JPH06505903A - 低ノイズ光学プローブ - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 低ノイズ光学プローブ 技術分野 この発明はエネルギの感知に関する。より特定的には、この発明は改良された感 知メカニズムにより信号中のノイズを減少させることに関する。

背景技術 媒体の特性を判断するために、しばしばエネルギが媒体を通って伝えられ、また はそこから反射される。たとえば、医学的分野では検査のために患者の身体から 物質を抽出する代わりに、光または音のエネルギが患者の体に入射され、伝えら れた（または反射された）エネルギが測定されて光が通過した物質についての情 報を判断する。このタイプの非観血的測定は、患者にとってより快適であり、か つより迅速に行なうことができる。

身体的機能の非観血的な生理学的モニタリングが、しばしば要求される。たとえ ば、外科手術の間には血圧および身体の有効な酸素供給または血液中酸素飽和度 がしばしばモニタされる。このような測定はしばしば非観血的技術により行なわ れ、評価は身体の部分たとえば手の指、耳朶または額等の指標（ｄｉｇＮ　）を 通って伝えられる（または反射される）光の入射の比率を測定することでなされ る。

身体を通過する際の光学エネルギの伝達は光が通過する物質の厚さまたは光路長 に強く依存している。患者の身体の多くの部分は、典型的には軟らかく圧縮可能 である。たとえば、手の指は皮膚、筋肉、組織、骨、血液その他を含む。骨は比 較的圧縮できないが、組織、筋肉その他は手の指に圧力を与えることで容易に圧 縮でき、これは手の指かに入射され、患者がその手の指を歪ませるまたは圧縮す るような態様で動（と、光路長は変化する。患者は一般的に不規則に動（ので、 手の指の圧縮も不規則である。これにより光路長の変化が不規則になり、吸収が 不規則になり、その結果測定された信号を解釈することが困難になる。

様々なタイプの非観血的モニタ装置が開発され、エネルギが手の指または身体の 他の部分のような媒体を通って伝えられる際に明確かつ識別可能な信号を生成し ようと努力がなされてきた。典型的な光学プローブでは発光ダイオード（Ｌ　Ｅ 　Ｄ）が媒体の片側に位置付けられ、その一方で光検出器が媒体の反対側に位置 付けられる。先行技術の光学プローブの多くは、上で論じられたように動きによ り引起こされたノイズが測定された信号を著しく劣化させるので、患者が比較的 動かない場合のみの使用のために設計されている。典型的には、プローブはＬＥ Ｄと媒体、および光検出器と媒体の間の接触を最大限はしてＬＥＤ、媒体、およ び光検出器の間の強い光学的結合を促進し、それにより強い出力信号強度を発生 するよう設計される。このようにして、患者が一般的に動いていなければ強く明 確な信号が媒体を通って伝えられ得る。

たとえば、イエイブ（Ｊｏｂ）ほかへの米国特許第４，８８０．３０４号は、平 坦な下部面が中央突出部を含みその中に複数個の発光ダイオード（Ｌ　Ｅ　Ｄ） と光学検出器とが装着されるハウジングを備えた、パルスオキシメータまたは血 液中酸素飽和度モニタのための光学プローブを開示する。プローブが患者の組織 の上に位置付けられると、突出部はＬＥＤと検出器とが組織を圧迫するようにし 、皮膚に対するセンサの改良された光学的結合を提供する。別の実施例（イエイ ブの特許の図４ａおよび図４ｂ）では、ＬＥＤと検出器とは、上にプローブが位 置付けられている組織に対して一般的には水平に、中央チャンバ内で配列される 。

１組のミラーまたはプリズムは光がＬＥＤからチャンバ内の重合体密閉材を介し て組織に向けられるようにし、密閉材は組織との良好な光学的結合のために組織 との接触を提供する。

タン（Ｔａｎ　）ほかへの米国特許第４．８２５，８７９号は、垂直の幹と水平 の横棒とを有する丁字形の覆いが用いられて光源および光学的センサを手の指と 光学的に接触している状態に固定する光学プローブを開示する。光源は垂直の幹 の一方の側面にあるウィンドウに位置付けられ、センサは垂直の幹のもう一方の 側面にあるウィンドウに位置付けられる。手の指は幹と整列させられ、幹は光源 とセンサとが手の指の対向する側面上に載るように曲げられる。

その後、横棒が手の指のまわりに巻かれて覆いを固定し、それにより光源とセン サとが確実に手の指との接触を保って良好な光学的結合を生じるようにする。

イエフシス（１′６ｂ＠ｉ＠）ホカヘノ米国特許ｊ１４，３８０゜２４０号は、 ストラップに接着されるわずかに変形可能な装着構造内のチャネルに光源と光検 出器とが組入れられる光学プローブを開示する。環状粘着テープが光源と検出器 との上に位置付けられる。光源と検出器とは、粘着テープと身体の部分のまわり でストラップを締めることにより引起こされる圧力とによって、身体表面にしっ かりととめられている。代替的な実施例は、身体を吸付けて光源および検出器と 接触させる、与圧による密閉およびポンプメカニズムを提供する。

リッチ（Ｒｉｃｈ）ほかへの米国特許第４．８６５，０３８号は、撓むことがで きるように極度に薄い断面積を有する光学プローブを開示する。ダイＬＥＤとグ イ光検出器とが可撓性回路基板上に位置付けられ、エポキシビードによりカプセ ルに入れられる。ＬＥＤおよび光検出器と整列して位置付けられる円形の開口部 を有するスペーサが、露出した回路基板の上に置かれる。透明な頂部カバーがス ペーサの上に置かれ、かつ回路基板下に置かれる底部カバーで密閉されて、そう することで汚染物質からプローブを密閉する。装置を強化するためにを柱が加え られてもよい。装置の可撓性により、装置は身体に挾みつけることができるよう になり、それによりＬＥＤと光検出器とを覆うエポキシビードがスペーサの開口 部を通って突出し、身体との良好な光学的接触がなされるように頂部カバーを圧 迫する。

マズ（Ｍｕ　）への米国特許第４．９０７．５９４号は、二重壁のゴム引きされ た覆いが手の指を覆うように嵌められる光学プローブを開示する。ポンプが指先 に位置付けられることで２つの壁の間に与圧チャンバが形成され、それにより内 部壁に位置付けられるＬＥＤおよび光検出器は手の指と接触する。

上で説明された光学プローブの各々は、ＬＥＤ、患者、およびプローブ間の接触 を最適化することにより強い測定された信号を生じさせようとしている。しかし ながら、この最適化は患者が動くと患者の体の圧縮可能な部分が患者の体のこれ らの部分を圧縮する表面に接触することを強いる。これは、光学エネルギが通過 する物質の厚さの変化、すなわち光路長の変化を極度に引起こし得る。光路長の 変化は、望ましい情報を判断することを困難または不可能にするに足るだけの歪 を、測定された信号に生じさせ得る。

したがって、信号を測定している間の動きにより引起こされたノイズまたは動き アーチファクトを抑制する一方で、なお検出器により測定されるべく十分な強度 を持つ、伝えられたまたは反射された信号を発生するプローブが必要とされる。

発明の概要 この発明は、観血的および非観血的なエネルギ吸収（または反射）の測定の双方 で用いるためのプローブである。

測定がなされるべき物質たとえば手の指、耳朶、額、足の指、臓器、または組織 の部分のような患者の身体の部分に一般的に対応する形に、基部が形成される。

基部は前端、後端、頂部および底部を有する。開口部が基部の頂部に形成される 。開口部はチャンバへの入口である。光検出器のような検出器がチャンバ内、典 型的にはチャンバの底部に装着される。測定がなされるべき物質は、その物質の いかなる圧縮可能な部分もチャンバにじかに隣接して位置付けられるように基部 上に置かれる。したがって、物質の圧縮可能な部分はチャンバ上に据えられ、ま たはその中へ入り込むようにされる。チャンバは十分に深いので、チャンバの中 に貫入（ｉｎｔｒｕｄｅ　）するいかなる物質も圧縮を引起こすかもしれないど のようなものにも接触することはない。

ＬＥＤのような光源は、光検出器の向かい側で物質に付着させられる。ＬＥＤは 、光路長または光がそれを通って伝播する物質の厚さに沿って、物質を伝播しか つそれにより吸収される光エネルギを放射する。減衰された光エネルギ信号が物 質からチャンバの中へ生じる。光は物質を通って伝播する際、その物質により拡 散させられ、したがって広い範囲の角度にわたってチャンバの中へ透過される。

光検出器は物質により伝えられる信号の強度を示す電気信号を生成する。電気信 号は、プロセッサへ入力され、これは信号を分析して光エネルギが伝えられた媒 体についての情報を判断する。

この発明のプローブは、光検出器と物質との間に直接の物理的接触を生じさせな い。この結果最適な光学的結合はより少なくなり、したがって、一般に出力信号 強度がより低くなるが、光エネルギが通過する物質の容易に圧縮できる部分はチ ャンバ内に据えられて圧縮されずにいることができる。この結果光源と検出器と の間の光学経路における妨害はより少なくなる。ＬＥＤは一般的にチャンバおよ び光検出器と整列させられるので、光エネルギ信号はチャンバ上に据えられ、ま たはその中に収納される物質の部分を通って伝播する。チャンバ内には光エネル ギが通過する物質に物理的に接触して圧縮を引起こすものは存在しないので、チ ャンバにより物質の圧縮可能な部分を動いている間でも実質的に圧縮されないま まに保つことができる。したがって、物質の厚さまたは光路長は安定化され、そ れにより測定された信号の信号対ノイズ比は向上する。光検出器で受取られた信 号の強度は、ＬＥＤによってより高い強度の光を放射することで向上させられて 、チャンバ内でおよび光学的な結合が不十分であることによって引起こされた損 失を補償してもよい。したがって、この発明のプローブは動きによるノイズまた は動きアーチファクトが実質的に減じられた強い明瞭な信号を生成する。

この発明の他の実施例では、ＬＥＤはチャンバ内、典型的にはチャンバの底部に 装着されてよい。物質はプローブの上に置かれ、光検出器はチャンバの向かい側 で物質に付着させられる。チャンバはやはり、光エネルギの通過する物質の容易 に圧縮できる部分を動いている間でも圧縮されることから守るべく機能する。チ ャンバ内にＬＥＤを有する他の実施例は、チャンバの中に規準（ｃｏｌｌｉｍｇ ｔｉＢ　）レンズアセンブリをも組み入れたものである。レンズアセンブリはチ ャンバ内の十分深いところに位置付けられるので、測定がなされている物質でチ ャンバの中へ入り込むもののいかなる部分もレンズアセンブリには接触しない。

規準レンズアセンブリはＬＥＤからの光の焦点をチャンバ上の物質に合わせ、そ うすることでチャンバ内および光検出器表面上へ拡散のより少ない信号を伝え、 光検出器をより効果的に利用する。

この発明のさらに他の実施例では、検出器がチャンバ内、典型的にはチャンバの 底部に装着される。物質はプローブに隣接して位置付けられ、ＬＥＤはチャンバ の向かい側で物質に付着させられる。集光レンズがチャンバ内の光検出器上方に 位置付けられるが、チャンバ内には十分な空間を残すので、いかなる圧縮可能な 物質もレンズに接触して圧縮されることなく、チャンバの中に突出できる。レン ズは物質によって拡散させられた光を集め、この光を光検出器の表面上に向け、 その結果より強い測定された信号を生じ図面の簡単な説明 図１は、Ｎ個の異なった構成要素を含む媒体を概略的に示す。

図２ａは、パルスオキシメトリのために用いられる場合にこの発明の光学プロー ブによって測定されるであろう理想的なプレチスモグラフ信号を示す。

図２ｂは、パルスオキシメトリのために用いられる場合にこの発明の光学プロー ブにより測定される現実の信号を示す。

図３は、単一のセグメントからなるチャンバを有する、この発明のプローブの斜 視図である。

図４は、中に検出器を有する単一のセグメントからなるチャンバを示す、この発 明の光学プローブの断面図である。

図５は、基部材料のシェル上に据えられる検出器を有する、この発明のプローブ の断面図である。

図６は、集光レンズを組み入れたこの発明のプローブの断面図である。

図７は、中にＬＥＤを有する単一のセグメントからなるチャンバを示す、この発 明のプローブの断面図である。

図８は、規準レンズアセンブリを組み入れたこの発明のプローブの断面図である 。

図９は、ＬＥＤと検出器とがチャンバの中実軸に沿って整列させられない、この 発明のプローブの断面図である。

図１０は、２つのセグメントからなるチャンバを有するこの発明のプローブの他 の実施例の斜視図である。

図１１は、中に検出器を有する２つのセグメントからなるチャンバを組入れた、 図１０におけるプローブの他の実施例の断面図である。

図１２は、２つのセグメントからなるチャンバの中に集光レンズを組入れた、図 １０におけるプローブの他の実施例の断面図である。

図１３は、３つのセグメントからなるチャンバを有するこの発明のプローブの斜 視図である。

図１４は、中に検出器を有する３つのセグメントからなるチャンバを組み入れた 図１３におけるプローブの断面図である。

図１５は、光規準レンズを組み入れた図１３におけるプローブの他の実施例の断 面図である。

図１６は、指で使用するために特定的に設計されたこの発明におけるプローブの 斜視図である。

図１７は、爪、皮膚、骨、組織、筋肉、血液その他を含む手の指を概略的に示す 。

図１８は、図１６のプローブの断面図である。

図１９は、図１６のプローブの縦方向の断面図である。

図２０は、集光レンズを組み入れた図１６におけるプローブの他の実施例の断面 図である。

図２１は、反射の測定に用いられるべく設計されたこの発明におけるプローブの 断面図である。

図２２は、物質が１つより多くの側面において圧縮可能である場合に非観血的測 定のために有利に用いられるプローブの断面図である。このプローブは２つの基 部を有し、その各々は検出器またはエネルギ源を収容して、それにより動きアー チファクトを減じるためのチャンバを備える。

図２３は、チャンバ内の検出器表面上にエネルギを有利に集中させ、または「漏 斗を通す」ように１カ所に集めて測定された信号を向上させる反射表面を備える 、一般的に円錐形であるチャンバを有するプローブの断面図である。

図２４は、この発明のプローブを有利に用い得るシステムの１つの概略図である 。

好ましい実施例の説明 物質の検査はしばしば、特にその物質のサンプルを採ってテストすることが困難 である、または高価である場合に有利である。たとえば、生理学的測定では、血 液または組織を不必要に抽出することなく患者をモニタすることがしばしば望ま しい。エネルギが物質を通って伝播する際のエネルギ吸収における既知の特性は 、エネルギが通過する物質についての情報を判断するのに用いられてよい。エネ ルギは物質に入射され、物質により伝えられた、またはそこから反射されたエネ ルギが測定される。

測定された信号の振幅は、エネルギが通過する物質の厚さまたは光路長に大きく 依存する。Ｎ個の異なった構成要素Ａ、からＡＮを含む概略的媒体２０が図１に 示されている。媒体２０を通って伝えられるエネルギは次の方程式に従ってほぼ 減衰される。

ここではε！はｉ番目の構成要素の吸収率であり、ＸＩは光エネルギが通過する ｉ番目の構成要素の厚さまたはｉ番目のものの光路長であり、Ｃｌは厚さＸＩに おけるｉ番目の構成要素の集中度である。

エネルギの吸収はエネルギが通過する媒体２ｏを作り上げる構成要素Ａ１からＡ Ｎの厚さに強く依存するので、媒体２０の厚さがたとえば動きにより変化すると 、個々の構成要素Ａ１からＡＮの厚さも変化する。これにより媒体２０の吸収特 性も変化する。

しばしば、媒体２０はランダムなまたは不規則な動きの下にある。たとえば、媒 体２ｏが患者の身体の容易に圧縮できる部分であり、その患者が動けば、媒体２ ｏは不規則に圧縮され、構成要素Ａ、からＡＮの個々の厚さＸ、からＸＮを不規 則に変動させる。この不規則な変動は測定された信号に著しい逸脱を引起こすか もしれず、動きにより引起こされたノイズまたは動きアーチファクトがなければ 存在するであろう望ましい信号を識別することを、極度に困難にし得る。

たとえば、図２ａはこの発明の応用の１つ、すなわちパルスオキシメトリで測定 される、Ｙと表記された理想的な望ましい信号波形を示す。図２ｂは、理想的な 望ましい信号波形Ｙに加えて動きにより引起こされたノイズｎを含む、同じくパ ルスオキシメトリの応用で測定されたより現実的な測定された波形Ｓ１すなわち Ｓ＝Ｙ＋ｎを示す。いかに動きアーチファクトが望ましい信号部分Ｙを不明瞭に するかが容易に見てとれる。

図３は、測定された信号に対する動きアーチファクトの影響を著しく減少させる この発明の光学プローブ１００の斜視図である。

図４は、図３の線４−４に沿って破断したこの発明の光学プローブ１００の断面 図である。図３の斜視図を明確にするために、測定がなされるべき物質１２８は プローブ１００に隣接して置かれた状態で示されてはいない。しかしながら、測 定がなされるべき物質１２８は図４では示されている。図３および４を参照して 、頂部１１２、底部１１４、前端１１６、および後端１１８を有する基部１１０ は、好ましくは剛性で不透明の材料で作られる。しかしながら、プローブ１００ はたとえば剛性でも弾性でも不透明でも透明でもよい材料で作られてもよいこと を理解されたい。

基部１１０の頂部１１２に開口部１２０が形成される。

典型的には、開口部１２０は基部１００の長さの４分の１と２分の１との間の一 点に位置付けられる。開口部１２０はどのような形であってもよく、円形、正方 形、または三角形を含むがそれらに限定されてはいない。開口部１２０はチャン バ１２２への入口を形成するが、これもまたどのような形であってもよい。チャ ンバ１２２の横方向の断面（図示せず）は、典型的には開口部と同形である。チ ャンバ１２２の中実軸１２４は開口部１２０に対し垂直に整列させられた線で規 定され、一般的に開口部１２０の中央部分を通って延びる。

典型的には発光ダイオード（ＬＥＤ）である光源１３０は物質１２８に付着させ られ、かつチャンバ１２２に対向してチャンバ１２２の中実軸１２４に沿って整 列させられる。典型的には、医療用テープのような接着材がＬＥＤＩ３０を物質 １２８に付着させるのに用いられる。光検出器のような検出器１２６はチャンバ １２２内に置かれる。光検出器１２６の中央部分は一般的に、典型的にはチャン バ１２２の底部１１４でチャンバ１２２の中実軸１２４と整列させられる。光検 出器１２６は、いくつかの異なった方法に従ってチャンバ１２２内に固定されて よく、方法は接着材、プレスばめ、または問題の波長の範囲にわたって光を透過 する透明なエポキシ樹脂を含むがそれらに限定されてはいない。典型的には、光 検出器１２６がチャンバ１２２内にどのように保持されていようとも、チャンバ １２２の底部表面１１４は、たとえばプレスばめによって、もしくは塗料または テープによって、不透明にされる。

吸収の測定が行なわれる物質１２８が少なくとも部分的には容易に圧縮できると いう場合がしばしばある。物質１２８の容易に圧縮できる部分はチャンバ１２２ にじかに隣接して置かれる。開口部１２０を取囲む領域がチャンバ１２２に隣接 する物質を支える。チャンバ１２２は開口部１２０の上に位置付けられる物質１ ２８のいかなる圧縮可能な部分もチャンバ１２２の中へ貫入できるよう十分に広 い。

したがって、物質１２２はチャンバ１２２の上に据えられまたはわずかにその中 に入り込んでもよく、そうすることで物質１２８が触れると生じる圧力のような 、物質１２８を圧縮する摂動から遮蔽される。

チャンバ１２２は、物質１２８が動かされた場合でも光検出器１２６およびチャ ンバ１２２の底部１１４が物質１２８の容易に圧縮できる部分と接触しないよう 十分に深い。

したがって、チャンバ１２２の中実軸１２４に沿っては物質１２８の容易に圧縮 できる部分と物理的に接触してそれを圧縮するものはない。この領域において物 質１２８に対する圧縮がわずかであるか、または全くなければ、物質１２８の厚 さまたは物質１２８を通って伝播する光エネルギの光路長は実質的に安定する。

ＬＥＤ１３０は既知の波長で光を放射する。光は物質１２８を通って伝播し、減 衰された信号はチャンバ１２２の中へ伝えられて光検出器１２６により受取られ る。ＬＥＤ１３０からの光は物質１２８を通って伝播する際、物質１２８によっ て拡散させられ、したがってチャンバ１２２へは広い範囲の角度で伝えられる。

ゆえに、光のいくらかはチャンバ１２２の不透明な壁１２３に入射されて吸収さ れる。信号はチャンバ１２２の底部１１４にある光検出器１２６に到達するのに 、光検出器１２６が物質１２８にじかに隣接する場合よりも長い光学的距離を運 ばれて光検出器１２６と物質１２８との間の直接的な結合を排除するが、その結 果である信号強度の劣化は光路長の安定化とそれによる測定された信号における ノイズの減少とによって補償される。光検出器１２６は、光検出器１２６に入射 される光エネルギの強度を示す電気信号を生成する。電気信号はプロセッサへ入 力され、これはその信号を分析して光エネルギが通過した媒体１２８の特性を判 断する。

それに加えて信号の質を向上させるのに役立つのは、基部１１０の不透明な特質 が光検出器１２６で測定された信号に干渉し得る周囲の光を吸収するということ である。さらにチャンバ１２２の不透明な底部１１４は、光検出器１２６で測定 された望ましい信号を不明瞭にし得る周囲の光から検出器１２６を保護する。し たがって、減衰された信号強度の正確な測定が光検出器１２６でなされ得る。

チャンバ１２２の代替的な実施例が図５の正面断面図で示されている。基部１１ ０の材料でできたシェル１３１はチャンバ１２２の底部１１４を覆う。光検出器 １２６はチャンバ１２２内でシェル１３１上に装着され、一般的にはＬＥＤ１３ ０と整列させられる。光検出器１２６はシェル１３１の中の小さい孔（図示せず ）を介してプロセッサへ電気的に接続される。シェル１３１は、光検出器１２６ で測定された信号の信号対ノイズ比を著しく低下させ得る周囲の光から光検出器 １２６を遮蔽する。チャンバ１２２の底部１１４は、この発明のプローブのいか なる実施例においても、シェルを備えるように形成されてもシェルなしで形成さ れてもよいということを理解されたい。

図６は、チャンバ１２２の上に据えられまたはその中に入っている物質１２８と 光検出器１２６との間でチャンバ１２２内に集光レンズ１３２が置かれる、この 発明のプローブ１００の他の実施例における正面断面図を示す。レンズ１３２は 基部１１０の頂部１１２にある開口部１２０に平行に整列させられる一般的に平 坦な表面１３２ａを１つ有し、チャンバ１２２の中に貫入するいかなる物質１２ ８もレンズ１３２のその平坦な表面１３２ａに接触しないようチャンバ１２２内 の十分に深いところに位置付けられる。

レンズ１３２のもう１つの表面１３２ｂは一般的に凸状であり、その頂点はチャ ンバ１２２の底部１１４にある光検出器１２６の方へ向けられる。レンズ１３２ はいくつかの方法によってチャンバ１２２内に保持されてよく、方法は光学的接 着材、レンズ保持リング、またはプレスばめを含むがそれらに限定されてはいな い。チャンバ１２２は上で説明されたのと同じ態様で機能して光路長を安定化し 、動きアーチファクトを減少させる。集光レンズ１３２は物質１２８を通って伝 えられる際に拡散した光のうちの多くを集め、それを光検出器１２６に入射する 。これによって、より強い測定された信号が生成される。

図７は、光検出器１２６とＬＥＤ１３０との位置が交換されたこの発明のプロー ブ１００の他の実施例を示す。ＬＥＤ１３０はチャンバ１２２内、典型的にはチ ャンバ１２２の底部１１４に置かれ、一般的にはチャンバ１２２の中実軸１２４ と整列させられる。ＬＥＤ１３０はいくつかの異なった方法に従ってチャンバ１ ２２内に固定されてよく、方法はプレスばめ、接着材、またはＬＥＤが放射する 波長付近のような、問題の波長の範囲にわたって光を透過する透明なエポキシ樹 脂を含むがそれらに限定されてはいない。

ここでも物質１２８は基部１１０の上に置かれ、物質１２８のいかなる圧縮可能 な部分もチャンバ１２２にじかに隣接して位置付けられる。検出器１２６はＬＥ Ｄ１３０と対向して物質１２８へ取付けられるので、ＬＥＤ１３０、光検出器１ ２６、およびチャンバ１２２はチャンバ１２２の中実軸１２４に沿って整列させ られる。検出器１２６は典型的には不透明の材料によって取付けられる。たとえ ば光検出器１２６は不透明テープで物質１２８へ取付けられ、それにより周囲の 光によって引起こされる信号の劣化を制限してよい。光検出器１２６は、ここで もプロセッサへ電気的に接続される。

この実施例におけるプローブ１００は光検出器１２６がチャンバ１２２内に収容 されているプローブ１００の実施例と実質的に同じように機能する。チャンＩ＜ 　１２２は物質１２８の容易に圧縮できる部分がチャンバ１２２の上に据えられ るまたはその中へ貫入することを許容することによって光路長を安定化し、光路 長を安定化して動きアーチファクトを実質的に減少させる。これはチャン、＜１ ２２内に収容されるのが光検出器１２６であるかＬＥＤ１３０であるかには全く 関係がない。

図８は、ＬＥＤ１３０がチャンバ１２２内に位置付けられているこの発明のプロ ーブ１００の他の実施例の断面図を示す。チャンバ１２２の上に据えられまたは その中に入る物質１２８とＬＥＤ１３０との間に、チャンノく１２２内で規準レ ンズアセンブリ１４０が位置付けられる。規準レンズアセンブリ１４０は当該技 術分野においてよく知られており、したがってレンズアセンブリ１４０は図８で は概略的に表わされる。規準レンズアセンブリ１４０はチャンバ１２２の中へ貫 入するいかなる物質１２８もレンズアセンブリ１４０に接触しないようチャンノ く１２２内の十分深いところに位置付けられる。レンズアセンブリ１４０はいく つかの手段によってチャンバ１２２内に保持されてよく、手段は光学的接着材、 レンズ保持リング、またはプレスばめを含むがそれらに限定されてはいない。チ ャンバ１２２は上で説明されたのと同じ態様で機能して光路長を安定化し、動き アーチファクトを減少させる。規準レンズアセンブリ１４０によりＬＥＤ１３０ からの光の焦点はチャンバ１２２上の物質１２８上に合わせられ、したがって光 検出器１２６の表面には拡散がより少ない信号が伝えられ、それにより光検出器 １２６はより効果的に利用される。

図９は、ＬＥＤ１３０と光検出器１２６とがチャンバ１２２の中実軸１２４に沿 って整列させられていないこの発明のプローブ１００の他の実施例を示す。光は 物質１２８内で拡散させられ、それによりＬＥＤ１３０によって放射された光の 少なくとも一部分は光検出器１２６に到達して測定される。ＬＥＤ１３０により 放射され物質１２８により拡散させられた光が、測定されるのに十分なだけの大 きい強度を持って光検出器に到達する限り、ＬＥＤ１３０と光検出器１２６とは 整列させられる必要はない。ＬＥＤＩ３０と光検出器１２６とを同じ軸に沿って 整列させることでＬＥＤ１３０によって放射された光はより直接的に光検出器１ ２６へ到達するが、これはこの発明のプローブの動作にとっては必要ではない。

いくつかの応用では、ミスアラインメントは有利でさえあり得る。このことはこ の発明のプローブにおけるどの実施例でも真実であることを理解されたい。加え て、チャンバ１２２の幅を満たす検出器１２６は、チャンバ１２２の中へ向けら れる光のより多くが光検出器１２６の表面に入射させられ、より強い測定された 信号を結果として生じるという点で有利であることを理解されたい。しかしなが ら、適切に強い測定された信号を生成するのに十分なエネルギを獲得できるなら ばいかなるサイズの光検出器１２６であっても受入れ可能である。このことはこ の発明のプローブのどの実施例においても真実であることを理解されたい。

複数のセグメントからなるチャンバ２２２を含むこの発明のプローブ２００の他 の実施例の斜視図が図１０で示されている。図１１は、図１０の線１１−１１に 沿って破断したこの発明のプローブ２００の断面図を示す。図１０の斜視図を明 確にするため、測定がなされるべき物質２２８はプローブ２００に隣接して位置 付けられた状態で示されてはいない。しかしながら、物質２２８は図１１ではプ ローブ２００に隣接して示される。

図１０および１１を参照して、頂部２１２、底部２１４、前端２１６および後端 ２１８を有する基部２１０は、好ましくは剛性かつ不透明な材料で作られている 。しかしながら、プローブ２００はたとえば剛性であっても弾性であっても不透 明であっても透明であってもよい材料で作られてよいことを理解されたい。どの ような形であってもよい開口部２２０が基部２１０に形成され、これは図３から ９のプローブ１００との関連で上述された開口部１２０と類似である。開口部２ ２０は複数のセグメントからなるチャンバ２２２の安定化セグメント２２２ａへ の入口を形成する。

チャンバ２２２の安定化セグメント２２２ａの横方向断面（図示せず）は典型的 には開口部２２０と同形である。安定化セグメント２２２ａの壁２２３ａは一般 的に開口部２２０に対し垂直である。チャンバ２２２の中実軸２２４は、一般的 に開口部２２０に対し垂直に整列させられかつ開口部２２０とチャンバ２２２と の中央部分を通って延びる線によって規定される。

装着セグメント２２２ｂは安定化セグメント２２２ｂにじかに隣接してその下に 位置付けられ、境界２２５で安定化セグメント２２２ｂに接続される。装着セグ メント２２２ｂは安定化セグメント２２２ａの中実軸２２４を共有し、典型的に はより狭い幅を有する。装着セグメント２２２ｂの壁２２３ｂは一般的には中実 軸２２４に平行である。装着セグメント２２２ｂは図１１で示されるように基部 ２１０の底部２１４を通って延びてもよいし、装着セグメント２２２ｂは基部２ １０の底部２１４のすぐ上まで延びて基部２１０の材料でできたシェル（図示せ ず）をチャンバ２２２の底部２１４に残してもよい。

光検出器２２６はチャンバ２２２の装着セグメント２２２ｂの中、典型的には装 着セグメント２２２ｂの底部２１４に位置付けられ、光検出器２２６の中央部分 は一般的にチャンバ２２２の中実軸２２４と整列させられる。チャンバ２２２の 装着セグメント２２２ｂは光検出器２２６がチャンバ２２２の安定化セグメント ２２２の中へ入り込まないよう十分に深い。検出器２２６はチャンバ２２２内に いくつかの異なった方法に従って固定されてよく、方法は接着材、プレスばめ、 または問題の波長の範囲にわたり光を透過する透明なエポキシ樹脂を含むがそれ らに限定されてはいない。典型的にはチャンバ２２２の底部２１４は、たとえば 塗料またはテープによって、またはチャンバ２２２が形成されるときにチャンバ ２２２の底部２１４に基部２１０の材料でできたシェル（図示せず）を残すこと によって不透明にされる。光検出器２２６はこの発明のプローブ１００の前述の 実施例における光検出器１２６と同様にプロセッサへ電気的に接続される。

エネルギを吸収する物質２２８が図１１の断面図で示されるように基部２１０の 上に置かれる。物質２２８の部分はチャンバ２２２の上に据えられてよい。加え て、チャンバ２２２の安定化セグメント２２２ａは物質２２８の容易に圧縮でき るいかなる部分もチャンバ２２２の安定化セグメント２２２ａに貫入するであろ うように十分に広い。チャンバ２２２の安定化セグメント２２２ａは、安定化セ グメント２２２ａの中に入る物質２２８の部分が、その物質２２８が動かされて いるときでさえも、圧縮を引起こすかもしれない安定化セグメント２２２ａ内の 物体と接触しないよう十分に深い。

発光ダイオード（ＬＥＤ）２３０が開口部２２０と対向して物質２２８に付着さ せられる。ＬＥＤ２３０は中実軸２２４に沿って有利に整列させられて物質２２ ８を通り光検出器２２６へ直接に入射させられる光の量を最適化する。

しかしながら、光検出器２２６とＬＥＤ２３０との位置は、図７との関連で論じ られたように交換できるということを理解されたい。加えて、規準レンズアセン ブリ（図示せず）が図８との関連で論じられたようにチャンバ２２２に付加され 得る。規準レンズアセンブリは以下で論じられる集光レンズ２３２と同様にチャ ンバ２２２の中に保持されてよい。さらに、ＬＥＤ２３０と光検出器２２６とは 図９との関連で論じられたように整列させられないこともあり得るということを 理解されたい。

ＬＥＤ２３０からの光は物質２２８を通って伝播する際、物質２２８によって拡 散させられ、したがって広い範囲の角度にわたってチャンバ２２２の中へ伝えら れる。ゆえに、光のい（らかはチャンバ２２２の不透明の壁２２３ａおよび２２ ３ｂ上に入射して吸収される。しかしながら中実軸２２４に沿って光検出器２２ ６とＬＥＤ２３０とを有利に整列させることで、光の高いパーセンテージが光検 出器２２６の表面に入射する。物質２２８は安定化セグメント２２２ａの上およ びその内部で実質的に圧縮されないままなので、光が運ばれる厚さまたは光路長 は実質的に安定化される。したがって、測定された信号の信号対ノイズ比はチャ ンバ２２２による動きアーチファクトの抑止によって向上させられる。

プローブ２００の他の実施例では、図１２の断面図で示されるように、集光レン ズ２３２がチャンバ２２２内に挿入される。レンズ２３２は安定化セグメント２ ２２ａと装着セグメント２２２ｂとの間の境界２２５で有利に支えられる。レン ズはいくつかの手段によって適所に支えられてよく、手段は光学的接着材、レン ズ保持リングまたはプレスばめを含むがそれらに限定されてはいない。レンズ２ ３２は、安定化セグメント２２２ａと装着セグメント２２２ｂとの間の境界２２ ５と整列させられる一般的に平坦な表面２３２ａおよびチャンバ２２２の装着セ グメント２２２ｂの中へ延びる一般的に凸状の表面２２３ｂを有する。チャンバ ２２２の安定化セグメント２２２ａは、レンズ２３２がチャンバ２２２の中へ貫 入し得る圧縮可能な物質２２８のいずれにも接触しないよう十分に深い。

レンズ２３２は平坦な表面２３２ａ上に入射する光を集める。もしレンズがなけ ればチャンバ２２２の壁２２３ｉおよび２２３ｂによって吸収されるであろう、 この表面２３２ａ上に様々な角度で入射する光の多くが、ここでは光検出器２２ ６の方へ向けられる。したがって、物質２２８を通って伝えられる光のより大き いパーセンテージが光検出器２２６上に入射させられ、その結果より強い測定さ れた信号を生ずる。

３つのセグメント３２２ａ、３２２ｂ、および３２２Ｃを有するチャンバ３２２ を組入れたこの発明のプローブ３００の別の実施例の斜視図が図１３に示されて いる。プローブ３００は頂部３１２、底部３１４、前端３１６、およ、び後端３ １８を備えた基部３１０を有する。基部３１０は典型的には剛性かつ不透明の材 料で作られている。しかしながら、基部３１０はたとえば剛性でも弾性でも不透 明でも透明でもよい他の材料から作られてもよいことを理解されたい。この実施 例におけるチャンバ３２２の断面図が図１４で示されている。図１３の斜視図を 明確にするため、測定がなされるべき物質３２８はプローブ３００に隣接して位 置付けられた状態で示されてはいない。しかしながら、物質３２８は図１３の断 面図では示されている。いかなる形であってもよい開口部３２０が上述された開 口部１２０および２２０と同様に基部３１０の中に形成される。開口部３２０は ３つのセグメントからなる３２２の安定化セグメント３２２ａへの入口を形成す る。チャンバ３２２の安定化セグメント３２２ａの横方向断面（図示せず）は、 典型的には開口部３２０と同形である。安定化セグメント３２２ａの壁３２３ａ は一般的には開口部３２０に対し垂直である。チャンバ３２２の中実軸３２４は 開口部３２０に対し垂直に整列させられかつ一般的に開口部３２０とチャンバ３ ２２との中央部分を通って延びる線により規定される。

チャンバ３２２の第２のすなわち遷移セグメント３２２ｂはチャンバ３２２の安 定化セグメント３２２ａに隣接する。頂部境界３２５ａがチャンバ３２２の遷移 セグメント３２２ｂと安定化セグメント３２２ａとの間に形成される。

遷移セグメント３２２ｂは安定化セグメント３２２ａと同じ中実軸３２４を共有 する。遷移セグメント３２２ｂの壁３２３ｂは遷移セグメント３２２ｂの底部境 界３２５ｂが遷移セグメント３２２ｂの頂部境界３２５ａより寸法が小さくなる よう内側に角度をつけられる。

遷移セグメント３２２ｂの底部境界３２５ｂはチャンバ３２２の装着セグメント ３２２Ｃの中へ導かれる。装着セグメント３２２Ｃは安定化および遷移セグメン ト３２２ａおよび３２２ｂの同じ中実軸３２４を共有し、典型的には安定化およ び遷移セグメント３２２ａおよび３２２ｂより幅が狭い。装着セグメント３２２ Ｃの壁３２３Ｃは一般的に中実軸３２４に対し平行である。したがって、チャン バ３２２の中実軸３２４に対し垂直方向に破断した装着セグメント３２２Ｃのい かなる断面も、典型的にはチャンバ３２２の遷移セグメント３２２ｂにおける底 部境界３２５ｂとほぼ同形である。装着セグメント３２２Ｃは示されるように基 部３１０の底部３１４を通って延びてよい。代替例として、装着セグメント３２ ２ｃは基部３１０の底部３１４のすぐ上まで延び、基部３１０の材料でできたシ ェル（図示せず）を３つのセグメントからなるチャンバの底部３１４に残しても よい。

光検出器３２６は、チャンバ３２２の装着セグメント３２２ｃの中に、典型的に はチャンバ３２２の底部３１４に配置される。光検出器３２６の中央部分はチャ ンバ３２２の中実軸３２４と整列される。チャンバ３２２の装着セグメント３２ ２Ｃは十分に深いため、光検出器３２６はチャンバ３２２の安定化セグメント３ ２２に入らない。光検出器３２６は多数の異なる方法に従ってチャンバ３２２の 中に固定されてもよく、その方法には接着材、プレスばめまたは問題の様々な範 囲の波長の光を透過する透明なエポキシ樹脂が含まれるがそれらに限定されるわ けではない。典型的には、チャンバ３２２の底部３１４は、たとえばプレスばめ 、塗料またはテープによって不透明にされる。光検出器３２６は、この発明のプ ローブの上述の実施例における光検出器１２６および２２６と同様にプロセッサ に電気的に接続される。

図１４の断面図に示されるように、エネルギを吸収する物質３２８の一部分がプ ローブ３００の上に配置される場合、それはチャンバ３２２の上に置かれてもよ い。さらに、チャンバ３２２の安定化セグメント３２２ａは十分に幅が広いため 、物質３２８の容易に圧縮可能な部分はチャンバ３２２の安定化セグメント３２ ２ａに入り得る。チャンバ３２２の安定化セグメント３２２ａは十分に深いため 、安定化セグメント３２２ａに貫入する物質３２８の容易に圧縮可能な部分は、 物質３２８が動かされたときでも、安定化セグメント３２２ａの中の材料３２８ を圧縮し得るものと接触しない。チャンバ３２２は、物質３２８を圧縮しかつそ れによって物質３２８を介する光路長を変え得る接触から圧縮可能な物質３２８ を保護する。

ＬＥＤ３３０は、開口部３２０の反対側で物質３２８に付着される。物質３２８ を介して直接光検出器３２６に入射する光の量を最適化するために、ＬＥＤ３３ ０は都合よくは中実軸３２４に沿って整列される。光検出器３２６とＬＥＤ３３ ０との位置を、図７とともに議論したように交換することができることが理解さ れるであろう。さらに、図８とともに議論したように、規準レンズアセンブリ（ 図示せず）をチャンバ３２２に加えることができる。規準レンズアセンブリは、 以下に議論する集光レンズ３３２と同様にチャンバ３２２に保持され得る。さら に、図９とともに議論したように、ＬＥＤ３３０および光検出器３２６は整列さ れなくてもよい。

ＬＥＤ３３０からの光が物質３２８を介して伝播すると、それは物質３２８によ って拡散されかつこれにより広い範囲の角度でチャンバ３２２に透過される。し たがって、この光のうちのいくらかはチャンバ３２２の不透明な壁３２３ａ、３ ２３ｂおよび３２３Ｃに入射しかつ吸収される。

しかしながら、チャンバ３２２の中実軸３２４に沿って光検出器３２６およびＬ ＥＤ３３０を有利に整列することによって、大きいパーセンテージの光が光検出 器３２６の表面に入射する。物質３２８が安定化セグメン）３２２ａの上および その中で実質的に圧縮されないままであるため、光が伝わる厚さまたは光路長は 実質的に安定する。したがって、測定信号の信号対ノイズ比は動きアーチファク トを抑制することによって向上される。さらに測定信号の信号対ノイズ比を向上 するのに役立っているのは、光検出器３２６を周囲の光から保護する装着セグメ ント３２２ｃの不透明な底部３１４である。

この発明のプローブ３００の別の実施例では、図１５の断面図に示されるように 、集光レンズ３３２がチャンバ３２２の遷移セグメント３２２ｂに加えられる。

レンズ３３２は遷移セグメント３２２ｂに支持され、かつ多数の手段によって遷 移セグメント３２２ｂに保持されてもよく、この手段には光学接着材、レンズ保 持リングまたはプレスばめが含まれるがそれらに制限されるわけではない。レン ズの一般的には平坦な表面３３２ａはチャンバ３２２の遷移セグメント３２２ｂ の頂部の境界３２５ａと整列され、その一般的には凸状の表面３２５ｂはチャン バ３２２の遷移セグメント３２２ｂに広がる。チャンバ３２２の安定化セグメン ト３２２ａは十分に深いため、レンズ３３２は、チャンバ３２２の上にあるまた はそれに貫入した容易に圧縮可能な物質３２８と接触しない。

レンズ３３２は平坦な表面３３２ａに入射する光を集める。もしレンズ３３２が なければチャンバ３２２の壁３２３ａ、３２３ｂおよび３２３ｃによって吸収さ れたであろう角度でこの表面３３２ａに入射する光の多くは、このとき光検出器 ３２６に向けられる。したがって、物質３２８を介して透過された光のうちのよ り多くのパーセンテージが光検出器３２６に入射し、信号はより強く測定される 。

より大きい幅の安定化セグメント３２２ａからより小さい幅の装着セグメント３ ２２ｃに遷移するために上述の実施例の各々における遷移セグメント３２２ｂの 壁３２３ｂを傾斜させる必要がないことが理解されるであろう。遷移セグメント ３２２ｂの壁３２３ｂは中実軸３２４に関して一般的には平行に整列され、遷移 セグメント３２２ｂの幅が安定化セグメント３２２ａの幅よりも小さくなりかつ 装着セグメント３２２Ｃの幅よりも大きくなるような距離で配列されてもよい。

図１６は、手の指または足の指等の指標で使用するために特に設計されたこの発 明の別のプローブ４００の斜視図である。説明を簡単にするために、この例は手 の指に適するものとしているが、この例はいかなる指標にも十分に等しく適する ことが理解されるであろう。図１７は爪、皮膚、骨、組織、筋肉、血液等からな る手の指４２８の概略図である。脂肪および組織のような、手の指のパッド４０ ４の構成要素は患者の動きで容易に圧縮可能である。手の指４２８がわずかでも 動くことによって手の指４２８の構成要素の厚さは大きく変化し、これにより測 定信号に、大きな動きによって引起こされる逸脱が生じ、患者に関する情報を判 断することができる、測定信号の所望の部分をしばしば不明瞭にする。

図１６に戻ると、手の指のプローブ４０００基部４１０はこの実施例ではサドル ４１０と呼ばれるが、これは一般的には半円筒形であり好ましくはブラックプラ スチックのような剛体または半剛体の不透明な材料で作られる。しかしながら、 サドル４１０は、たとえば剛体の、弾力性のある、不透明なおよび透明なものを 含む他の材料で作られてもよいことが理解されるであろう。図１８に示すように 、サドル４１０は頂部４１２、底部４１４、前端４１６、後端４１８、隆起した 部分４４０、および隆起した部分４４０から上に湾曲してその断面がＵ形を形成 する側壁４５０を有する。

図１６および図１８を参照すると、開口部４２０はチャンバ４２２の入口を形成 し、これは図１９の縦の断面図に示されるように、サドル４１０の前端４１６か らのサドル４１０の長さの４分の１ないし２分の１の間に配置される。

開口部４２０はいかなる形でもよく、その形は円形、正方形または三角形を含む がそれらに制限されるわけではない。

この発明のプローブの他の実施例１００．２００および３００に関して上で述べ たように、開口部４２０はチャンバ４２２への入口である。チャンバ４２２はま たいかなる形でもよく、その断面は円形、正方形または三角形を含むがそれらに 制限されるわけではない。

上述のように、チャンバ４２２は１つ以上のセグメントを有してもよい。この実 施例に示されるチャンバ４２２は）その安定化セグメント４２２　ａ　ｓ壁が傾 斜した遷移セグメント４２２ｂおよび装着セグメント４２２Ｃが共通の中実軸４ ２４上に整列される３つのセグメントからなるチャンバ４２２であるが、吸収測 定の間、光エネルギが通過する手の指４２８の圧縮可能な部分を圧縮から保護す るいかなるチャンバ４２２もその代わりにできるということが理解されるであろ う。図５に示されたプローブの実施例に関して上に述べたように、サドル４１０ の材料でできたシェル（図示せず）がチャンバ４２２の底部４１４を覆ってもよ いということがさらに理解されるであろう。

光検出器４２６はチャンバ４２２の中に、典型的にはチャンバ４２２の装着セグ メント４２２Ｃの底部４１４に配置される。光検出器４２６はたとえば接着材、 プレスばめ、または問題の様々な範囲の波長の光を透過する透明なエポキシ樹脂 によって適切な位置に配置されてもよい。典型的には、チャンバ４２２の底部４ １４は周囲の光が光検出器４２６に影響を与えないように、たとえばテープまた は塗料によって不透明にされる。

手の指４２８はサドル４１０の上に置かれ、手の指のパッド４０４は開口部４２ ０およびチャンバ４２２に直接隣接するように配置される。さらに、手の指のパ ッド４０４はチャンバ４２２の上に置かれてもよい。開口部４２０およびチャン バ４２２の安定化セグメント４２２ａは十分に幅が広いため、手の指のパッド４ ０４の一部分のような手の指４２８の容易に圧縮可能ないかなる部分もチャンバ ４２２に貫入し得る。チャンバ４２２の安定化セグメント４２２ａは十分に深い ため、安定化セグメント４２２ａに入り込む手の指４２８のいかなる部分も、手 の指４２８が動かれさたときでも、手の指４２８を圧縮し得る安定化セグメント ４２２ａの中のいかなるものとも接触しない。

ＬＥＤ４３０は手の指４２８に付着され、これは一般的には開口部４２０と反対 側である。ＬＥＤ４３０は典型的には医療用テープのような接着材によって手の 指４２８に付着される。手の讃４２８を介して光検出器４２６に直接透過される 光の量を最適化するために、ＬＥＤ４３０は都合よくは中実軸４２４に沿って整 列される。しかしながら、図７とともに議論したように光検出器４２６およびＬ ＥＤ４３０の位置を交換してもよいことが理解されるであろう。

さらに、図８とともに議論したように、規準レンズアセンブリ（図示せず）をチ ャンバ４２２に加えてもよい。規準レンズアセンブリは、以下に議論する集光レ ンズ４３２と同様にチャンバ４２２に保持され得る。さらに、図９とともに議論 したように、ＬＥＤ４３０および光検出器４２６は整列されていなくてもよいこ とが理解されるであろう。

ＬＥＤ４３０は手の指４２８を介して伝播しかつチャンバ４２２に伝えられる光 エネルギ信号を放射する。チャンバ４２２は、光エネルギが通過する手の指４２ ８の一部分を圧縮から保護する。したがって、手の指４２８を通る光の光路長は 実質的に安定しかつ測定信号の動きアーチファクトは実質的に低減される。図３ ないし図９とともに説明したような１つのセグメントからなるチャンバまたは図 １０ないし図１２とともに説明したような２つのセグメントからなるチャンバは この発明の手の指のプローブ４００に等しく使用され手の指４２８の圧縮可能な 部分を圧縮から保護し、これにより動きアーチファクトを低減することができる ことが理解されるであろう。

図１６．１８および１９は、それぞれ手の指のプローブ４００の一実施例の斜視 図、正面の断面図および縦の断面図である。サドル４１０の湾曲は手の指４２８ の平均的な湾曲と相関しており、側壁４５０が手の指４２８に対して半円形の副 木型の支持を形成する。サドル４１０の前端４１６と後端４１８との間の長さは 約２５ｍｍであり、手の指の先端４０６と手の指のほぼ第１関節４０８との間の 手の指４２８の一部分（図１７に示す）はプローブ４００の前端４１６と後端４ １８との間に適合する。サドル４１０の湾曲は、水平から３０°と５０°との間 の角度で側壁４５０に接するライン４６０（図１８に示す）によって一般的には 規定される。

サドル４１０の長さの３分の１と２分の１との間のポイントに開口部４２０を配 置することによって、手の指４２８の圧縮可能な部分または手の指のパッド４０ ４の最も厚い部分はチャンバ４２２の上およびその中に置かれる。したがって、 手の指４２８の圧縮可能な物質が最も多い部分はチャンバ４２２によって圧縮か ら保護される。

図１６．１８．１９および２０に示される手の指のプローブ４００の実施例では 、開口部４２０は一般的には円形であり、図１８の断面図に示されているように チャンバ４２２は３つのセグメント４２２ａ、４２２ｂおよび４２２Ｃを有する 。図１６．１８．１９および２０に示された手の指のプローブ４００に関して有 利に用いられた寸法には、一般的には円形でありかつ直径が約７ミリメードルで あるチャンバ４２２の安定化セグメント４２２ａが含まれる。

さらに、チャンバ４２２の安定化セグメント４２２ａは十分に深いため、手の指 ４２８が動くときでも、チャンバに入り込む手の指４２８のいずれの部分も実質 的に摂動がないままである。安定化セグメント４２２ａに関する有利な深さはし たがって約２ミリメートルである。チャンバ４２２の装着セグメント４２２ｃも また円形であり、その直径は約５ミリメートルである。チャンバ４２２の遷移セ グメント４２２ｂはその直径が変化し、傾斜した壁４２３ｂを有するため、頂部 の境界４２５ａの直径は約７ミリメードルでありかつ底部の境界４２５ｂの直径 は約５ミリメートルである。検出器４２６はチャンバ４２２の装着セグメン）４ ２２ｃの底部４１６において５ミリメートルまでの直径を有する。

手の指のプローブ４００の別の実施例においては、図２０に示されているように 、集光レンズ４３２がこの発明の手の指のプローブ４００に加えられてもよい。

サドル４１０およびチャンバ４２２は上述のように機能する。レンズ４３２は図 ６，１２および１５とともに説明したように機能し、レンズ４３２がなければチ ャンバ４２２の壁４２３ａ、４２３ｂおよび４２３Ｃによって吸収されるであろ う、レンズ４３２に入射する光を集める。したがって、手の指４２８を介して透 過された光のうちのより大きいパーセンテージが光検出器４２６に向けられ、信 号はより強く測定される。

この発明のプローブの他の実施例は、ここに説明する原則を用いて、耳朶もしく は鼻孔または唇のような身体の他の薄い部位で使用するために特に設計され製造 されてもよい。さらに、減衰の特性を、媒体を介して伝えられるよりもむしろ媒 体から反射されるエネルギとして用いるこの発明のプローブの実施例は、同様の 原則を用いて製造されてもよい。

反射されたエネルギを測定するように特に設計されたプローブ７００は図２１に 断面図で示されている。基部７１０は、反射が測定されるべき物質７２８に隣接 して配置される。光検出器７２６およびＬＥＤ７３０は基部７１０の中に配置さ れる。図２１に示される実施例では、光検出器７２６はチャンバ７２２ｘの中に 配置されかつＬＥＤ７３０はチャンバ７２２ｙの中に配置される。１つのセグメ ントからなるチャンバ７２２ｘおよび７２２Ｙが示されているが、チャンバ７２ ２ｘおよび７２２ｙはいずれの適切な形および大きさであってもよい。チャンバ ７２２ｘおよび７２２ｙは、上述のように、チャンバ７２２ｘおよび７２２ｙの 上にあるまたはそこに貫入する物質のいずれの圧縮可能な部分も圧縮から保護す ることによって、光路長を安定させるように機能する。

図６，１２および１５とともに上で議論したように、集光レンズ（図示せず）を 、光検出器７２６をその中に有するチャンバ７２２ｘに加えてもよい。さらに、 図８とともに上で議論したように、規準レンズアセンブリ（図示せず）を、ＬＥ Ｄ７３０をその中に有するチャンバ７２２ｙに加えてもよい。図５とともに上で 議論したように、チャンバ７２２ｘおよび７２２ｙは基部７１０の材料でできた シェル（図示せず）を備えて形成されてもよいしまたはそれがなくてもよい。

反射プローブ７００の他の実施例（図示せず）では、光検出器７２６が基部７１ ０から突出しかつＬＥＤ７３０がチャンバ７２２ｙの中に配置されてもよく、ま たはＬＥＤ７３０が基部７１０から突出しかつ光検出器７２６がチャンバ７２２ ｘの中に配置されてもよいことが理解されるであろう。さらに、光検出器７２６ およびＬＥＤ７３０は１つのチャンバ７２２の中に配置されてもよい。いずれの 実施例においても、チャンバ７２２はいかなる適切な形のいかなる数のセグメン トを有してもよい。

反射に依存するタイプのプローブ７００は都合良くは、額のような、光検出器７ ２６およびＬＥＤ７３０を物質７２８の反対側に配置することができない物質に 用いられてもよい。しかしながら、反射プローブ７００は、たとえば唇、耳朶ま たは手の指のような、非観血的な測定をする必要のあるいずれの部位にも用いる ことができる。

図２２は、２つの基部８１０ｘおよび８１０ｙが測定が行なわれるべき物質８２ ８に隣接して配置される、この発明の別のプローブ８００の断面図である。基部 ８１０ｘおよび８１０ｙは物質８２８の反対側に配置される。光検出器８２６は 基部８１０ｘのチャンバ８２２ｘに配置される。

ＬＥＤ８３０は基部８１０ｙのチャンバ８２２ｙに配置される。光検出器８２６ およびＬＥＤ８３０は実質的に中実軸８２４に沿って整列される。２つのセグメ ントからなるチャンバ８２２ｘおよび８２２ｙが示されているが、チャンバ８２ ２ｘおよび８２２ｙはいずれの適切な形および大きさであってもよい。どの形の チャンバが用いられるかに関係なく、チャンバ８２２ｘおよび８２２ｙは光路長 を安定させこれにより測定信号への動きアーチファクトの影響を低減するように 機能する。

上述のように、プローブ８００は、光検出器８２６をその中に有するチャンバ８ ２２ｘに集光レンズ（図示せず）を加えることによってわずかに変更されてもよ い。規準レンズアセンブリ（図示せず）を、ＬＥＤ８３０をその中に備えるチャ ンバ８２２ｙに加えてもよい。さらに、チャンバ８２２ｘおよび８２２ｙは基部 ８１０ｘおよび８１０ｙの材料でできたシェル（図示せず）を備えて形成されて もよくまたはそれがなくてもよい。チャンバ８２２ｘおよび８２２ｙの各々はそ れぞれチャンバ８２２ｘおよび８２２ｙの上にあるまたはそこに貫入する物質８ ２８のいずれの圧縮可能な部分も支持しかつそれを圧縮から保護するため、物質 ８２８が１つよりも多くの側面で圧縮可能である場合にプローブ８００は特に有 利である。

図２３は、壁９２３を有するチャンバ９２２がエネルギを光検出器９２６の表面 に集中させるまたは「１カ所に集める」ように形成される、この発明の別のプロ ーブ９００の断面図である。開口部９２０は基部９１０に形成され、開口部９２ ０は一般的には円錐形のチャンバ９２２に通じる。基部９１０は、測定が行なわ れるべき物質９２８に隣接して配置され、チャンバ９２２は物質９２８の容易に 圧縮可能ないずれの部分にも直接隣接して配置される。光検出器９２６はチャン バ９２２の中に、典型的にはチャンバ９２８の底部に配置される。発光ダイオー ド９３０は物質９２８の上に配置され、それは一般的には光検出器９２６と反対 側でありかつそれと整列される。

上述のように、物質９２８の一部分は開口部９２０のまわりの領域によって支持 される。さらに、開口部９２０およびチャンバ９２２は十分に幅が広いため、物 質９２８のいずれの容易に圧縮可能な部分も圧縮されずにチャンバ９２２に貫入 し得、これにより物質９２８が動いている間でも、物質９２８のこの部分を圧縮 から保護し得る。これによって、光路長は実質的に安定し、かつ光検出器９２６ で測定された信号の信号対ノイズ比は向上する。

反射性が高い金属のような反射性の物質がチャンバ９２２の壁９２３を覆えば、 プローブ９００で行なわれる測定の信号対ノイズ比はさらに向上する。これによ り、物質９２８によって拡散されかつチャンバ９２２の壁に入射される光は反射 される。円錐形であることによって光は一般的には光検出器９２６に集中する。

光検出器９２６の形に依存して、チャンバ９２２は都合良くは光検出器９２６へ の光の集中を最大限にするように輪郭をつけられてもよい。光検出器９２６が平 坦であれば、チャンバは最も都合良くはその断面が一般的には双曲線状になるよ うに形作られる。しかしながら、製造プロセスのためにしばしば起こるように、 光検出器９２６が球状またはわずかに湾曲していれば、チャンバは最も都合良く はその断面が円錐形であり、かつ湾曲していない壁９２３を備えるように形作ら れる。

この発明のプローブの他の実施例において上で議論したように、プローブ９００ は集光レンズ（図示せず）を含むように変更されてもよい。代替的には、光検出 器９２６の代わりに、ＬＥＤ９３０がチャンバ９２２の中に配置されてもよい。

ＬＥＤがチャンバ９２２の中にあれば、規準レンズアセンブリ（図示せず）はチ ャンバ９２２の中に配置され得る。２つの一般的には円錐形のチャンバを備える ２つの基部９１０は、物質９２８の１つまたは両方の側で使用され得る。２つの 一般的には円錐形のチャンバ９２２が隣接して配置される１つのベース９１０は また反射測定のために使用され得る。さらに、光検出器９２６およびＬＥＤ９３ ０は中実軸９２４に沿って整列される必要はない。

図２４は、この発明のプローブを用いて動きアーチファクトからの干渉を低減し て非観血的な光学測定を行なうことができる１つのシステムのブロック図である 。図２４に示されるシステムはパルスオキシメータであり、ここでは手の指４０ ０が使用され、一方が典型的には赤の波長でありかつ他方が典型的には赤外波長 である異なる波長の２つの測定信号が手の指４２８を交互に通過する。その後、 光検出器４２６で測定された信号は処理され身体に有効な酸素の量を判断する。

これは、酸化されたヘモグロビンおよび脱酸素化されたヘモグロビンの両方から なる血液中の酸化されたヘモグロビンの飽和を見出すことによって評価される。

一方のＬＥＤ４３０ａは赤の波長を放出しかつ他方のＬＥＤ４３０ｂは赤外波長 を放出する２つのＬＥＤ４３０ａおよび４３０ｂは手の指４２８に隣接して配置 される。手の指のプローブ４００は手の指４２８の下に配置され、開口部４２０ およびチャンバ４２２は手の指のパッド４０４と直接隣接して配置される。チャ ンバ４２２の底部４１４の光検出器４２６は、バンドパスフィルタ５４０に接続 される増幅器５３０を含む共通の処理回路の１つのチャネルに接続される。バン ドパスフィルタ５４０は、複数の出力チャネルを有する同期された復調器５５０ に信号を通過させる。１つの出力チャネルは可視波長に対応する信号のためのも のであり、別の出力チャネルは赤外波長に対応する信号のためのものである。

同期された復調器５５０の、可視波長および赤外波長に対応する信号のための出 力チャネルの各々は別々の経路に接続され、各々の経路はさらに処理回路を含む 。各々の経路は、差動増幅器のような直流オフセット除去エレメント５６０およ び５６２、プログラマブル利得増幅器５７０および５７２、ならびにローパスフ ィルタ５８０および５８２を含む。ローパスフィルタ５８０および５８２の各々 の出力は第２のプログラマブル利得増幅器５９０および５９２で増幅され、その 後マルチプレクサ６００に入力される。

マルチプレクサ６００はアナログ／デジタル変換器６１０に接続され、これはマ イクロプロセッサ６２０に接続される。マイクロプロセッサ６２０とマルチプレ クサ６００との間、マイクロプロセッサ６２０とアナログ／デジタル変換器６１ ０との間、ならびにマイクロプロセッサ６２０とプログラマブル利得増幅器５７ ０，５７２，５９０および５９２の各々との間の制御ラインが形成される。マイ クロプロセッサ６２０はさらなる制御ラインを有し、その一つはディスプレイ６ ３０に通じかつ別の一つは２つのＬＥＤ４３０ａおよび４３０ｂを備えるフィー ドバックループに配置されるＬＥＤドライバ６４０に通じる。

ＬＥＤ４３０ａおよび４３０ｂの各々は交互にエネルギを放射し、これは手の指 ４２８によって吸収されかつ光検出器４２６によって受けられる。光検出器４２ ６は、光検出器４２６の表面に当たる光エネルギの強度に対応する電気信号を発 生する。増幅器５３０は処理を容易にするためにこの電気信号を増幅する。その 後バンドパスフィルタ５４０は不必要な高いおよび低い周波数を除去する。同期 された復調器５５０は電気信号を赤および赤外の光エネルギの成分に対応する電 気信号に分離する。直流オフセット除去エレメント５６０および５６２によって 、予め定められ定の吸収を除去する。その後、第１のプログラマブル利得増幅器 ５７０および５７２は操作を容易にするために各々の信号を増幅する。ローパス フィルタ５８０および５８２は各々の信号を積分して不必要な高い周波数の成分 を除去し、かつ第２のプログラマブル利得増幅器５９０および５９２は処理をさ らに容易にするために各々の信号を増幅する。

マルチプレクサ６００は赤および赤外の光エネルギに対応する電気信号の間のア ナログスイッチとして機能し、まず赤の光に対応する信号がアナログ／デジタル 変換器６１０に入ることができるようにし、さらに赤外の光に対応する信号がア ナログ／デジタル変換器６１０に入ることができるようにする。これによって複 数のアナログ／デジタル変換器６１０は必要でなくなる。１９９１年３月７日出 願の「信号処理装置およびその方法（ＳＩＧＮＡＬ　ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ　Ａ ＰＰＡＲＡＴＵＳ　ＡＮＤ　ＭＥＴＨＯＤ）　Ｊと題されかつこの発明と同一譲 受人であるバイタルシグナル社（ＶＩＴＡＬ　５ＩＧＮＡＬＳ、ＩＮｃ、　）　 １．：譲受された米国特許出願連続番号第６６０．０６０号に記載されたような 既知の方法に従って酸素の飽和度を計算するために、アナログ／デジタル変換器 ６１０はマイクロプロセッサ６２０にデータを入力するがその説明は引用により ここに援用される。マイクロプロセッサ６２０は、赤および赤外のチャネルの両 方に関して、主にマルチプレクサ６００、アナログ／デジタル変換器６１０、な らびに第１および第２のプログラマブル利得増幅器５７０，５９０゜５７２およ び５９２を制御する。さらに、マイクロプロセッサ６２０はサーボループのＬＥ Ｄドライバ６４０を介してＬＥＤ４３０ａおよび４３０ｂの強度を制御し、光検 出器４２６で受けられる平均強度を適切な範囲内に維持する。

当業者は、光をより効果的に光検出器に向けるために、この発明のいかなる光学 プローブにおいてもチャンバに集光レンズまたは他の光学要素が加えられてもよ いことがわかるであろう。当業者はさらに、上述のプローブのいずれにおいても 光検出器とＬＥＤとの位置を交換してもよいことがわかるであろう。当業者は、 この発明の光学プローブの基部に形成されるいかなるチャンバの底部も、チャン バによって生じる動きアーチファクトの低減に影響を与えることなく、露出され たままであり、不透明なテープのような材料によって覆われるかまたは基部の材 料でできたシェルによって覆われることができることがわかるであろう。

さらに、当業者は、光検出器およびＬＥＤをプローブの基部に装着することによ ってこの発明のプローブで反射測定ができることがわかるであろう。さらに、当 業者は、１つよりも多い信号が一度に測定され得るように複数のＬＥＤまたは光 検出器をチャンバに装着するかまたは物質に付着することができることがわかる であろう。さらに、当業者は、この発明に従えばその中に検出器またはＬＥＤが 装着されるチャンバを有するいかなる物質も非観血的な吸収（または反射）測定 において動きアーチファクトの影響を低減することがわかるであろう。

この発明のプローブは、伝えられたまたは反射されたエネルギの測定が行なわれ るべきいかなる環境においても使用されることができ、これには手の指、耳朶、 唇または額で行なわれる測定が含まれるがこれらに制限されるわけではない。し たがって、当業者に明らかであろう他の多数の実施例があり、これにはプローブ の形の変更、剛性で弾力のある材料を含むプローブを作る材料の変更、ならびに チャンバの形、寸法および位置の変更が含まれるがそれらに制限されるわけでは ない。さらに、エネルギを検出器に向けるのに役立つようにチャンバは反射性の 物質で全体にまたは部分的にコーティングされてもよい。さらに、この発明のプ ローブは他のタイプのエネルギを測定する際に使用されてもよい。測定の際に最 も有利に利用されるエネルギのタイプに依存して、エネルギのトランスミッタま たはレシーバのタイプは変えられてもよい。この発明は、この発明の意図または 本質的な特徴から外れることなく他の特定の形式で実施されてもよい。説明され た実施例はすべて例示的なためだけのものであってこの発明を制限するものでは ない。したがって、この発明の範囲は上述の説明よりもむしろ添付の請求の範囲 によって示される。請求の範囲と同等のものの意義および範囲内でなされた変更 はすべてこの発明の範囲内に含まれるものとする。

■ Ｆ／Ｇ、９　１−、イ″ 国際調査報告

Claims (31)

【特許請求の範囲】
1. １．エネルギセンサであって、 分析されるべき物質のための支持表面を有するハウジングと、 前記ハウジングの支持表面上に配置される開口部の形状の入口を有するチャンバ とを含み、そのため前記物質は前記開口部を覆いかつ前記開口部のまわりの前記 支持表面によって支持され、さらに 前記チャンバの中に配置され、前記物質の一部分を通過しかつ前記閉口部を介し て前記チャンバに入るエネルギを検出するための検出器を含み、前記検出器は、 前記開口部を覆う前記物質の前記部分が前記物質の前記部分を圧縮し得るいかな る表面とも接触しないような態様で前記チャンバの中に配置され、そのため前記 物質の前記部分が実質的に圧縮されないままである、エネルギセンサ。
2. ２．エネルギを前記物質に向けるためのエネルギ源をさらに含み、前記エネルギ 源は一般的には前記チャンバと反対側に配置される、請求項１に記載のエネルギ センサ。
3. ３．前記チャンバの壁は前記チャンバが一般的には円錐形であるように形成され る、請求項１に記載のエネルギセンサ。
4. ４．前記チャンバは反射性のある壁をさらに含む、請求項３に記載のエネルギセ ンサ。
5. ５．分析されるべき前記物質のための支持表面を有する第２のハウジングを含み 、前記第２のハウジングは前記物質と隣接し、かつ、一般的には前記第１のハウ ジングとは反対側に配置され、 前記第２のハウジングの支持表面上に第２の開口部の形状で入口を有する第２の チャンバを有し、そのため前記物質は前記第２の開口部を覆いかつ前記開口部の まわりの前記支持表面によって支持され、前記光線は前記第２のチャンバの中に 配置される、請求項１に記載のエネルギセンサ。
6. ６．前記ハウジングの支持表面上に配置される第２の開口部の形状の入口を有す る第２のチャンバをさらに含み、前記物質は前記第２の開口部を覆いかつ前記第 ２の開口部のまわりの前記支持表面によって支持され、さらに前記第２のチャン バの中に配置され、前記第２の開口部を介してエネルギを前記物質に入射させる ためのエネルギ源を含み、前記エネルギ源は、前記第２の開口部を覆う前記物質 の前記部分が前記物質の前記部分を圧縮し得るいかなる表面とも接触しないよう な態様で前記第２のチャンバの中に配置され、そのため前記物質の前記部分は実 質的に圧縮されないままである、請求項１に記載のエネルギセンサ。
7. ７．光学センサであって、 分析されるべき物質のための支持表面を有するハウジングと、 前記ハウジングの支持表面上に開口部の形状の入口を有するチャンバとを含み、 そのため前記物質は前記開口部を覆いかつ前記開口部のまわりの前記支持表面に よって支持され、さらに 前記チャンバの中に配置され、前記物質の一部分を通過しかつ前記開口部を介し て前記チャンバに入る光を検出するための検出器を含み、前記検出器は前記開口 部を覆う前記物質の前記部分が前記物質の前記部分を圧縮し得るいかなる表面と も接触しないような態様で前記チャンバの中に配置され、そのため前記物質の前 記部分は実質的に圧縮されないままである、光学センサ。
8. ８．光を前記物質に向けるための光源をさらに含む、請求項７に記載の光学セン サ。
9. ９．前記チャンバは反射性のある壁をさらに含む、請求項７に記載の光学センサ 。
10. １０．光源によって筋肉組織を通して光を当てる（ｔｒａｎｓｉｌｌｕｍｉｎａ ｔｉｏｎ）ことによる光の吸収および光学検出器による光の受取りを感知するた めの装置において、身体の部位の一部分を支持するための支持表面を有する基部 と、 前記基部の支持表面上に開口部の形状の入口を有するチャンバとを含み、そのた め身体の部位の前記部分は前記開口部を覆い、かつ前記開口部のまわりの前記支 持表面によって支持され、さらに、 前記チャンバの中に配置され、身体の部位の前記部分を通過しかつ前記開口部を 介して前記チャンバに入る光を検出するための検出器を含み、前記検出器は前記 開口部を覆う身体の部位の前記部分が前記身体の部位の前記部分を圧縮し得るい かなる表面とも接触しないような態様で前記チャンバに配置され、そのため前記 身体の部位の前記部分は実質的に圧縮されないままである、センサ。
11. １１．光を前記身体の部位に向けるための光源をさらに含む、請求項１０に記載 のセンサ。
12. １２．圧縮可能な物質によって減衰された信号を測定するためのプローブであっ て、 基部と、 前記基部に形成される開口部と、 前記開口部から前記基部に延在するチャンバとを含み、前記チャンバは圧縮可能 な物質と直接隣接して配置され、チャンバ、基部および開口部は、前記開口部に 隣接する圧縮可能な物質の一部分が一般的には圧縮されないままでありかつ前記 開口部のまわりの圧縮可能な物質の一部分は前記基部によって支持されるように 協働し、さらに前記基部の前記チャンバの中に配置される検出器を含み、前記検 出器は前記物質の一部分を介して伝わったエネルギを受けるように配置される、 プローブ。
13. １３．前記検出器は光検出器である、請求項１２に記載のプローブ。
14. １４．前記物質と前記検出器との間の前記チャンバの中に配置される集光レンズ をさらに含む、請求項１３に記載のプローブ。
15. １５．エネルギを物質につ伝えるためのエネルギ源をさらに含む、請求項１２に 記載のプローブ。
16. １６．前記エネルギ源は光学エネルギを放射する、請求項１５に記載のプローブ 。
17. １７．前記チャンバは、 その壁が第１の距離だけ離されて配置される安定化セグメントをさらに含み、前 記安定化セグメントの中央軸は前記安定化セグメントの壁に対して一般的には平 行に延在し、さらに 前記安定化セグメントの近くに配置され、かつその壁が第２の距離だけ離されて 配置される装着セグメントをさらに含み、前記第２の距離は前記第１の距離より も小さく、前記装着セグメントの第２の中央軸は前記第２のセグメントの壁に対 して一般的には平行に延在し、前記第２の中央軸および前記第１の中央軸は一般 的には整列される、請求項１２に記載のプローブ。
18. １８．圧縮可能な物質によって減衰された信号を測定するためのプローブであっ て、 基部と、 前記基部に形成される開口部と、 前記開口部から前記基部に延在するチャンバとを含み、前記チャンバは圧縮可能 な物質に直接隣接して配置され、チャンバ、基部および開口部は、前記開口部に 隣接する圧縮可能な物質の一部分が一般的には圧縮されないままでありかつ前記 開口部のまわりの圧縮可能な物質の一部分が前記基部によって支持されるように 協働し、さらに前記基部の前記チャンバの中に配置され、エネルギを物質に伝え るためのエネルギ源を含む、プローブ。
19. １９．前記源は発光ダイオードである、請求項１８に記載のプローブ。
20. ２０．前記物質と前記源との間の前記チャンバの中に配置される視準レンズアセ ンブリをさらに含む、請求項１８に記載のプローブ。
21. ２１．前記物質の近くに配置される検出器をさらに含み、前記検出器は前記物質 の一部分を介して伝わったエネルギを受けるように配置される、請求項１８に記 載のプローブ。
22. ２２．物質を介して伝えられる光エネルギを測定するための光学プローブであっ て、 一般的には半円筒形でありかつ湾曲した側壁を有する基部を含み、前記基部には 厚みがあり、さらに前記基部の中に配置される開口部と、 前記基部の厚みのかなりの部分を通って前記開口部から前記基部に延在するチャ ンバとを含み、前記物質は前記開口部およびチャンバに隣接して配置され、さら に前記チャンバの中に配置される光検出器を含む、光学プローブ。
23. ２３．前記物質と前記光検出器との間の前記チャンバの中に配置される集光レン ズをさらに含む、請求項２２に記載の光学プローブ。
24. ２４．前記基部と反対側に配置される発光ダイオードをさらに含み、これは前記 発光ダイオードから放射される光エネルギのかなりの部分が物質を介して伝えら れかつ光検出器で受けられるように前記光検出器と実質的に整列される、請求項 ２２に記載の光学プローブ。
25. ２５．物質によって減衰された電磁エネルギを測定するための光学プローブであ って、 厚みのある基部を含み、前記基部は前記物質と隣接して配置され、 前記基部に開口部を含み、前記開口部は実質的に前記基部の厚みを通って延在す るチャンバに通じ、前記開口部およびチャンバは十分に幅が広いため前記物質の 一部分はチャンバに貫入し得、これにより圧縮による物質の摂動を最小限にし、 さらに 前記チャンバの中に配置されかつ前記チャンバに貫入しているかもしれない前記 物質の前記部分から分離される光検出器を含み、前記光検出器は前記物質を介し て伝えられる光エネルギを受ける、光学プローブ。
26. ２６．前記チャンバと反対側に配置される発光ダイオードをさらに含み、前記ダ イオードは光エネルギを前記物質に入射させる、請求項２５に記載の光学プロー ブ。
27. ２７．非観血的な生理学的測定において利用するための光学プローブであって、 そのいくらかの部分が容易に圧縮可能である、患者の身体の一部分によってエネ ルギが吸収され、 その側壁が湾曲して半円筒形を形成する基部を含み、前記身体の部分は、前記側 壁が一般的には身体の部分のまわりで湾曲するように前記基部に隣接して配置さ れ、前記基部に開口部を含み、開口部はチャンバに通じ、前記チャンバは前記開 口部に直接隣接する安定化セグメントと前記安定化セグメントに直接隣接する遷 移セグメントと前記遷移セグメントに直接隣接する装着セグメントとを有し、前 記安定化セグメントは一般的には円筒形でありかつ安定化セグメント断面直径を 有し、前記装着セグメントは一般的には円筒形でありかつ装着セグメント断面直 径を有し、前記装着セグメントの断面直径は前記安定化セグメントの断面直径よ りも小さく、前記遷移セグメントは可変長の遷移セグメント断面直径を有し、こ れは前記安定化セグメントの直径と前記装着セグメントの直径との間で変化し、 さらに 前記装着セグメントの中に配置される光検出器を含む、光学プローブ。
28. ２８．一般的には前記光検出器と反対側に配置されかつ前記身体の部分の近くに 装着される、発光ダイオードをさらに含む、請求項２７に記載の光学プローブ。
29. ２９．集光レンズは前記チャンバの前記遷移セグメントの中に保持される、請求 項２７に記載の光学プローブ。
30. ３０．信号を獲得するための方法であって、エネルギを物質に伝えるステップと 、 前記物質を基部に形成される開口部に隣接して配置するステップとを含み、前記 開口部はチャンバに通じ、そのため前記基部、開口部およびチャンバは前記開口 部に直接隣接しかつそれを覆う物質の一部分が実質的に摂動されないままである ような態様で前記物質を支持するように協働し、さらに 減衰された信号を前記チャンバの中の検出器で受けるステップを含み、前記検出 器は前記物質から窪んだところにある、方法。
31. ３１．分析されるべき物質のための支持表面を有するハウジングと、 前記ハウジングの支持表面上に配置される第１の開口部の形状の入口を有する第 １のチャンバとを含み、そのため前記物質の第１の部分は前記開口部を覆いかつ 前記開口部のまわりの前記支持表面によって支持され、さらに前記ハウジングの 支持表面上に配置される第２の開口部の形状の入口を有する第２のチャンバを含 み、そのため前記物質の第２の部分は前記第２の開口部を覆いかつ前記第２の開 口部のまわりの前記支持表面によって支持され、前記第２の開口部は前記第１の 開口部の近くに配置され、さらに 前記第１の開口部を介してエネルギを前記物質に伝えるためのエネルギ源を含み 、前記源は、前記第１の開口部を覆う前記物質の前記第１の部分が前記物質の前 記第１の部分を圧縮し得るいかなる表面とも接触しないような態様で配置される 前記第１のチャンバに配置され、そのため前記物質の前記第１の部分は実質的に 圧縮されないままであり、さらに 前記第２の開口部を通るエネルギを検出するための検出器を含み、前記エネルギ は前記物質から反射されたものであり、前記検出器は、前記第２の開口部を覆う 前記物質の前記第２の部分が前記物質の前記第２の部分を圧縮し得るいかなる表 面とも接触しないような態様で配置される前記第２のチャンバに配置され、その ため前記物質の前記第２の部分は実質的に圧縮されないままである、エネルギセ ンサ。