探針面與組織接觸時，顯示器將背向組織，以方便查看顯示器。
圖8示出了實施方案中的側視圖系統單元301。系統單元的殼體705包含容納探針頭的一部分的邊框710。邊框包含開口，該開口暴露出探針頭的探針面。
圖9示出了在實施方案中的系統單元的第二端部的端部視圖。示出了邊框710的端部，在邊框的開口中具有探針面715。探針面可以包含孔板720，該孔板720包含多個源頭孔，例如，源頭孔725a和725b，並且包含多個檢測器孔730a至730h。每個源頭孔可以被包含在源頭結構中，該源頭結構可以包含光源，例如光纖、雷射二極體、LED中的一個或多個、孔板的一個或多個部分、或任何探針頭處的任何組合的其他結構的。每個檢測器孔可以被包含在檢測器結構中，該檢測器結構可以包含光檢測器，諸如光纖中的一個或多個、光電檢測器、孔板的一個或多個部分、或在探針頭處的任何組合的其他結構。
圖10A至10D顯示了形成探針頭338的探針面715以及形成系統單元301的殼體705的最終邊框710的許多步驟。圖10a示出了處於初始高度A的殼體705的邊框710，其中該高度是從殼體的外表面到邊框的頂部。高度A可以是從大約3.5毫米到大約4毫米。在特定的實施方案中，高度A約為3.75毫米。邊框的內部高度B從殼體的內表面到邊框的頂部。高度B可以從大約4.5毫米到大約5.5毫米。在特定的實施方案中，高度B約為5.05毫米。邊框的開口的直徑D可以是從大約8毫米到大約10毫米。在特定的實施方案中，邊框的開口的直徑可以為大約9.1毫米。邊框末端處的擋板的寬度C可以為大約1.0毫米至大約2.0毫米。寬度C可以圍繞邊框的圓周變化。在特定的實施方案中，邊框的寬度C為大約1.5毫米。
圖10B示出了殼體和邊框，其中探針頭338的一部分在殼體和邊框中。所示探針頭的部分包含第一電路板、第二電路板、升管(riser)、光電二極體、孔板、以及連接到第二電路板的帶狀電纜。第一和第二電路板可以包含耦接的電跡線。第二電路板可以是玻璃纖維電路板(例如，FR4)，其包含連接到第一電路板的電跡線的電跡線。第一電路板的電跡線可以從第二電路板沿著第一電路板的外表面向上延伸。第一電路板和第二電路板可以藉由機械緊固件、塑料焊接、黏合劑(例如，環氧樹脂)、另一種材料、或這些材料的任意組合來連接。第一電路板可以具有約6毫米至約8毫米的直徑F。在一個特定的實施方案中，第一電路板的直徑F為大約7毫米。第一電路板可以具有約3毫米至約4毫米的高度E。在一個具體的實施方案中，第一電路板的高度E約為3.5毫米。
第一電路板的側面與邊框的內側壁之間的距離G可以為大約0.5毫米至大約1.5毫米。在特定實施方式中，第一電路板的側面與邊框的內側壁之間的距離可以為大約1.05毫米。
升管可以連接到第一電路板和孔板兩者，並且可以將第一電路板和孔板分開可以是預定高度。光電二極體可以被安裝在第一電路板的頂表面上並且被連接到第一電路板的電跡線。孔板可以包含用於安裝在第一電路板的第一表面上的每個光電二極體的孔，並且二極體可以分別在孔內部。
在將圖10B所示的探針頭部分放入邊框的開口中後，如圖10C所示，環氧樹脂流入該開口中。環氧樹脂可以沿著第一電路板的側面流入孔板的孔中，並且可以流到第二電路板以及第二電路板的側面周圍。
在環氧樹脂固化之後，可以將環氧樹脂和邊框側面的一部分移除(例如拋光)到最終高度，如圖10D所示。邊框的最終外部高度H可以是大約2.0毫米至大約3毫米。在特定的實施方案中，邊框的最終外部高度H約為2.58毫米。在一個實施方案中，當移除邊框和環氧樹脂時，孔板的一部分也可以變薄(例如，拋光更薄)。
在一個實施方案中，將環氧樹脂拋光到孔板的孔內的光電檢測器的頂部的表面。在另一實施方案中，在拋光之後在光電二極體的頂部上方保留環氧樹脂的薄層。
圖11示出了系統單元的視圖，其中系統單元的頂殼體1091與系統單元的底殼體1092分離。該圖顯示了PCB 1093，其上安裝了系統單元的各種電路，例如處理器304、揮發性記憶體312、非揮發性記憶體315、人機介面裝置(HID)319、輸入輸出(I/O)介面322、網路介面326、和加速度計332。
探針頭338附接到底殼體的下部分。探針頭包含兩個反射器圓頂1005、LED PCB 1010、第一光纖保持器1020、第二光纖保持器1025、第三光纖保持器1040、第四光纖保持器1045、第一光纖1030、第二光纖1035、第一PCB 1050、第二PCB 1060、第一帶狀電纜1015、和第二帶狀電纜1065。
圖12顯示了與系統單元的殼體分開的探針頭，以及顯示了探針頭的其他元件。如該圖所示，探針頭還包含孔板720、第一電連接器1080、和第二電連接器1085。
圖13示出了實施方案中的護套205的立體視圖。蓋子215被示出為相對於主體220處於打開位置，其中系統單元可以被插入到護套中或從護套中移除。連接蓋子和主體的鉸鏈可以在護套的背面。主體可以包含主體的頂部的O形環凹槽1400。在凹槽中示出了O形環1405。蓋子還可在該蓋子的底部上包含O形環凹槽4110。當蓋靠著主體關閉時，主體和蓋子的O形環凹槽可以接觸O形環。O形環可以形成密封件，其將蓋密封到主體，以免污染物進入蓋子和主體之間的密封件。
閂鎖可具有圓形端部216a和在閂鎖的端部處的圓形角216b。閂鎖的端部、角、和邊緣可以相對光滑。使用護套和系統單元時，光滑的表面不會撕裂外科手術手套。
圖14示出了實施方案中的護套、系統單元、和電力方塊的立體視圖。所示的護套的護套蓋子已打開，並且已安裝電力方塊的系統單元位於護套中。系統單元的探針面可以與護套的第二窗口接觸。
圖15示出了實施方案中的護套、系統單元、和電力方塊的立體視圖。在圖17中示出了護套，其中蓋子215相對於護套的主體220閉合，並且閂鎖在相對於主體的閂鎖位置。蓋子可以由第一塑料材料形成，該第一塑料材料可以是透明的(例如，蓋子的窗口)、半透明的(例如，附接到窗口的蓋子的部分)、不透明的、或這些特性的任意組合。主體可以由第二塑料形成，該第二塑料可以是透明的、半透明的、不透明的、或這些特性的任意組合。主體的第二窗口可以透過黏合劑(例如，環氧樹脂)、塑料焊縫、或其他緊固件附接到主體。第二窗口可以與主體形成密封件，其中第二窗口附接到主體，其中污染物不能穿過密封件，從而透過密封件污染護套中的系統單元。經由護套的蓋子的第一窗口可以看到系統單元的顯示。經由蓋子的第二窗口觀看的使用者可以看到在系統單元的顯示器上顯示的資訊(例如，文字、圖形、或兩者)。當系統準備使用時，顯示器和窗口均位於探針面的近端，而第二窗口則位於探針的遠端。在第二窗口與組織接觸的情況下，顯示器背對組織，使得使用者可以經由第一窗口看到顯示器。
圖16示出了在實施方案中用於確定和在系統單元301的顯示器上顯示品質值的方法的流程圖。品質度量控制器337與系統單元的處理器和其他電路結合可以操作所描述的方法。該流程圖表示一種示例實施方案。在不脫離實施方案的範圍的前提下，可以在流程圖中添加、刪除、或組合步驟。
在1600，檢測器結構(例如，光電檢測器)根據從一個或多個源頭結構(例如，LED)發射並從患者組織反射的光產生反射率資料。
在1605，處理器確定針對組織的值的測量品質值，例如針對氧飽和度測量的值的品質或針對氧飽和度的值(例如吸收係數(µa
))的計算的任何態樣或中間值。可以藉由以下描述的任何品質值計算來計算品質值。
在1610，處理器確定用於組織的測量的值，例如用於組織的氧飽和度的值。
在1615，顯示器適於顯示用於組織測量的值(例如，氧飽和度的值)並顯示用於組織測量的品質值，其中品質值是基於誤差值或基於其他值或計算。
圖17示出了在實施方案中用於在系統單元301上確定和顯示品質值的方法的流程圖。品質度量控制器337與系統單元的處理器和其他電路結合可以操作所描述的方法。該流程圖表示一種示例實施方案。在不脫離實施方案的範圍的前提下，可以在流程圖中添加、刪除、或組合步驟。
在1700，系統單元的探針頭接觸患者的組織，例如人類患者的組織。在1705，探針頭的源頭結構將光(例如，紅外光)發射到組織中。
在1710，光從組織反射並且被檢測器結構檢測。在1715，檢測器結構從檢測到的光產生反射率資料。在1720，處理器將反射率資料擬合到儲存在系統單元的記憶體中的模擬的反射率曲線315a，以確定反射率資料與曲線的最佳擬合。
在1725，處理器基於反射率資料對模擬的反射率曲線的擬合來確定組織的一個或多個測量值，例如氧飽和度值、血量、黑色素濃度值、或其他測量值。
在1730，處理器計算針對組織的值的品質值，例如針對氧飽和度測量的值的品質或氧飽和度的值(例如吸收係數(µa
))的計算的任何態樣。處理器可以透過比較和評估檢測器結構處的反射率與檢測器結構所產生的反射率資料之間的關係來確定品質值。這種關係可以基於檢測器結構產生的原始資料、濾波後的資料、校准後的資料、類比數位(A到D)轉換器的計數、或資料的任何其他處理。該品質值可以由處理器基於兩個或更多個檢測器結構與一個或更多個源頭之間的關係來計算。可以基於來自一個源頭位置(例如，源頭結構725a)與另一源頭位置(例如，源頭結構725b)的檢測器資料來計算品質值。
在一個實施方案中，藉由比較在相似時間進行的測量、預測、或兩者之間的關係來確定品質值。相似時間的測量可以用於血氧計測量的時間序列中的時間點(例如，在對患者的組織進行測量時的時間段內的三個、四個、五個、六個、或更多個血氧計測量)，其中彼此比較相似時間的測量。特定的血氧計測量可以數微秒、數毫秒、或更短或更長時間來進行。一系列的血氧計測量可以用於組織參數的預測，例如氧飽和度的值、相對氧飽和度的值、或由系統單元所使用針對計算後續值的任何計算值，例如其中後續值是氧飽和度值或特定患者組織上對另一者的相對氧飽和度值。系統單元(例如，血氧計裝置)所使用的血氧計測量值中的雜訊(例如，形式化為在三個血氧計測量過程中在特定波長下預測的吸收變化的平方差係數)來調整第一品質指標(例如，這是基於誤差對曲線的關係)。
由處理器確定的品質值可以是基於比率計算或藉由比較資料分佈來確定(例如，經由類似於Bhattacharyya或Mahalanobis距離的方法)。品質值也可以由處理器基於檢測器結構之間的時間上的當前關係與儲存在記憶體315中的檢測器結構之間的典型關係進行比較來計算。品質值可以是將反射率資料擬合到最適合該資料的一條或多條反射率曲線的誤差值。可以從多種誤差擬合技術中的一種或多種來確定誤差值，例如最小平方技術、加權最小平方技術、正則化技術(例如Tikhonov正則化技術，Lasso技術)或其他技術。品質值可以是誤差值，也可以從誤差值中得出。與用於組織測量的反射率資料的“最佳”擬合或“最接近”擬合的模擬的反射率曲線可以是具有由誤差擬合技術或其他誤差擬合技術之一確定的最小誤差值的模擬的反射率曲線。
如上所述，可以藉由一種或多種不同技術或這些技術的組合來確定或計算給定顯示值的品質值。例如，顯示在顯示器上的品質值可以是氧飽和度的多個測量樣本的移動平均值或其他值、中間值(例如，吸收係數µa
)、態樣、計算、中間計算、或用於確定測量值，例如氧飽和度的測量。品質值指示所測樣品的分佈(例如，標準差或變異數)與移動平均值的接近程度。取樣的測量越緊密地分組在一起並接近移動平均值，則表明較高品質的測量。相反，樣品間距越小，測量品質越差。
例如，在第一情況下，第一測量基於分佈曲線，其中一個標準差例如是相對於平均值的X百分比。在第二種情況下，第二次測量是基於分佈曲線的，其中一個標準差是例如相對於平均值的Y百分比。Y大於X。然後，在顯示第一個測量值時，品質指示器將顯示比當顯示第二個測量值時更高的值。
在1735，處理器控制顯示器以顯示測量值的值(例如，氧飽和度值)並針對所顯示的值控制的品質值的呈現。品質值可以透過在顯示器上顯示的條形圖、透過發光的條形圖、透過彩色發光品質指示器、透過聲音發射品質指示器、透過千分表(dial gauge)、或透過其他品質指標以百分比形式顯示在顯示器上。
圖18示出了在實施方案中用於確定血氧計測量中的不均勻性的方法的流程圖。品質度量控制器337與系統單元的處理器和其他電路結合可以操作所描述的方法。該流程圖表示一種示例實施方案。在不脫離實施方案的範圍的前提下，可以在流程圖中添加、刪除、或組合步驟。
在1800，系統單元的探針頭接觸患者的組織，例如人類患者的組織。在1802，探針頭的源頭結構將光(例如，紅外光)發射到組織中。在1804，光從組織反射並且被檢測器結構檢測。
在1806，檢測器結構從檢測到的光產生反射率資料。
在1808，處理器將反射率資料擬合到儲存在系統單元的記憶體中的模擬的反射率曲線375，以確定反射率資料與曲線的最佳擬合。
在1810，處理器計算第一誤差值，以將反射率資料擬合到最適合該資料的一個或多個反射率曲線。可以對所有檢測器或檢測器中的一個或多個子集所產生的反射率資料執行擬合。例如，可以針對第一子集的檢測器、第二子集的檢測器、或第一和第二子集兩者進行擬合，該第一子集的檢測器到源頭結構之一比閾值距離更近，而第二子集的檢測器到另一個源頭結構比閾值距離更近。在另一示例中，可以針對第三子集的檢測器、第四子集的檢測器、或第三和第四子集兩者進行擬合，該第三子集的檢測器到源頭結構之一比閾值距離更遠，而第四子集的檢測器到另一個源頭結構比閾值距離更遠。可以從多種誤差擬合技術中的一種或多種來確定誤差值，例如最小平方技術、加權最小平方技術、正則化技術(例如Tikhonov正則化技術，Lasso技術)或其他技術。
在1812，處理器基於反射率資料與模擬的反射率曲線的擬合來確定組織的一個或多個組織測量值，例如氧飽和度、血量、黑色素濃度、或其他組織測量值。
在1814，處理器針對檢測器結構比較反射率資料，該檢測器結構關於在連接源頭結構725a和725b的線上的點而彼此被對稱地放置。例如，在一種實施方案中，檢測器結構730a和730e圍繞連接源頭結構725a和725b的直線上的點對稱地被定位。檢測器結構730b和730f關於該點對稱地被定位。檢測器結構730c和730g關於該點對稱地被定位。檢測器結構730d和730h關於該點對稱地被定位。該點可以在連接線上的源頭結構725a和725b之間居中。
可以針對多對檢測器比較檢測器結構的反射率資料。例如，可以針對對稱位置的該多對檢測器結構或其他的多對檢測器結構的反射率資料進行比較。更具體地，在步驟1814，處理器比較由檢測器結構730a和730e產生的反射率資料、比較由檢測器結構730b和730f產生的反射率資料、比較由檢測器結構730c和730g產生的反射率資料、以及比較由檢測器結構730d和730h產生的反射率資料。
處理器可替代地比較從反射率資料得出的一個或多個分量，例如從反射率資料得出的吸收係數。該方法的以下描述的步驟可以將所導出的分量用於該方法，而不是使用反射率資料，或者除了反射率資料之外，還使用該方法。
在1816處，如果兩個對稱定位的檢測器結構的反射率資料的大小相差閾值反射率量或更大，則處理器基於反射率資料中的差異來產生第二誤差值。如果施加在探針類型上的壓力在探針頭的整個表面上不均勻，並且由於檢測器結構與組織的表面的距離不同而導致施加壓力不均勻，則兩個對稱放置的檢測器結構的反射率資料可能會有所不同。對於具有變化的膚色的皮膚，例如具有雀斑或白斑病的皮膚，反射率資料也可能發生差異。
在1818，處理器使用第二誤差值來調整第一誤差值以產生第三誤差值。可以透過包含一個或多個演算法校正、功能校正、這兩個校正、或其他校正中的多種技術中的一種或多種，藉由第二誤差值來調節第一誤差值。
在一些實施方案中，對於相對較亮或相對較暗的皮膚，第一誤差值可以相對較高。由系統單元針對具有這些相對淺色和深色皮膚顏色的皮膚進行的組織測量(氧飽和度測量)可以比第一誤差值所指示的更為精確。因此，處理器可以將使用第二誤差值的第一誤差值的調整應用於具有這些相對淺色和深色的皮膚。
在1820，處理器控制顯示器以顯示用於組織參數的測量值(例如，氧飽和度值)並控制用於顯示值的品質值的呈現。品質值可以是第三誤差值，也可以從第三誤差值中得出。品質值可以透過在顯示器上顯示的條形圖、透過發光的條形圖、透過彩色發光品質指示器、透過聲音發射品質指示器、或透過其他品質指標以百分比形式顯示在顯示器上。
圖19示出了用於確定品質測量的值(例如，品質值)的方法的流程圖，該品質測量的值指示所顯示的血氧飽和度測量的確定程度。品質度量控制器337與系統單元的處理器和其他電路結合可以操作所描述的方法。品質度量會通知系統單元(例如，血氧計裝置)的使用者所顯示的用於血氧測定測量的值是否準確。該流程圖表示一種示例實施方案。在不脫離實施方案的範圍的前提下，可以在流程圖中添加、刪除、或組合步驟。
該方法有助於在0-5、1-5、0-10、1-10或其他範圍中顯示螢幕上的品質測量值，以指示所顯示的血氧測定測量的品質，從而幫助使用者確定所顯示的血氧計測量是否可接受和是否可靠。
更具體地，品質度量提供了在感測器探針(例如，血氧測定探針)的選擇的檢測器結構或多對檢測器結構之間所檢測到的光的一致性的指示。
如上所述，多對檢測器結構包含分別與第一和第二源頭結構等距的第一和第二檢測器結構。在圖9的示例中，相對於第一和第二源極結構725a和725b，檢測器結構730a和730e分別與源頭結構725a和725b等距，其他多對檢測器結構(例如，730b和730f；730c和730g；以及730d和730h)也是如此。由與源頭結構等距的兩個檢測器結構檢測到的光的較高均等性被描述為具有較高的品質值，並且由這兩個檢測器結構檢測到的光的較低均等性被描述為具有較低的品質值。
在一對檢測器中的第一和第二檢測器結構上，被測量的組織中的光損失應分別與第一和第二光源頭結構等距。與檢測到來自組織的光的相等損失相背離可以指示來自均等性的光的損失的一種或多種模式(例如，兩種模式)。背離均等的第一模式與第一和第二檢測器結構中的一個在組織表面之上或兩個檢測器結構以不同的壓力放置在組織表面上有關。
根據一種實施方案，記憶體315儲存多個蒙特卡羅(Monte-Carlo)模擬的反射率曲線315a(“模擬的反射率曲線”)，其可以由電腦產生以用於隨後的在記憶體中儲存。每個模擬的反射率曲線315a表示從一個或多個模擬的源頭結構發射到模擬的組織中並且從模擬的組織反射到一個或多個模擬的檢測器結構中的光(例如，近紅外光)的模擬。模擬的反射率曲線315a用於模擬的源頭結構和模擬的檢測器結構的特定組態，例如具有與圖9有關之上文所述的源頭到檢測器間距的探針頭338的源頭結構725a至725b和檢測器結構730a至730h的配置。
因此，模擬的反射率曲線315a對從光源頭結構發射並由系統單元301的檢測器結構收集的光進行建模。此外，每個模擬的反射率曲線315a表示唯一的真實組織狀況，例如與組織發色團的特定濃度和組織散射體(scatterer)的特定濃度有關的特定組織吸收和組織散射值。例如，可以針對具有各種黑色素含量、各種含氧血紅素濃度、各種去氧血紅素濃度、各種水濃度、針對水的濃度的靜態值、脂肪的各種濃度、脂肪的濃度的靜態值，或各種吸收(µa
)和減少的散射(µs
’)值、產生模擬的反射率曲線。
儲存在記憶體315中的模擬的反射率曲線的數量可能相對較大，並且可以代表幾乎所有(如果不是全部的話)光學特性和組織特性的實際組合，這些組合可能存在於實際組織中，並由系統單元301進行了可行性分析。雖然記憶體315被描述為儲存蒙特卡洛模擬的反射率曲線，但是記憶體315可以儲存藉由除蒙特卡洛方法以外的方法(例如使用擴散近似)產生的模擬的反射率曲線。
圖20和圖21示出了第一和第二檢測器，其中一個檢測器與組織接觸並且第二檢測器在組織的表面之上。第一和第二檢測器分別與第一和第二源等距。
背離第一檢測器和第二檢測器的光檢測的均等性的第二種模式與組織的表面下區域中的不均勻性有關。具體地，在路徑等距的第一檢測器與第一源頭之間(第一光路)以及第二檢測器與第二源頭之間(第二光路)的兩個光路之間，不均勻性在兩個光路中的一個中。圖20和圖22顯示了兩個光路，帶有沿著圖22的光路的組織區的不均勻性。
在一個實施方案中，藉由以下進一步描述的兩個步驟來計算品質度量。在第一步中，基於誤差值確定“階段1”品質測量(QM)。低誤差值對應於高階段1的QM值，而較高誤差值(例如，低於該低誤差值)對應於較低階段1的QM值(例如，低於高階段1的QM值)。
在第二步驟中，確定對階段1的QM值的調整。第二步驟中對階段1的QM的調整是基於與雜訊有關的第一步驟中創建的加工品，對於第一步驟所要求的條件，該雜訊與探針頭的不穩定接觸(即，移動)有關，其中探針頭為位於組織表面之上1毫米或大約1毫米(例如0.25毫米至0.5毫米)的位置。階段1的QM值可以藉由乘數或總和項進行調整。
圖23至26顯示了針對StO2的血氧計測量，Minerrrsq值(如下所述)、mua、和mus prime。每個圖的大約左半部分顯示用於探針面與組織之間不穩定接觸的參數，而圖的大約右半部分顯示用於穩定接觸的參數。當前進一步描述第一步驟和第二步驟。
在1500，當將血氧計探針接觸到患者的組織(例如。人類患者的組織)時，血氧計探針進行血氧計測量。探針頭的源頭結構將光(例如，可見光、紅外光、或兩者)發射到組織中。光從組織反射並且被檢測器結構檢測。檢測器結構從檢測到的光產生反射率資料。處理器將反射率資料擬合到儲存在血氧計探針的記憶體中的模擬的反射率曲線375，以確定模擬的反射率曲線中的一個或多個與反射率資料的最佳擬合。最佳將資料擬合到模擬的反射率曲線可以是具有最低擬合值的擬合，該擬合值由擬合演算法確定，例如最小誤差平方、最小平方技術、加權最小平方技術、正則化技術(例如Tikhonov正則化技術、Lasso技術)或其他技術。
在1505，處理器計算該誤差值，以將反射率資料擬合到最適合該資料的一個或多個反射率曲線。在使用最小誤差平方技術的實施方案中，誤差值是最小誤差平方值(“MinErrSq”值)。
在1510，處理器將誤差值與誤差閾值保持值進行比較以確定血氧計測量是否有效。如果誤差值小於誤差閾值，則血氧計測量有效。如果誤差值等於或大於誤差閾值，則血氧計測量無效。在一個實施方式中，其他錯誤可使氧飽和度值無效。
如果確定血氧計測量有效，則將誤差值(例如，MinErrSq值)從誤差值的範圍映射(例如轉換)，其中誤差值位於代表該範圍的值。參見圖19中的1515。表示誤差值範圍的值稱為階段1品質度量(QM)值。在一個實施方案中，MinErrSq值是整數或小數值，而階段1的QM值是整數。
可以從查找表確定映射，可以從錯誤值計算映射，或者以其他方式確定映射。下表A顯示了一個示例查找表，該表可用於將MinErrSq值轉換為階段1的QM值。
表A
| MinErrSq值的相等關係 | 階段1的 品質測量(QM) |
| 錯誤值的第一範圍： MinErrSq值小於或等於0.5； (值＜或=0.5) | 5 |
| 錯誤值的第二範圍： 如果MinErrSq值大於0.5且小於或等於1.5 (例如，0.5＜值＜=1.5) | 4 |
| 錯誤值的第三範圍： 如果MinErrSq值大於1.5且小於或等於3.5 (例如，1.5＜值＜=3) | 3 |
| 誤差值的第四範圍： 如果MinErrSq值大於1.5 | 2 |
表A顯示了四個誤差值範圍映射到四個整數階段1的QM值。在其他實施方案中，使用更多或更少的範圍和階段1的QM值。此外，在其他實施方案中，MinErrSq值的範圍的寬度是不同的(例如，較寬的範圍或較窄的範圍)。此外，在其他實施方案中，整數值(例如2、3、4和5)是不同的。
階段1的QM值是品質測量值，其中包含以下因素的誤差影響：(i)血氧計探針的探針面與組織的不均勻接觸；(ii)探針面在組織上的壓力不對稱；(iii)組織的局部不均勻，以及(iv)不平坦的組織表面。
在1520，處理器確定在先的血氧計測量的數量(例如，在先的血氧計測量的3個或其他數量)是有效的還是無效的。其他血氧測量的數量可以在描述當前血氧計測量之前進行測量，可以包含正在描述的當前血氧計測量，可以是在描述當前血氧計測量之前和之後進行的血氧計測量，或者可以是在描述當前血氧計測量之後進行的血氧計測量。
如果先前的血氧計測量的次數(例如3)是有效的，則處理器針對由血氧計探針的源頭結構所傳輸的特定波長的最後次數(例如3)血氧計測量的吸收係數值的最後次數(例如3)，計算變異值的係數。在一個實施方案中，波長是859奈米。變異值的係數值可以是標準差除以810奈米的µa
值的平均值。
變異值的係數可以根據以下公式計算：
CV = (∑(µa
-平均(µa
)) / (n-1))1/2
/ 平均(µa
)。對於血氧計測量的最後次數，平均µa
可以為µa
的最後次數(例如3)。參見圖19的1525。
此後，將CV值轉換為衰減項(AT)值。可以透過儲存轉換資訊的查找表(例如資料庫)將CV值轉換為AT值。下表B是用於將CV值轉換為AT值的示例查找表。參見圖19的1530。
表B
| 變異值的係數 | 衰減項值 |
| CV值的第一範圍： CV值小於或等於0.01； (值＜或=0.01) | 0 |
| CV值的第二範圍： 如果CV值大於0.01且小於或等於0.02 (例如，0.01＜值＜=0.02) | 1 |
| CV值的第三範圍： 如果CV值大於0.02且小於或等於0.03 (例如，0.02＜值＜=0.03) | 2 |
| CV值的第四範圍： 如果CV值大於0.03且小於或等於0.04 (例如，0.03＜值＜=0.04) | 3 |
| CV值的第五範圍： 如果CV值大於0.04 (例如，值＜0.04) | 4 |
如果先前的血氧計測量的次數無效，則系統單元的處理器會將AT值設置為零。參見圖19的1535。在替代實施方案中，如果先前的血氧計測量值的次數無效，則系統單元的處理器，系統單元在顯示器上顯示階段1的QM的值。例如，基於MinErrSq值，在顯示螢幕上顯示階段1的QM值2、3、4或5(如果使用其他數字，則為其他值)。
在1540，處理器計算進一步的品質度量(QM)，其可以是最終的QM。最終的QM可以計算為：最終的QM=階段1的QM-AT。
如果處理器確定最終的QM值大於或等於1(例如，最終的QM＞=1)，則將計算出的最終的QM值顯示在顯示器上。參見圖19中的1545和1550。
如果處理器確定最終QM值不大於或等於1，則將最終QM值設置為1，並將此最終QM值1顯示在顯示器上。參見圖19中的1555和1560。當最終QM不大於或等於1時，存在AT值大於最終QM值的可能性，並且確定最終QM=階段1的QM-AT可能會為最終QM產生負值。在1555，將最終的QM設置為1，而不是報導出最終的QM的為負值。
圖27示出了反射率曲線的示例圖，其可以用於源頭結構725a和725b和檢測器結構730a至730h的特定組態，諸如探針頭338的源頭結構和檢測器結構的配置。曲線圖的水平軸表示源頭結構725a和725b和檢測器結構730a至730h之間的距離(即源頭到檢測器的距離)。如果適當選擇了源頭結構725a和725b和檢測器結構730a至730h之間的距離，並且模擬的反射率曲線是對源頭結構725a和725b和檢測器結構730a至730h的模擬時，則在模擬的反射率曲線將相對均勻。這樣的均勻間距可以在圖16的模擬的反射率曲線中看到。曲線圖的垂直軸表示從組織反射並由檢測器結構730a至730h檢測到的光的模擬的反射率。如模擬的反射率曲線所示，到達檢測器結構730a至730h的反射光隨源頭結構和檢測器結構之間的距離而變化，在較小的源頭到檢測器距離處檢測到的反射光大於在較大的源頭到檢測器的距離檢測到的反射光。
圖28顯示了一些重要的組織發色團(含有去氧血紅素的血液2801、含有含氧血紅素的血液2805，黑色素2810、水2815、和脂肪2820)的吸收係數µa
對光波長的關係圖。在一種實施方案中，用於產生模擬的反射率曲線的蒙特卡洛模擬是組織中可能存在的一種或多種選擇的發色團的函數。發色團可以包含黑色素、含氧血紅素、去氧血紅素、水，脂質、細胞色素、或其他發色團的任何組合。在大部分可見光和近紅外光譜範圍內，含氧血紅素、去氧血紅素和黑色素是組織中主要的發色團。
在一個實施方案中，記憶體315為每個模擬的反射率曲線315a儲存選擇數量的資料點，並且可能不儲存模擬的反射率曲線的全部。為每個模擬的反射率曲線315a儲存的資料點的數量可以與源頭結構檢測器結構(源頭-檢測器)對的數量匹配。例如，如果探針頭338包含兩個源頭結構725a和725b並且包含八個檢測器結構730a至730h，則系統單元301包含十六個源頭-檢測器對，並且記憶體315可以因此針對由源頭結構725a或源頭結構725b發射的光的每個波長針對每個模擬的反射率曲線儲存十六個選擇資料點。在一個實施方案中，儲存的資料點是針對探針頭338的特定源頭結構到檢測器結構的距離。
因此，儲存在記憶體315中的模擬的反射率曲線資料庫的大小可能為16x5850，其中每個曲線儲存十六個點，每個點可以由每個源頭結構725a和725b產生和發射並由每個檢測器結構730a至730h進行測量，共有5850條曲線跨越了光學性質範圍。或者，儲存在記憶體315中的模擬的反射率曲線資料庫的大小可能為16x4x5850，其中針對不同波長每個曲線儲存十六個點，每個點可以由每個源頭結構產生和發射，並且共有5850條曲線跨越了光學性質範圍。5850曲線例如來自39個散射係數µs
’值和150個吸收係數µa
值的矩陣。在其他實施方案中，更多或更少的模擬的反射率曲線被儲存在記憶體中。例如，儲存在記憶體中的模擬的反射率曲線的數量可以在大約5000條曲線、大約250,000條曲線、大約400,000條曲線或更多的範圍內。
在一個實施方式中，每個模擬的反射率曲線被儲存在一個四維表中，其中以減小的散射係數µs
’儲存反射率強度的值(例如，以任意單位)和源頭-檢測器距離作為散射係數µs
和各向異性g，其中µs
’=µs
(1-g)。即，將減小的散射係數作為兩個值儲存在用於模擬的反射率曲線的四維表中。各向異性g是組織中光(例如可見光、IR、或兩者)的平均散射角的平均散射角的餘弦g=cos(θ)的期望值。
降低的散射係數µs
’的值範圍可能是每公分2.5:2.5:21.5。µa
值的範圍可能是每公分0.01：0.01：1.5。將理解的是，前述範圍是示例範圍，並且多對源-檢測器的數量，每個源頭結構產生和發射的波長的數量以及模擬的反射率曲線的數量可以更小或更大。
在一個實施方案中，品質值用於產生血氧測定值的穩定的值，例如氧飽和度StO2的值。
2017年4月24日提交的美國專利申請案15/495,194描述了品質指標的確定、品質指標的修改、和品質指標的限定，並藉由引用與這些申請案中引用的所有參考文獻合併在一起
在一個實施方案中，當系統單元位於護套中時，確定品質度量以及所描述的品質度量的任何修改或限定。因此，品質度量是用於在護套中操作的系統單元的品質度量。即，品質度量是用於將來自系統單元的光穿透護套的第二護套窗口，收集通過護套的第二護套窗口和系統單元從組織反射之後的光的品質度量。品質度量是以各種角度相對於待測量的組織成角度的第二護套窗口的品質度量。即，護套的第二護套窗口的一部分可以不與待測量的組織接觸，或者第二護套窗口的一部分可以以比第二護套窗口的另一部分更少的壓力被按壓到組織上。與源頭結構、檢測器結構、或兩者的其他部分相比，這種接觸和非接觸使源頭結構、檢測器結構、或兩者的部分相對更靠近待測量的組織，其遠離待測量的組織的表面。如上所述，源頭結構、檢測器結構、或兩者的距離的差異由於來自源頭結構、檢測器結構、或兩者的光的損失而影響品質度量的值。組織表面與源頭結構或檢測器結構之間的距離差異(例如，角度錯誤定向)也會導致向組織表面施加不均勻的壓力，其影響毛細血管閉塞的品質度量。即，當從探針的一側施加到組織的壓力大於探針面的另一側施加到組織時，組織具有漂白的趨勢，在整個護套或系統單元所施加的壓力梯度上會不均勻地漂白(例如，不帶護套使用系統單元)，其會影響血氧計測量的品質和這些測量的品質度量。
因此，第二護套窗口的角度取向與待測量的組織影響品質度量。
在一個實施方案中，品質度量的所描述的修改和限定是在護套中操作的系統單元的品質度量的修改和限定。即，所描述的品質度量的修改和限定是用於將來自系統單元的光穿透護套的第二護套窗口，收集通過護套的第二護套窗口和系統單元從組織反射之後的光的品質度量的修改和限定。
在一個實施方案中，QM模組和處理器與加速度計一起操作以對品質度量進行縮放、修改、鑑定、表徵、或這些操作的任意組合。加速度計可以檢測系統單元和護套在使用者手中的晃動，同時由系統單元進行血氧測定測量。晃動會使探針面和護套窗口相對於待測量的組織傾斜，這可能會提高或降低血氧測定讀數的品質。搖動有一定的頻率。QM模組、處理器、或兩者都可以使用由加速度計響應於系統單元和護套的運動而產生的移動資訊來調整品質度量，以指示品質度量保持不變、品質度量提高、或品質度量降低。處理器可以基於搖動的頻率來調整品質度量。例如，可以與搖動的頻率成比例地調整對品質度量的調整。可由處理器基於來自搖動的移動的長度(例如，平均長度、最大長度、最小長度、或另一長度)來調整品質度量。
在一個實施方案中，當系統單元在護套中時，加速度計、使用由檢測器結構收集光的檢測器結構、壓力感測器、或系統單元或護套的其他元件相對於待測量的組織測量第二護套窗口的角度取向。QM模組、處理器、或兩者都使用角度取向資訊來調整或確認品質度量。處理器可以基於由加速度計檢測到的相對於組織的傾斜角度來調整品質度量。例如，該角度用於對品質度量進行比例(例如，乘數)調整。
可以基於血氧計裝置相對於組織移動的移動的長度(遠離組織、跨組織、或這些移動長度的組合)來調整品質度量。處理器可以根據移動的長度調整品質度量。例如，該長度用於對品質度量進行比例(例如，乘數)調整。
調整的或合格的品質度量可以顯示在系統單元的顯示器上。QM模組、處理器、或兩者都可以使用品質度量來調整所報導的血氧測定測量。可以修改上述用於產生品質度量的方法，以考慮到由加速度計產生的加速度資訊或所描述的角度資訊。修改可以包含基於加速度資訊、角度資訊、或兩者的品質度量的算術修改(例如，乘數)。所述修改可以包含在一個或多個其他函數中使用加速度資訊、角度資訊、或同時使用這兩個函數來計算品質度量，例如用於計算MinErrSq值的函數。
為了說明和描述的目的，已經給出了本發明的論述。它不打算是窮盡的或將本發明限制於所述的精確形式，並且鑒於以上教導而可能有許多修改和變化。選擇和描述的實施方式是為了最好解釋本發明的原理及其實際應用。這敘述將能夠讓熟於此技藝者最好利用和實施本發明於多樣的實施方式和具有適合特殊用途的多樣修改。本發明的範圍是由以下申請專利範圍所界定。
101:系統單元
103:殼體
105:感測器探針電子器件
108:探針頭
112:有線連接
205:護套
210:密封件
215:蓋子
216:金屬蓋子閂鎖
216a:圓形端部
216b:圓形角
217:窗口
220:主體
301:系統單元
303:匯流排
304:處理器
307:顯示器
309:喇叭
312:揮發性記憶體
315:非揮發性記憶體
315a:模擬的反射率曲線
319:人機介面裝置
322:輸入輸出介面
326:網路介面
328:閂鎖檢測器
330:溫度感測器
331:信號發射器
332:加速度計
333:信號檢測器
336:連接器
337:品質度量控制器
338:探針頭
342:第一通訊鏈路
343:通訊鏈路
344:第二通訊鏈路
345:通訊鏈路
346:探針頭
351:方塊
353:AC到DC轉換器
354:箭頭
356:電池
357:箭頭
359:充電器電路
603:殼體
607:記憶體
609:計時電路
612:介面
614:磁體
617:電池監控器
619:電壓調節器電路
620:電力埠
622:資料埠
651:方塊
705:殼體
710:邊框
720:孔板
725a:源頭孔
725b:源頭孔
730a:檢測器孔
730b:檢測器孔
730c:檢測器孔
730d:檢測器孔
730e:檢測器孔
730f:檢測器孔
730g:檢測器孔
730h:檢測器孔
1005:反射器圓頂
1010:LED PCB
1015:第一帶狀電纜
1020:第一光纖保持器
1025:第二光纖保持器
1030:第一光纖
1035:第二光纖
1040:第三光纖保持器
1045:第四光纖保持器
1050:第一PCB
1060:第二PCB
1065:第二帶狀電纜
1091:頂殼體
1092:底殼體
1093:PCB
1400:O形環凹槽
1405:O形環
4110:O形環凹槽
1460:蓋子袋
1465:墊子
1470:第一閂鎖凹槽
1475:第二閂鎖凹槽
1500:步驟
1505:步驟
1510:步驟
1515:步驟
1520:步驟
1525:步驟
1530:步驟
1535:步驟
1540:步驟
1545:步驟
1550:步驟
1555:步驟
1560:步驟
1600:步驟
1605:步驟
1610:步驟
1615:步驟
1700:步驟
1705:步驟
1710:步驟
1715:步驟
1720:步驟
1725:步驟
1730:步驟
1735:步驟
1800:步驟
1802:步驟
1804:步驟
1806:步驟
1808:步驟
1810:步驟
1812:步驟
1814:步驟
1816:步驟
1818:步驟
1820:步驟
A:高度
B:高度
C:寬度
D:直徑
E:高度
F:直徑
G:距離
H:高度
[圖1]示出了用於測量患者組織的各种血氧測定參數的系統單元的方塊圖。
[圖2]示出了容納在護套中的系統單元的方塊圖。
[圖3]示出了實施方案中的系統單元的方塊圖。
[圖4]示出了實施方案中的系統單元的方塊圖。
[圖5]示出了實施方案中的系統單元的方塊圖。
[圖6]顯示了實施方案中的電源方塊。
[圖7]示出了實施方案中的系統單元和耦接到系統單元的電力方塊的立體視圖。
[圖8]示出了實施方案中的系統單元的側視圖。
[圖9]示出了在實施方案中的系統單元的第二端部的端部視圖。
[圖10A至10D]顯示了形成探針頭的探針面以及形成系統單元的殼體的最終邊框的許多步驟。
[圖11]示出了系統單元的視圖，其中系統單元的頂殼體與系統單元的底殼體分離。
[圖12]顯示了與系統單元的殼體分開的探針頭，以及顯示了探針頭的其他元件。
[圖13]示出了實施方案中的護套的立體視圖。
[圖14]示出了實施方案中的護套、系統單元、和電力方塊的立體視圖。
[圖15]示出了實施方案中的護套、系統單元、和電力方塊的立體視圖。
[圖16]示出了在實施方案中用於確定和在系統單元的顯示器上顯示品質值的方法的流程圖。
[圖17]示出了在實施方案中用於在系統單元上確定和顯示品質值的方法的流程圖。
[圖18]示出了在實施方案中用於確定血氧計測量中的不均勻性的方法的流程圖。
[圖19]示出了用於確定品質測量的值(例如，品質值)的方法的流程圖，該品質測量的值指示所顯示的血氧飽和度測量的確定程度。
[圖20]和[圖21]示出了第一和第二檢測器，其中一個檢測器與組織接觸並且第二檢測器在組織的表面之上。
[圖22]顯示了兩個光路，帶有沿著光路的組織區的不均勻性。
[圖23至26]顯示了針對StO2、Minerrrsq值(如下所述)、mua、和mua prime的血氧計測量的圖。
[圖27]示出了反射率曲線的示例圖，其可以用於源頭結構和檢測器結構的特定組態，諸如探針頭的源頭結構和檢測器結構的配置。
[圖28]顯示了一些重要的組織發色團(含有含氧血紅素的血液、含有去氧血紅素的血液，黑色素、和水)的吸收係數µa
對光波長的關係圖。
301:系統單元
307:顯示器
338:探針頭
351:方塊
705:殼體
Claims (15)
- 一種方法，包括： 從血氧計裝置的至少一源頭發射光到待測量的組織中，其中，該血氧計裝置包括儲存模擬的反射曲線之非揮發性記憶體，以及即使該裝置斷電後，該非揮發性記憶體仍保留該模擬的反射曲線； 在該血氧計裝置的複數檢測器處接收因應發射的該光而從該組織反射的光； 藉由該檢測器從反射的該光產生複數檢測器回應； 將該複數檢測器回應擬合到儲存在該非揮發性記憶體中的該模擬的反射曲線，以確定針對該組織的吸收係數值； 從該吸收係數值計算針對該組織的血氧測定值； 根據該吸收係數值計算針對該血氧測定值的品質度量值； 藉由該血氧計裝置的加速計檢測該血氧計裝置的移動； 根據該血氧計裝置的檢測的該移動調整該品質度量值以產生調整的品質度量值；以及 藉由處理器在該血氧計裝置的顯示器上顯示該血氧測定值以及針對該血氧測定值的該調整的品質度量值。
- 如請求項1之方法，其中，該藉由該血氧計裝置的該加速計檢測該血氧計裝置的該移動包括檢測該移動的頻率，以及該根據該血氧計裝置的檢測的該移動調整該品質度量值以產生調整的品質度量值包括根據該頻率調整該品質度量值。
- 如請求項2之方法，其中，該品質度量值是與該頻率成比例地被調整。
- 如請求項1之方法，其中，該藉由該血氧計裝置的該加速計檢測該血氧計裝置的該移動包括檢測該血氧計裝置的角移動，以及該根據該血氧計裝置的檢測的該移動調整該品質度量值以產生調整的品質度量值包括根據該角移動的角度調整該品質度量值。
- 如請求項1之方法，其中，該藉由該血氧計裝置的該加速計檢測該血氧計裝置的該移動相對包括檢測該血氧計裝置的該移動的長度，以及該根據該血氧計裝置的檢測的該移動調整該品質度量值以產生調整的品質度量值包括根據該移動的該長度調整該品質度量值。
- 如請求項1之方法，其中，該血氧測定值為針對該組織的氧飽和度值。
- 如請求項1之方法，其中，該血氧測定值為針對該組織的吸收係數值。
- 如請求項1之方法，其中，該品質度量值為品質度量值的移動平均值。
- 如請求項1之方法，其中，顯示該品質度量值包括透過條形圖將該品質度量值顯示為百分比值。
- 一種系統，包括： 血氧計裝置包括探針頭和靠近該探針頭的顯示器，該探針頭在該裝置的遠端上包括源頭結構和檢測器結構，其中，該血氧計裝置被配置以： 將來自該血氧計裝置的光源傳輸到待測量的第一位置處的第一組織中； 在該血氧計裝置的檢測器處接收因應傳輸的該光而被該第一組織反射的光； 根據該檢測器對傳輸的該光的反應，使用儲存在該血氧計裝置中的模擬的反射曲線來確定吸收係數值； 根據該吸收係數值確定針對該第一組織的氧飽和度值； 根據該吸收係數值計算針對該第一組織與確定的該氧飽和度值相關聯的品質度量值； 藉由該血氧計裝置的加速計檢測該血氧計裝置的移動； 根據該血氧計裝置的檢測的該移動調整該品質度量值以產生調整的品質度量值；以及 將該氧飽和度值和與顯示的該氧飽和度值相關聯的該調整的品質度量值在該顯示器上。
- 如請求項10之系統，其中，該血氧計裝置的該移動包括該血氧計裝置的角移動，以及根據該角移動的角度調整該品質度量值。
- 如請求項10之系統，其中，該血氧計裝置的該移動包括移動的長度，以及根據該移動的該長度調整該品質度量值。
- 如請求項10之系統，其中，該血氧測定值為針對該組織的氧飽和度值。
- 如請求項10之系統，其中，該血氧測定值為針對該組織的吸收係數值。
- 一種方法，包括： 提供包括非揮發性記憶體的組織血氧計裝置，該非揮發性記憶體儲存模擬的反射曲線，其中，即使該裝置斷電後，該非揮發性記憶體仍保留該模擬的反射曲線； 從該組織血氧計裝置的至少一源頭發射光到待測量的組織中； 在該組織血氧計裝置的複數檢測器處接收因應發射的該光從該組織所反射的光； 藉由該檢測器從反射的該光產生複數檢測器回應； 將該複數檢測器回應擬合到儲存在該非揮發性記憶體中的該模擬的反射曲線以針對複數血氧計測量確定針對該組織的複數吸收係數值； 針對該複數血氧計測量中的第一血氧計測量從該複數吸收係數值中的第一吸收係數值計算針對該組織的血氧測定值； 針對該第一血氧計測量根據該複數吸收係數值的該第一吸收係數值計算針對該血氧測定值的第一品質度量值； 針對至少第二血氧計測量根據該第一品質度量值和該複數吸收係數值中的至少第二吸收係數值計算第二品質度量值； 當該光被發射時以及當該光被檢測時，藉由該血氧計裝置的加速計檢測該血氧計裝置的角移動； 在該組織血氧計裝置的複數檢測器處接收因應發射的該光從該組織所反射的光； 根據該血氧計裝置的該角移動調整該第二品質度量值以產生與該角移動的角度成比例的調整的品質度量值；以及 在該血氧計裝置的顯示器上顯示該血氧測定值和針對該血氧測定值的該調整的品質度量值。
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