本申請(qǐng)總體涉及測(cè)量患者的脈搏率和血氧飽和度(SpO₂)的指示。其具體結(jié)合提供脈搏血氧測(cè)定(oximetry)的光傳感器應(yīng)用。光學(xué)源包括放大的發(fā)光出口同時(shí)具有低度的厚度和高度的柔性以允許光學(xué)源關(guān)于患者的靶標(biāo)組織的定位并且將尤其參考其進(jìn)行描述。然而，應(yīng)理解，其還應(yīng)用于其他情形而不必限于上述應(yīng)用。

背景技術(shù)：

脈搏血氧測(cè)定已經(jīng)變?yōu)榕R床實(shí)踐中的護(hù)理的標(biāo)準(zhǔn)。其提供關(guān)于患者的脈搏率和SpO₂的非常重要的信息的連續(xù)非侵入式讀出。

在脈搏血氧測(cè)定中，紅光和紅外光穿過(guò)組織并且由光檢測(cè)器拾取。心臟脈搏率從由搏動(dòng)的動(dòng)脈血體積引起的搏動(dòng)光信號(hào)導(dǎo)出?；诩t色和紅外信號(hào)處的脈沖幅度的比率，基于氧合血紅蛋白與去氧血紅蛋白之間的顏色的差異來(lái)完成氧合的測(cè)量。

然而，測(cè)量技術(shù)的精度是有限的，其對(duì)可用靶標(biāo)組織測(cè)量位點(diǎn)施加了限制，并且能夠引起不可靠讀數(shù)。存在脈搏血氧測(cè)定的四個(gè)重要限制方面：(1)由于大的動(dòng)脈或不均勻脈管床的存在的SpO₂讀數(shù)的敏感性；適配到人體內(nèi)部和外部上的窄空間中的脈搏血氧計(jì)探頭的大尺寸；(3)體積描記信號(hào)和SpO₂讀數(shù)對(duì)傳感器的接觸壓力的敏感性；以及(4)由于組織上的延長(zhǎng)接觸壓力點(diǎn)的不舒服的發(fā)生。

首先，組織中的大的動(dòng)脈或不均勻脈管的存在能夠顯著降低脈搏血氧測(cè)定的準(zhǔn)確度。這些較大的脈管關(guān)于脈搏血氧計(jì)的源和探測(cè)器的確切位置很大程度上取決于傳感器放置，并且還從患者到患者變化。這些因子降低脈搏血氧計(jì)的準(zhǔn)確度和精度。當(dāng)前商業(yè)傳感器被應(yīng)用到靠近與皮膚表面的不存在大的動(dòng)脈的身體部分(例如，手指、耳垂、耳康、眼眉緊上方的區(qū))。具有大的動(dòng)脈的區(qū)(諸如太陽(yáng)穴和耳道)不適于SpO₂測(cè)量，因?yàn)榇蟮膭?dòng)脈的存在能夠使脈搏血氧計(jì)的全局校準(zhǔn)失效。

不均勻脈管限制將粘膜組織用于脈搏血氧測(cè)定。粘膜組織缺少表皮和真皮，這是光學(xué)缺點(diǎn)，因?yàn)楸砥ず?或真皮層將在光可能遇到任何較厚血管之間將光勻化。一個(gè)非常感興趣的粘膜位點(diǎn)將是鼻中隔，因?yàn)槠湓诜浅Ｌ撊醯幕颊咧械某掷m(xù)灌注性質(zhì)。然后，靠近于組織表面的較大動(dòng)脈的存在使得測(cè)量不可靠。

第二，薄光學(xué)源和檢測(cè)器將使得脈搏血氧計(jì)能夠被設(shè)置在窄空間(例如，鼻孔、眼鏡的鼻墊、耳后等)中。例如，中隔和鼻孔的其他側(cè)指間的空間能近似為2mm。

第三，SpO₂測(cè)量對(duì)于通過(guò)傳感器到組織的施加的接觸力非常敏感。光傳感器需要溫和地施加最小水平的壓力，以針對(duì)可靠SpO₂測(cè)量移除靜脈搏動(dòng)。然而，患者移動(dòng)常常導(dǎo)致接觸壓力的波動(dòng)，從而導(dǎo)致不可靠測(cè)量結(jié)果。當(dāng)前脈搏血氧計(jì)的剛度誘發(fā)接觸壓力對(duì)患者的移動(dòng)的強(qiáng)敏感度。例如，中隔不能夠容易地變形，同時(shí)在每個(gè)患者中，中隔可以具有不同曲率或形狀。剛性光接觸將使得測(cè)量結(jié)果對(duì)運(yùn)動(dòng)高度敏感。

第四，當(dāng)前脈搏血氧計(jì)的剛度引起患者不舒服。由于傳感器的剛度，患者的組織變形，使得其均勻地觸碰剛性光傳感器，而不管任何組織表面不規(guī)則彎曲。然而，延長(zhǎng)的組織變形引起不舒服，并且在嚴(yán)重情況下，引起組織壞死。同樣，如果組織(例如，鼻中隔)由于其剛度而不能夠變形，則組織與傳感器之間的連接將最可能不良好匹配，引起增加的壓力接觸和不舒服。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本申請(qǐng)?zhí)峁┬碌牟⑶腋倪M(jìn)的方法和系統(tǒng)，其克服以上問(wèn)題和其他問(wèn)題。

針對(duì)大動(dòng)脈問(wèn)題的一種解決方案能夠是使得源的面積比血管的最大尺寸大得多。由血管對(duì)主導(dǎo)光路徑的阻擋從而被防止，因?yàn)橹鲗?dǎo)光路徑是空間分布的并且將總是形成在任何較大的血管周圍。然而，用于脈搏血氧計(jì)的典型光源(即，LED)通常小得多(～100微米)。該問(wèn)題利用放置在LED前面的剛性光擴(kuò)散材料來(lái)解決，以擴(kuò)大光被發(fā)射的空間區(qū)域。

光照的擴(kuò)大的區(qū)難以與窄空間/腔組織組合，因?yàn)閿U(kuò)散材料的額外層引起額外厚度。例如，如果期望傳感器具有擁有10mm的直徑的區(qū)的光照，則需要5mm的額外層以實(shí)現(xiàn)該尺寸，從而限制傳感器在身體的約束空間中的傳感器的應(yīng)用性?？朔搯?wèn)題的一種方法在顯示制作中已知，其中，LED被放置在平面波導(dǎo)的側(cè)面，并且光被散射出波導(dǎo)(參見(jiàn)美國(guó)專利No.3871747)。然而，這樣的波導(dǎo)并不在與人類組織的直接接觸中工作良好，因?yàn)槿祟惤M織具有比空氣(即，顯示的向外耦合介質(zhì))更高的折射率。因此，光太快地被耦合出波導(dǎo)，導(dǎo)致光到組織中的差的向外耦合。

光照的放大的區(qū)還難以與不均接觸壓力問(wèn)題和患者不舒服問(wèn)題組合。如果剛性光學(xué)源被放大，則組織變形的程度也將成比例地增加。如果組織幾何結(jié)構(gòu)并不互補(bǔ)傳感器的幾何結(jié)構(gòu)，則存在對(duì)應(yīng)用的壓力的敏感性和患者和傳感器運(yùn)動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)。傳感器也將非常不舒服，因?yàn)椴痪鶆驊?yīng)用的壓力。例如，對(duì)著彎曲鼻中隔按壓的固體平面結(jié)構(gòu)對(duì)于患者將感受高度不舒服。

根據(jù)一個(gè)方面，提供了一種用于將光引導(dǎo)到患者的靶標(biāo)的光學(xué)源。所述光學(xué)源包括：至少一個(gè)光源，其被配置為發(fā)射紅光和紅外光。所述至少一個(gè)光源被嵌入在柔性光導(dǎo)薄板內(nèi)。光分布器與所述至少一個(gè)光源間隔開(kāi)。所述光分布器包括光學(xué)地耦合到所述柔性光導(dǎo)薄板的發(fā)光表面和至少一個(gè)光接收表面。所述光分布器被配置為將所發(fā)射的紅光的至少部分和所發(fā)射的紅外光的至少部分放出到靶標(biāo)中。

根據(jù)另一方面，一種用于利用紅光和紅外光對(duì)靶標(biāo)進(jìn)行光照的方法，包括所述方法包括將光學(xué)源定位為至少鄰近于所述靶標(biāo)。從至少一個(gè)光學(xué)源發(fā)射紅光和紅外光中的每個(gè)。沿柔性光導(dǎo)薄板引導(dǎo)所述紅光的至少部分和所述紅外光的至少部分。經(jīng)由緊靠所述靶標(biāo)的至少部分的柔性發(fā)光表面將所述紅光的至少部分和所述紅外光的至少部分引導(dǎo)到所述靶標(biāo)中。

根據(jù)另一方面，提供了一種用于將光引導(dǎo)到患者的靶標(biāo)的光學(xué)源。所述光學(xué)源包括：至少一個(gè)光源，其被配置為發(fā)射紅光和紅外光。光導(dǎo)薄板被模塑于所述至少一個(gè)光源的至少部分周圍。所述光導(dǎo)薄板被配置為引導(dǎo)發(fā)射的紅光的至少部分和發(fā)射的紅外光的至少部分。包覆層被設(shè)置在所述光導(dǎo)薄板的至少部分上，所述包覆層被配置為反射所發(fā)射的紅光的至少部分和所發(fā)射的紅外光的至少部分，并且在所述光導(dǎo)薄板中保留所發(fā)射的紅光和紅外光。出口被設(shè)置在所述光導(dǎo)薄板的不與所述包覆層接合的部分上。所述出口由所述包覆層的至少部分圍繞。所述開(kāi)口被配置為朝向靶標(biāo)發(fā)射紅光和紅外光。

一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于在靶標(biāo)組織中存在大動(dòng)脈和/或不均勻脈管時(shí)提供脈搏率和SpO₂的準(zhǔn)確讀數(shù)。

另一優(yōu)點(diǎn)在于在窄靶標(biāo)組織中放置脈搏血氧計(jì)。

另一優(yōu)點(diǎn)在于關(guān)于彎曲靶標(biāo)組織放置脈搏血氧計(jì)。

另一優(yōu)點(diǎn)在于增加的患者舒適性。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在閱讀和理解了以下詳細(xì)描述后將意識(shí)到本發(fā)明的另外的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

本申請(qǐng)可以采取各種部件和各部件的布置的形式，并且可以采取各種步驟和各步驟安排的形式。附圖僅處于圖示優(yōu)選實(shí)施例的目的，并且不應(yīng)被解釋為限制本發(fā)明。

圖1圖示了鄰近靶標(biāo)組織定位的光學(xué)源。

圖2是與脈搏血氧計(jì)一起使用的圖1的光學(xué)源的分解圖示；

圖3是在組裝配置中的圖2的光學(xué)源的透視視圖；

圖4是沿圖3中的線4-4所取的截面視圖；

圖5A-5D是與脈搏血氧計(jì)一起使用的光學(xué)源的備選實(shí)施例的圖示；并且

圖6是圖示從光學(xué)源的靶標(biāo)組織的光的引導(dǎo)的示范性流程圖。

具體實(shí)施方式

本申請(qǐng)涉及用于脈搏血氧計(jì)1的光學(xué)源10的系統(tǒng)和方法。參考圖1，光學(xué)源10被配置為與被定位在靶標(biāo)組織上或靶標(biāo)組織附近的脈搏血氧計(jì)1的光接收設(shè)備11一起使用。如本文圖示的，術(shù)語(yǔ)“靶標(biāo)組織”涉及任何期望靶標(biāo)組織例如，(中隔、鼻外部、鼻內(nèi)部、鼻孔內(nèi)部、手指、耳垂、耳鼓(ear conga)、耳后方、耳內(nèi)、眼眉上方的區(qū)、眼眶中、食道、口腔黏膜、顱骨、前額上等)。光學(xué)源10(并且任選地，光接收設(shè)備11)是空間延伸、薄和柔性的。光學(xué)源10(并且任選地，光接收設(shè)備11)的空間延伸的維度允許脈搏血氧計(jì)在不均勻和大的搏動(dòng)動(dòng)脈的存在下獲得指示患者的生命體征(例如，脈搏率、SpO₂等)的準(zhǔn)確讀數(shù)，同時(shí)減少使用期間的潛在位移的可能性。光學(xué)源10(并且任選地，光接收設(shè)備11)的小的厚度使得脈搏血氧計(jì)能夠在靶標(biāo)組織的約束邊界中。光學(xué)源10的柔性使得脈搏血氧計(jì)能夠在彎曲靶標(biāo)組織中，并且?guī)椭苊鈮毫c(diǎn)和不舒服。光學(xué)源10(并且任選地，光接收設(shè)備11)的柔性也實(shí)現(xiàn)每個(gè)患者上的均勻、最小壓力接觸，以測(cè)量SpO₂值。如本文使用的，術(shù)語(yǔ)“柔性”和其變型指代具有相對(duì)于中隔和光學(xué)源10(并且任選地，光接收設(shè)備11)被配置為對(duì)著其設(shè)置的其他組織的低硬度值的元件或結(jié)構(gòu)的特性。

參考圖2，一個(gè)實(shí)施例的光學(xué)源10包括至少一個(gè)光源12、電子器件14的集合、柔性光分布器16、柔性光導(dǎo)薄板18、柔性殼體20以及柔性光吸收材料22。所述至少一個(gè)光源12被配置為發(fā)射紅光和紅外光。在一個(gè)范例中，所述至少一個(gè)光源12能夠包括LED的至少一個(gè)對(duì)，其被配置為發(fā)射紅光的第一LED 12’和被配置為發(fā)射紅外光的第二LED 12”。如圖2所示，至少一個(gè)光源12包括第一LED 12’和第二LED 12”的兩個(gè)對(duì)。將意識(shí)到，光學(xué)源10能夠包括相等數(shù)量的第一LED 12’和第二LED 12”。圖示的實(shí)施例中的第一LED 12’和第二LED 12”被布置在基本矩形配置中。然而，第一LED 12’和第二LED 12”能夠被布置在不同配置(例如，圓形)中。

至少一個(gè)第二光源12可操作地連接到電子器件14的集合。電子器件14提供用于光學(xué)源10的電路部件(例如，電路板、接觸線等)。如圖2所示，第一LED 12’被定位為鄰近電子器件14的第一端24處的第二LED 12”。然而，將意識(shí)到，第一LED 12’能夠被定位在電子器件14的第一端24處，并且第二LED 12”能夠被定位在電子器件14的第二端26處。電子器件14包括由柔性材料(例如，聚醚、酮醚、聚酰亞胺、透明傳導(dǎo)聚酯、薄金屬等)制成的電子電路，從而允許光學(xué)源10適應(yīng)于靶標(biāo)組織的彎曲。

柔性光分布器16被配置為發(fā)送和散射從至少一個(gè)光源12朝向組織發(fā)射的紅光和紅外光中的每個(gè)。光分布器16將來(lái)自至少一個(gè)光源12的發(fā)射的紅光和紅外光向外耦合，作為彌散光的均勻源，如下面更詳細(xì)描述的。光分布器16具有發(fā)光表面28、部分反射表面30以及至少一個(gè)光透射表面32，其例如與光導(dǎo)薄板18光學(xué)連接。反射顆粒34例如(TiO₂顆粒)懸浮在光分布器中6中。反射顆粒34能夠是微米顆粒或納米顆粒。例如，每個(gè)反射顆粒34能夠具有從大約0.2微米到10微米的范圍的直徑。在一個(gè)范例中，光分布器16能夠被配置使得反射顆粒34空間變化，具有更遠(yuǎn)離至少一個(gè)光源12的較高密度和更靠近至少一個(gè)光源的較低密度，形成光反射梯度，從而創(chuàng)建從發(fā)光表面23起具有選定的均勻性的的光分布。

光分布器16具有從大約10微米到大約2毫米的范圍的厚度。在一個(gè)范例中，光分布器16具有大約10毫米的厚度。光分布器16具有大約1cm²的表面積；盡管光分布器能夠具有大約1mm²的表面積。光分布器16被圖示為正方形；然而，其他形狀是可能的(例如，矩形、圓形、橢圓、n邊形)。在一些范例中，光分布器16能夠具有漸縮的配置，從而增加向外耦合光的均勻性。在備選實(shí)施例中，部分反射層30能夠被粗糙化為包括孔或微凹的陣列，其填充有相比于光導(dǎo)薄板18的材料(例如，樹脂)具有不同的折射率的彈性材料，以實(shí)現(xiàn)均勻光學(xué)耦合。

光導(dǎo)薄板18被配置為傳導(dǎo)從至少一個(gè)光源12發(fā)射的紅光和紅外光，并且充當(dāng)至少一個(gè)光源12與光分布器16之間的光導(dǎo)。光導(dǎo)薄板18由彈性體(例如，硅膠)制成。光導(dǎo)薄板18模塑于至少一個(gè)光源12與電子器件14周圍，使得至少一個(gè)光源和電子器件嵌入在光導(dǎo)薄板內(nèi)。如圖2所示，光導(dǎo)薄板18完全包圍所述至少一個(gè)光源12和所述電子器件14。在一個(gè)范例中，光分布器16和光導(dǎo)薄板18是兩個(gè)分離的元件，其中，光導(dǎo)薄板18光學(xué)耦合到光分布器16的緊靠邊緣，在另一范例中，光分布器16和光導(dǎo)薄板18集成地形成在一起。在一些實(shí)例中，光學(xué)耦合膠(未示出)被用于改進(jìn)與靶標(biāo)組織的光學(xué)耦合。一旦被模塑，電子器件14的第一端26就被封裝在光導(dǎo)薄板18的第一端38中，并且電子器件的第二端28就被封裝在光導(dǎo)薄板的第二端40中。光導(dǎo)薄板18具有與光分布器16大約相同的厚度。將意識(shí)到，光導(dǎo)薄板18的厚度能夠變化，以增加從光分布器16向外耦合的光的均勻性。例如，光導(dǎo)薄板18的厚度能夠在其鄰近至少一個(gè)光源12的第一端38和第二端40中的一個(gè)或兩者處減小。

柔性殼體20被配置為支持和支撐至少一個(gè)光源12、電子器件14、光分布器16、光導(dǎo)薄板18以及光吸收材料22。光導(dǎo)薄板18被覆蓋有白覆蓋材料36(例如，具有高密度TiO₂納米顆粒的硅膠)，其反射(即，阻擋)發(fā)射的紅光和紅外光。白覆蓋材料36也不透明以確保紅光和紅外光被散射到光從其朝向靶標(biāo)材料均勻地散射的光分布器16的方向中。在一個(gè)范例中，白覆蓋材料36阻擋從至少一個(gè)光源12到靶標(biāo)組織的任何直接光路徑，從而增加光學(xué)源10的幾何均勻性。通過(guò)保持發(fā)射的紅光和紅外光在光導(dǎo)薄板18內(nèi)，直到發(fā)送到光分布器16中，來(lái)自發(fā)光表面28的向外耦合的光是均勻的。

殼體20包括基底42和互補(bǔ)的蓋44?；?2和蓋44均有柔性不透明彈性體材料(例如，具有高密度TiO₂納米顆粒的硅膠)制成，以用于定位鄰近彎曲靶標(biāo)組織的光學(xué)源10。基底42和蓋44具有大約2cm的長(zhǎng)度和大約1cm的寬度。將意識(shí)到，基底42和蓋44能夠具有任意適當(dāng)?shù)某叨?，以定位鄰近窄?或彎曲靶標(biāo)組織的光學(xué)源10。基底42包括沿著其周界延伸的側(cè)壁46。側(cè)壁46包圍光導(dǎo)薄板18。蓋44包括開(kāi)口或出口48。開(kāi)口48具有對(duì)應(yīng)于光分布器16的長(zhǎng)度和寬度的長(zhǎng)度和寬度。殼體20具有發(fā)射內(nèi)部表面以將紅光和紅外光反射回到光導(dǎo)薄板18和光分布器16內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，殼體20是薄包覆層，例如箔或噴繪。

光吸收材料20被配置為吸收散射的紅光的至少部分和散射的紅外光的至少部分。光吸收材料22由柔性材料制成，其吸收紅光和紅外光兩者(例如，黑)。光吸收材料22緊靠光分布器16和光導(dǎo)材料18的下表面的部分。光吸收材料22被整形為改進(jìn)從光分布器16的發(fā)光表面28發(fā)射的紅光和紅外光的均勻性。因?yàn)楦喙廒呌卩徑谶吘壊⑶以诟拷辽僖粋€(gè)光源12的區(qū)域中被發(fā)射，因此光吸收材料22實(shí)質(zhì)上圍繞光分布器16的周長(zhǎng)。光吸收材料22具有鄰近至少一個(gè)光源12的至少一個(gè)延長(zhǎng)的區(qū)50，以用于吸收從其發(fā)射的紅光和紅外光的部分。光導(dǎo)薄板18能夠被模塑到光吸收材料22。備選地，蓋44能夠在光分布器16下方的區(qū)中并且光導(dǎo)薄板18的鄰近邊緣被著色(例如，噴繪)。在另一實(shí)施例中，光分布器16和光導(dǎo)薄板18的下側(cè)利用光吸收材料或顆粒的圖案選擇性變暗或灌注。

參考圖3，現(xiàn)在將描述光學(xué)源10的組件。一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)線52被連接到電子器件14。至少一個(gè)光源12可操作地連接到電子器件14(例如，通過(guò)焊接或焊合)。光導(dǎo)薄板18被模塑在至少一個(gè)光源12、電子器件14、光分布器16的至少部分和光吸收材料22周圍。在一個(gè)實(shí)施例中，光導(dǎo)薄板18被放置在殼體20的基底部分42內(nèi)，并且蓋44然后與基底42接合。在一個(gè)范例中，蓋44是與基底42卡扣。在另一范例中，蓋44和基底42通過(guò)夾鉗、磁體、鉤等連接在一起。在另一實(shí)施例中，基底42和蓋44是整體包覆層。當(dāng)蓋44連接到基底42時(shí)，開(kāi)口48圍繞發(fā)光表面28的周界。在一個(gè)范例中，發(fā)光表面28和蓋44合作，以形成光學(xué)源10的平坦表面。在另一實(shí)施例中，光導(dǎo)薄板18被形成有用于光分布器16的開(kāi)口(未示出)并且然后，光分布器被插入以光耦合膠(未示出)或開(kāi)口中的其他耦合劑。

一旦被組裝，一個(gè)實(shí)施例中，光學(xué)源10可以具有大約2cm的長(zhǎng)度、大約1cm的寬度和大約0.5-1mm的厚度。光學(xué)源10的相同厚度有利地允許光學(xué)源被定位在窄靶標(biāo)組織內(nèi)。將意識(shí)到，光學(xué)源10的尺度能夠變化，使得光學(xué)源能夠被定位在任何其他期望靶標(biāo)組織中。在一些實(shí)例中，開(kāi)口48居中定位在蓋44中。例如，開(kāi)口48的寬度跨蓋44的寬度，并且開(kāi)口的長(zhǎng)度將蓋劃分為兩個(gè)相等的不透明部分。將意識(shí)到，開(kāi)口48能夠被定位為偏移蓋44的中心。在另一實(shí)施例中，光分布器16和光導(dǎo)薄板18被模塑為一體的構(gòu)造。反射顆粒34優(yōu)選地設(shè)置為遠(yuǎn)離至少一個(gè)光源12和鄰近開(kāi)口48的中心。

光學(xué)源10還具有高度的柔性。有利地，電子器件14、光分布器16、光導(dǎo)薄板18、殼體20以及光吸收材料20由具有低硬度和剛度的彈性材料(例如，硅膠)制成；但是能夠使用另一彈性材料。光學(xué)源10的柔性允許光學(xué)源符合其遇到的人類身體的任何形狀或輪廓，從而確保與靶標(biāo)組織的最優(yōu)接觸同時(shí)使與靶標(biāo)組織的接觸壓力均勻化。在大約15毫米的跨度上測(cè)量的0.005N/mm到0.5N/mm的硬度產(chǎn)生好的結(jié)果。硬度能夠由硅膠的選擇和柔性電子結(jié)構(gòu)的厚度來(lái)定制。此外，光學(xué)源10的融合減少靶標(biāo)組織上的接觸壓力，從而增加患者的舒適度。

參考圖4，光學(xué)源10被配置為將光引導(dǎo)到靶標(biāo)組織中。光導(dǎo)薄板18完全被包圍在殼體20內(nèi)。光分布器16基本上居中于殼體20內(nèi)。光分布器16的發(fā)光表面20是具有蓋44的頂部表面的大致平面。包括第一LED 12’和第二LED 12”的第一對(duì)被定位在殼體20的第一端40處，并且包括第一LED 12’和第二LED 12”的第二對(duì)被定位在殼體的第二端42處。圍繞第一LED 12’的光導(dǎo)薄板18形成在LED和光分布器16之間。

當(dāng)紅光和紅外光從第一LED 12’和第二LED 12”發(fā)射時(shí)，光導(dǎo)薄板18通常在發(fā)光方向上引導(dǎo)光，所述發(fā)光方向基本上平行于發(fā)光表面28(圖1所示)。如圖4所示，發(fā)光方向是水平方向。發(fā)射的紅光的至少部分和發(fā)射的紅外光的至少部分接觸光導(dǎo)薄板18。在接觸時(shí)光導(dǎo)薄板18通常使光偏轉(zhuǎn)離開(kāi)殼體20并且基本上進(jìn)入發(fā)光方向中(示出為光射線2)。紅光的一部分和紅外光的一部分由光吸收材料22吸收(示出為光射線3)。例如，光吸收材料22被定位在光分布器16下方，使得均勻光束從發(fā)光表面發(fā)射。通過(guò)光吸收材料22的吸收的光并不接觸光分布器16的光透射表面32。未被吸收的紅光的部分和紅外光的部分接觸光透射表面32并且進(jìn)入光分布器16(例如，光射線1和2)。將意識(shí)到，由光分布器16接收的光已經(jīng)由光導(dǎo)薄板18偏轉(zhuǎn)。光由薄的多個(gè)光透射表面32接收，以照射光分布器16。由光分布器16接收的光接觸定位在其內(nèi)的反射顆粒34。反射顆粒34將光重新引導(dǎo)在基本上垂直于發(fā)光方向的耦合方向上。如圖4所示，耦合方向是垂直方向。紅光和紅外光朝向靶標(biāo)組織向外耦合，以由脈搏血氧計(jì)1(參加圖11)的光接收設(shè)備11接收。有利地，在紅光和紅外光的方向上的垂直變化增加朝向靶標(biāo)組織的向外耦合的光的均勻性。

參考圖5A-5D，與脈搏血氧計(jì)的光接收結(jié)構(gòu)(未示出)一起使用的光學(xué)源54被提供用于測(cè)量指示患者脈搏率和SpO₂的信息。除非下面指定，光學(xué)源54的元件被配置為基本上類似于上面描述的光學(xué)源10的元件。為了方便，省略光學(xué)源10與光學(xué)源54之間共同的元件的重復(fù)描述。

光學(xué)源54包括至少一個(gè)光源56、光導(dǎo)薄板58、包覆層60以及出口或開(kāi)口62。在一個(gè)范例中，至少一個(gè)光源56能夠包括光纖的至少一個(gè)對(duì)，其具有被配置為發(fā)射紅光的第一光纖56’和被配置為發(fā)射紅外光的第二光纖56”。備選地，至少一個(gè)光源56能夠被配置為發(fā)射紅光和紅外光中的每個(gè)的單條光纖。如圖5A和5B所述，至少一個(gè)光源56包括第一光纖56’和第二光纖56”的一個(gè)對(duì)。將意識(shí)到，光學(xué)源54包括任何數(shù)量的第一光纖56’和第二光纖56”的一個(gè)對(duì)。光纖56’和56”包括粗糙化部分64以朝向出口62發(fā)射紅光和紅外光。例如，粗糙化部分64由噴砂形成。粗糙化部分的硬度朝向光纖56’和56”的端部增加，以確保沿光纖的長(zhǎng)度的均勻光強(qiáng)度。參考圖5C和5D，光學(xué)源54包括具有粗糙化部分64的單條光纖56’，其被引導(dǎo)通過(guò)光分布器16的部分。通過(guò)將光纖56’引導(dǎo)通過(guò)光分布器58，向外耦合的光的均勻性增加。

返回參考圖5A和5B，光導(dǎo)薄板58被模塑在光纖56’和56”周圍，使得光纖嵌入在光導(dǎo)薄板的部分中。在該實(shí)施例中，上面描述的光分布器16與光導(dǎo)薄板58集成地形成。換言之，光導(dǎo)薄板58包括光分布器16和發(fā)光薄板58(上面描述的)的特性。優(yōu)選地，光導(dǎo)薄板58(如光分布器16)具有在大約15毫米的跨度上測(cè)量的小于0.5N/mm的硬度。如圖5A和5B所示，光纖56’和56”被設(shè)置在光導(dǎo)薄板58的第一端66處。光導(dǎo)薄板58由具有低剛度值的彈性材料(例如，硅膠)形成，從而提供具有高柔性水平的光學(xué)源54。光導(dǎo)薄板58是透明的以用于引導(dǎo)朝向靶標(biāo)組織的發(fā)射的紅光和紅外光。光導(dǎo)薄板58具有大約2cm的長(zhǎng)度和大約1cm的寬度。光導(dǎo)薄板58具有大約10微米到大約2毫米的厚度。光導(dǎo)薄板58的厚度能夠變化(例如，在至少一個(gè)光源56的位置處)，以增加向外耦合的光的強(qiáng)度。在備選實(shí)施例中，光導(dǎo)薄板58能夠包括嵌入在其中的擴(kuò)散介質(zhì)，諸如發(fā)射顆粒34，以用于發(fā)射的紅光和紅外光的均勻向外耦合。

光導(dǎo)薄板58被包覆有包覆層60，其由非透明擴(kuò)散或反射材料制成并且能夠包括反射顆粒(例如，TiO₂)，以用于擴(kuò)散地反射發(fā)射的紅光和發(fā)射的紅外光。包覆層60基本上圍繞光導(dǎo)薄板58，除了包括出口62的光導(dǎo)薄板的部分。換種說(shuō)法，出口62被定義為不由包覆層60圍繞的光導(dǎo)薄板58的部分。

出口62被配置為將發(fā)射的光放出到靶標(biāo)組織中。如圖5A和5B所示，出口62被定位在光導(dǎo)薄板58的相對(duì)第二端68。出口62是圓形的；然而，出口能夠具有任何合期望的形狀。出口62例如具有大約9mm的直徑。然而，將意識(shí)到，出口62能夠具有任何適當(dāng)?shù)某叽?，以從光分布器朝向靶?biāo)組織反射光。

當(dāng)紅光和紅外光從光纖56’和56”發(fā)射時(shí)，發(fā)射的光在發(fā)光方向上被引導(dǎo)朝向出口62(在圖5A和5B中圖示為垂直方向)。發(fā)射的光的部分接觸包覆層60，其將光通常漫反射到發(fā)光方向上。當(dāng)發(fā)射的紅光和紅外光到達(dá)出口62時(shí)，包覆層60不存在以發(fā)射光。因此，光被從光導(dǎo)薄板58發(fā)射出，進(jìn)入到緊靠靶標(biāo)組織和光接收設(shè)備(未示出)中。

參考圖6，描述了朝向患者的靶標(biāo)組織引導(dǎo)光的方法70。方法70包括以下步驟：提供光學(xué)源(步驟72)；將光學(xué)源定位為至少鄰近于，或接觸靶標(biāo)組織(步驟74)；從光學(xué)源發(fā)射光(步驟76)；反射發(fā)射的光的至少部分(步驟78)；吸收反射的光的至少部分(步驟80)；將反射的光與反射顆粒接合(步驟82)；并且將光放出到靶標(biāo)組織中(步驟84)。

在步驟72處，提供光學(xué)源10、54。光學(xué)源10、54如上所述地被配置并且組裝。在一個(gè)范例中，至少一個(gè)光源12、56、光分布器16、光導(dǎo)薄板18、58、以及殼體20或包覆層60均由具有低剛度值的彈性材料制成，從而提供具有高柔性水平的設(shè)備。在另一范例中，光分布器16具有符合靶標(biāo)組織(例如，從大約1mm²到大約1cm²的范圍)并且包括大約1毫米(例如，大約10微米到大約2毫米)的厚度的區(qū)。

在步驟74處，光學(xué)源10/54被按壓以接觸靶標(biāo)組織(例如，在中隔的部分上)。然而，將意識(shí)到，光學(xué)源10/54能夠被定位在任何適當(dāng)組織上或附近。在一些實(shí)例中，定位設(shè)備(未示出)，諸如球囊、夾鉗或者粘合劑，能夠與光學(xué)源10、54接合以至少臨時(shí)對(duì)著靶標(biāo)組織定位光學(xué)源。

在步驟76處，光從至少一個(gè)光源12/56發(fā)射。所述至少一個(gè)光源12包括發(fā)射紅光的第一LED 12’(或第一光纖56’)和發(fā)射紅外光的第二LED12”(或者第二光纖56”)。所述至少一個(gè)光源12、56被安裝在殼體(或者包覆層60)內(nèi)，使得從其發(fā)射的一些紅光和紅外光在基本上平行于光分布器16的發(fā)光表面28的發(fā)光方向上行進(jìn)。發(fā)射的紅光和紅外光由光導(dǎo)薄板18、58引導(dǎo)朝向光分布器16。

在步驟78處，發(fā)射的紅光的至少部分和發(fā)射的紅外光的至少部分由光導(dǎo)薄板18、58反射。光導(dǎo)薄板18、58的白覆蓋材料36防止發(fā)射的光離開(kāi)殼體20(或包覆層60)的通過(guò)。相反地，光導(dǎo)薄板18、58反射離開(kāi)殼體20(或包覆層60)的發(fā)射的光。發(fā)射的光在由光導(dǎo)薄板18、58對(duì)光的反射之后連續(xù)總體朝向光分布器16移動(dòng)。

在步驟80處，發(fā)射的光的至少部分被吸收。在一個(gè)范例中，光吸收材料22吸收發(fā)射的光，而不管吸收的光是否已經(jīng)由光導(dǎo)薄板18、58反射。光吸收材料22吸收發(fā)射的光的至少部分以提供離開(kāi)光分布器16的發(fā)光表面28的均勻光束。

在步驟82處，由光分布器16接收光的部分。未由光吸收材料22吸收的發(fā)射的光的部分遇到光分布器16的光透射表面32。將意識(shí)到，由光分布器16接收的光的部分已經(jīng)由光導(dǎo)薄板18、58反射。光由薄的多個(gè)光接觸表面32接收，以照射光分布器16。

在步驟84處，光朝向靶標(biāo)組織被偏折。一旦光已經(jīng)由光分布器16接收，光與包含在光分布器內(nèi)的反射顆粒34相互作用。反射顆粒34將光偏折到朝向靶標(biāo)組織的向外耦合方向上。紅光和紅外光的向外耦合垂直于發(fā)光方向。一旦光被引導(dǎo)到靶標(biāo)組織，光由光接收結(jié)構(gòu)(未示出)接收，從而允許脈搏血氧計(jì)測(cè)量指示患者的脈搏率和SpO₂的信息。

已經(jīng)參考優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明。他人在閱讀和理解了上述描述后可以做出修改和變化。本發(fā)明旨在被解釋為包括所有這些修改和變化，只要其進(jìn)入本發(fā)明或其等價(jià)方案的范圍內(nèi)。