用于光学成像系统的光学探针的制作方法

专利名称：用于光学成像系统的光学探针的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及监视组织中的氧水平的光学成像系统。更具体地，本 发明涉及包括不对称地布置在光学探针的传感器头上的光源和检测器。
背景技术：
近红外光谱已经用于对动物和人的对象的各种生理属性进行非侵入式 测量。近红外光谱的基本原理是生理组织包括对于近红外波有高散射和比 较低的吸收的各种发色团。介质中的许多物质可以与传播通过的近红外光 波互相作用或者干涉。例如，人类组织包括诸如含氧血红蛋白、脱氧血红蛋白、水、脂类和细胞色素的许多发色团，其中血红蛋白在约700nm至约 900nm光谱范围中是主要的发色团。因而，已经应用近红外光谱来测量生 理组织中的氧水平，如组织血红蛋白氧饱和以及总血红蛋白浓度。针对近红外光谱已经研发各种技术，例如，时间分辨光谱法 (TRS)、相调制光谱法(PMS)和连续波光谱法(CWS)。在均质和半 无限的模型中，TRS和PMS两者已经用来通过求解光子扩散方程式来获 得生理介质的具有吸收系数和降低了的散射系数的光谱，并计算含氧和脱 氧血红蛋白的浓度以及组织氧饱和。CWS通常设计成求解修改了的Beer-Lambert 方程式， 并测量含氧和脱氧血红蛋白的浓度的变化。尽管具有提供血红蛋白浓度以及氧饱和的能力，但TRS和PMS的一 个主要缺陷是该设备体积大，且昂贵。CWS可以以低成本制造，但是其用 途受到限制，因为其不能从含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白的浓度的变化计 算氧饱和。光学扩散成像和光谱学(ODIS)允许基于光子散射和吸收的测量而对 组织进行特征化。在诸如人类组织的组织中，近红外光被极大地散射，并 被最小地吸收。通过将光学信号发送到组织并测量在组织表面上的相应的漫反射系数或者透射系数来实现光学扩散成像。散射由组织的异类结构引起，因而是细胞的密度和细胞的核大小的指 标。通过与发色团互相作用而引起吸收。ODIS发射光通过传感器进入组 织。发射该光的光源和检测该光的检测器的位置允许确定测量的深度。含 氧血红蛋白和脱氧血红蛋白之比可以用来允许大致实时测量氧(例如，氧 饱和水平)。在ODIS系统内，与组织表面接触的传感器一般具有以大致对称的布局布置在其上的光纤。即，耦合到光源的光纤以相对于耦合到光学检测器 的光纤大致对称的方位布置。尽管对称的方位有效地允许测量氧饱和水 平，但是这种传感器的测量经常比较困难，因为传感器内光纤的精确布置是关键。此外，当组织的解剖结构或者基本(underlying)结构不是大致对 称时，使用具有对称方位的传感器使得不易进行精确测量。m: 帝亜—子山u,左六^ 曰生i。土 并口 f嬰r4^女TTT白匕"^r曰^r口4子/r存; ？立"处 四im ， —rm女々t u^年乂合幼市litei、 7rmT 且p乂1工hj hJ匕，i 、只'r力u初、;a千构的组织上使用的传感器。即，期望一种具有用于光源的光纤和用于检测 器的光纤的布局的传感器，该布局便于用于具有几乎任何解剖结构的组发明内容本发明涉及具有传感器的探针，所述传感器支撑光源光纤和检测器光纤，使得光源光纤具有相对于检测器光纤大致不对称的布置。根据本发明的一个方面，传感器装置适用于光学成像系统中，并被布置成接触诸如组织的身体，该传感器装置包括第一光源结构、第二光源结构和检测器装置。第一光源结构提供第一束光，第二光源结构提供第二束光。检测器装置包括各具有中心点的检测器结构，并在第一束光和第二束光反射离开身体之后接收第一束光和第二束光。检测器装置被布置成限定了经过每个检测器结构的中心点的第一轴线，从第一光源结构的中心点到第一轴线的距 离不等于第二光源结构到第一轴线的距离。在一个实施例中，从第一光源结构的中心点到第一轴线的距离和从第二光源结构的中心点到第一轴线的距离之间的差至少约为0.03毫米。在这实施例中，从第一光源结构的中心点到第一轴线的距离可以约为0.020毫米，从第二光源结构的中心点到第一轴线的距离可以约为0.24毫米。具有传感器或者传感器头的探针(其中，传感器或者传感器头具有相 对于检测器结构非对称方位的光源结构)使得能够利用传感器头来监视具 有基本解剖结构(其大致不对称)的组织。缺少对称性有效地放松了与制 造这种传感器相关联的制造公差。与耦合到光源的光纤的偏离方位相关联 的任何衰减通常通过使用针对光学成像系统执行的软件代码装置来补偿。 因而，可以比较容易地根据需要来改变所施加的补偿量，以适应光纤相对 于传感器的定位误差。根据本发明的另一方面，适用于光学成像系统中的传感器装置包括布 置成提供第一束光的第一光源结构和布置成提供第二束光的第二光源结 构。传感器装置还包括检测器装置，检测器装置包括具有第一中心点的第 一检测器结构和具有第二中心点的第二检测器结构。检测器装置被布置成 在第一束光和第二束光反射离开身体之后接收第一束光和第二束光。第一 光源结构相对于检测器装置的方位与第二光源结构相对于检测器装置的方 位之间不对称。根据本发明的另一方面， 一种用于使用光学系统对组织进行氧饱和测 量的方法，该光学系统利用具有传感器头的探针，在传感器头中，第一光 源结构和第二光源结构相对于传感器头的检测器结构偏离，所述方法包括 将传感器头定位成与组织接触，以及将光通过第一光源结构和第二光源结 构透射进入组织。所述方法还包括在检测器结构处接收来自组织的反射 光，反射光包括衰减特性，并且使用多个光电检测器处理反射光，其中， 使用多个光电检测器处理反射光包括使用衰减补偿器补偿衰减特性。根据本发明的另一方面，探针布置成用作光学系统的一部分，光学系 统布置成监视组织中的氧水平，所述探针包括耦合接口，耦合接口布置成 允许探针被耦合到多个光源和多个检测器。探针的传感器头被布置成接触 所述组织，并支撑第一光源结构、第二光源结构和检测器装置。第一光源 结构和第二光源结构被布置成经由耦合接口被耦合到多个光源，而检测器 装置被布置成通过耦合接口耦合到多个检测器、第一光源结构相对于检测器装置的方位与第二光源结构相对于所述检测器装置的方位之间不对称。在一个实施例中，检测器装置包括各具有中心点的检测器结构。在这 实施例中，在第一束光和第二束光反射离开组织之后检测器装置接收第一 束光和第二束光。检测器装置限定了第一轴线，所述第一轴线经过多个检 测器结构的每个检测器结构的中心点，使得从第一光源结构的中心点到第 一轴线的距离不等于从第二光源结构的中心点到第一轴线的距离。在阅读以下详细描述并研究各种附图时，本发明的这些和其它优点将 变得明显。


通过结合附图来参照以下描述，可以最佳地理解本发明，附图中图1A是表示根据本发明实施例具有传感器头的光学成像系统的框图，其中传感器头包括相对于检测器偏离布置的光源。图IB是表示根据本发明实施例的具有传感器头的光学成像系统 (即，图1A的光学成像系统)的框图，其中传感器头包括相对于检测器偏离布置的光源。图2A是根据本发明实施例具有一对光源的传感器头的示意表示，其中， 一对光源相对于一对检测器偏离布置。图2B是根据本发明第一实施例具有一对光源的传感器头的示意表示，其中， 一对光源相对于一组四个检测器偏离布置。图2C是根据本发明第二实施例具有一对光源的传感器头的示意表 示，其中， 一对光源相对于一组四个检测器偏离布置。图3是表示根据本发明实施例的与传感器头相关联的光源和检测器的 框图。图4是图示根据本发明实施例利用具有光源的传感器头的一种方法的 处理流程图，其中光源相对于检测器偏离布置。图5是根据本发明实施例包括控制台和可解耦合的探针的光学成像系 统的示意表示，其中，可解耦合的探针包括具有光源的传感器头，所述光 源相对于检测器偏离布置。 '具体实施方式
传感器头使得光纤耦合到光源上，并布置在相对于耦合到检测器的光 纤而偏离的方位，以允许在被监视的组织不大致对称的区域中利用传感器 头。通常通过软件来补偿与耦合到光源的光纤的偏离方位相关联的任何衰 减。这样的传感器头比较容易制造，因为耦合到光源的光纤的布置刚性更 低(即，通过使用补偿衰减的软件可以校正光纤布置的任何轻微变动)。 此外，使用软件来补偿与传感器头上的光纤布置相关联的衰减基本上能够 使传感器头用于对称或者不对称的组织解剖结构两者。本领域的技术人员将理解到，传感器头的大致正下面的组织体积可以 是均质或者非均质，这取决于该体积内包含的实际解剖结构。例如，当传 感器头定位在脂肪组织的厚的区域上的皮肤上时，包含含氧血红蛋白的印戒(signet)细胞和毛细管的分布大致比较均匀(即，对称和均质)。然 而，传感器头可以定位在这样的组织体积上，所述组织体积中的基本结构 包括动脉、静脉、骨头、腱、软骨、筋膜、肌肉或者色斑。这种组织可以 具有不对称的解剖结构，使光被例如反射性或者吸收性的区域不对称地反 射或者吸收。补偿衰减的软件可以消除与反射离开诸如骨头的结构的光相 关联的读数。耦合到光源并以相对于耦合到检测器的光纤偏离的方位定位 在传感器头中的光纤可以促进透射和读取避开诸如骨头的结构的光。因 而，偏离光源光纤方位的使用便于形成专业化的传感器头，该专业化的传 感器头可以用来测量身体的许多不同部位的氧饱和。图1A是表示根据本发明实施例的具有传感器头的光学成像系统的框 图，其包括以相对于检测器装置偏离的方位布置的光源装置。光学成像系 统100包括经由连接接口 112耦合的单元104和探针108。连接接口 112 一般是带有激光器安全互锁装置的光密性互连装置，激光器安全互锁装置 布置成大致防止当探针108没有耦合到单元104时激光器的光通过连接接 口 112发出。连接接口 112通常包括连接到单元104的面板连接器(未示 出)和连接到探针108的缆线连接器(未示出)。单元104包括第一光源116和第二光源120。第一光源116和第二光源120在描述的实施例中各为双波长光源。换言之，第一光源116提供两个波长光，第二光源120提供两个波长的光。第一光源116和第二光源 120可以各包括提供较低频率的光束或者脉冲的激光二极管和提供较高频 率的光束或者脉冲的激光二极管。例如，第一光源116和第二光源120可 以各包括提供约690纳米(nm)波长的可见红光的激光二极管和提供约 830nm波长的近红外光的激光二极管。然而，应该理解到，与第一光源 116和第二光源120相关联的激光二极管产生的光的波长可以大幅度地改 变。由第一光源116发出的光和由第二光源120发出的光经由光纤(未示 出)提供到合束器124。每个与第一光源116相关联的激光二极管和每个 与第二光源120相关联的激光二极管设置在单独的光纤(未示出)上。合 束器124有效地合并来自第一光源116的各激光二极管的光和合并来自第 二光源120的各激光二极管的光。合并的光然后经由输出光纤(未示出) 提供到连接接口 112。输出光纤布置成允许合并的或者组合的光被均匀化 以确保当光进入连接接口 112时光大致均匀地分布在输出光纤上。通过连接接口 112，光提供到探针108的传感器头128。在传感器头 128内，光纤(未示出)将与第一光源116相关联的合并光和与第二光源 120相关联的合并光提供到传感器头128的布置成接触组织132的表面。 光纤(未示出)定位成它们具有相对于与单元104内的光电检测器136相 关联的光纤(未示出)偏离的方位。光源光纤和检测器光纤的方位将在以 下参照图2A-2C描述。当传感器头128使光透射进入组织132时，反射光被与光电检测器 136耦合的光学检测器光纤(未示出)收集。 一般，至少两个光电检测器 136包括在单元104内，并构造成对由第一光源116和第二光源120透射 的光灵敏。单元104内的衰减补偿器140大致布置成补偿由于光源光纤 (未示出)相对于检测器光纤(未示出)的偏离的方位而造成的反射光的 任何衰减。在一个实施例中，衰减补偿器140使用数学算法来有效地提供 补偿，该算法构成比率，在该比率中衰减系数可以出现在分子和分母两者 中，因而可以被抵消。这样的比率可以以衰减因子对估计传感器头128下面的组织132的光学属性的影响较小的方式使用由光电检测器136检测到 的光强度。应该理解到，衰减补偿器140 —般可以大致结合到执行确定氧 饱和水平的算法的软件或者硬件中。图1B是表示根据本发明实施例的图1A的光学成像系统100的框图， 其示出了光源(即，图1A的第一光源116和第二光源120)发出的光的路 径。当第一光源116发出两个波长的光时，第一波长152a的光和第二波长 152b的光提供到合束器124，合束器124有效地将该光合并成光束152c， 并将其通过例如光源光纤提供到传感器头128。类似地，当第二光源120 发出两个波长的光时，第一波长156a的光和第二波长156b的光由合束器 124合并成光束156c，并将其提供到传感器头128。光束152c、 156c透射 进入组织132，反射离开组织132，然后通过传感器头128到光电检测器 136。如之前所述，光源光纤布置成使得在被布置为与组织接触的传感器头 表面处，光源光纤具有相对于光学检测器光纤偏离的方位。参照图2A， 将根据本发明实施例描述光源光纤相对于检测器光纤的方位。传感器头 200可以大致具有任何形状或者尺寸，并是探针的一部分，而探针是测量 组织中的氧饱和水平的整个系统的一部分。传感器头200布置成容纳光源 装置240a， 240b和检测器装置208a， 208b。为了易于论述，尽管光源装 置204a， 204b —般是耦合到光源的光缆或者光纤，检测器装置208a， 208b—般是耦合到光电检测器的光缆或者光纤，但这里将光源装置204a， 204b称为光源，检测器装置208a， 208b称为检测器。光源204a， 204b布置成使它们相对于检测器208a， 208b偏离地布 置。即，光源204a和204b相对于至少一个轴线不与检测器208a， 208b等 距离。检测器208a， 208b布置成使检测器208a， 208b的中心线214大致 平行于x-轴线212a。通常，中心线214穿过各个检测器208a， 208b的中 心点。光源204a， 204b布置成使光源204a的中心线216平行于光源204b 的中心线218，但是与中心线218不重合。中心线216穿过光源204a的中 点，并平行于x轴线212a，而中心线218穿过光源204b的中点，并平行 于x轴线212b。中心线214和中心线216之间沿着y轴线212b的距离yl与中心线 214和中心线218之间的距离y2不同。尽管距离y2示出为大于距离yl， 但应该理解到距离yl也可以大于距离y2。距离y2和距离yl之间不同是 光源204a， 204b相对于检测器208a， 208b偏移布置，或者大致不平衡布 置的一般特点。换言之，有效地使光源204a， 204b的布置缺少对称。一般，可以与一对检测器结合使用两个以上的检测器来监视组织中的 氧饱和。例如，三个或者四个检测器可以用来检测由一对光源提供并反射 离开组织表面的光。应该理解到， 一些光可以在组织表面之下的各种深度 处从组织反射。即，光可以反射离开组织表面以及离开表面下方的组织。 在表面下并允许光被反射的组织可以深达约组织表面下一厘米。图2B是 根据本发明实施例布置成包括一对光源(更确切地说， 一对光源装置)和 四个检测器(更确切地说，四个检测器装置)的传感器头的示意表示。传 感器头220包括四个检测器228a-d，它们布置成使捡测器228a-d的中心点 沿着大致平行于x轴线232a的中心线234大致对齐。传感器头220还包括 光源224a， 224b，它们各包括中心点。平行于x轴线232a的中心线236 穿过光源224a的中心点，平行于x轴线232a的中心线238穿过光源224b 的中心点。在所描述的实施例中，中心线234和中心线236之间沿着y轴线232b 的距离yl不等于中心线234和中心线238之间沿着y轴线232b的距离 y2。距离yl可以约为0.2毫米(mm)，例如为约0.197mm，而距离y2可 以大致为0.24mm，例如0.236mm。应该理解到，距离yl和距离y2可以 取决于任何数量的因素而大幅度改变。这些因素包括但不限于光源224a， 224b和检测器228a-d的整体尺寸、传感器头220的整体尺寸和传感器头 220打算的应用。尽管距离y2示出为大于距离yl，但距离yl也可以大于 距离y2。 一般，距离y2和距离yl之间的差至少约为0.3mm。例如，距离 y2和距离yl的差可以约为l.Omm。光源224a， 224b和检测器228a-d的位置可以大幅度改变。例如，对 于光源224a， 224b和检测器228a-d的直径各约为lmm的实施例，光源 224a， 224b的中心点可以相对于x轴线232a分开约0.22mm的距离d2，并分开约为0.04mm的距离y4。检测器228a-d可以布置成使中心线234从 传感器头220的顶边缘偏离约为0.06mm的距离y3，并布置成使相邻检测 器228a-d分开约0.06mm至约0.07mm之间的距离dl。当检测器228a-d和 光源224a， 224b如上所述间隔开时，传感器头200可以具有沿着x轴线 232a的约0.34mm的宽度，和沿着y轴线232b的约为0.49mm的高度。然 而，传感器头220 —般具有可以大幅度改变的尺寸，例如可以取决于传感 器头220打算的应用而改变的尺寸。尽管已将传感器相对于检测器的位置缺少对称描述为传感器和检测器 之间的距离相对于y轴线不相等，但是缺少对称也可以代替或者附加地具 有相对于x轴线缺少对称。接着参照图2C，将描述包括一对光源的传感器 头，所述一对光源相对于一组四个检测器沿着x轴线偏离布置。传感器头 240包括四个检测器248a-d，不过检测器248a-d的数量可以改变。检测器 248a-d布置成使中心线254大致平行于x轴线252a，并穿过各个检测器 248a-d的中心点。第一检测器248a和最后的检测器248d (即相对于x轴 线252a分开最远的检测器)用来限定检测器248a-d的中心对分线262。中 心对分线262平行于y轴线252b，并布置成使得从检测器248a的中心点 到中心对分线262的距离x3大致等于从检测器248d的中心点到中心对分 线262的距离x4。即，中心对分线262布置成穿过检测器248a的中心点 与检测器248d的中心点之间的中点，使得中心对分线262大致垂直于中 心线254。如所示，第一光源244a的中心点和第一检测器248a的中心点沿着大 致平行于y轴线252b的中心线257对齐。类似地，第二光源244b的中心 点和最后检测器248d的中心点沿着大致平行于y轴线252b的中心线259 对齐。但是，应该理解到，中心线257可以不必穿过第一检测器248a的中 心点，中心线259可以不必穿过最后检测器248d的中心点。S卩，中心线 257实际上是大致平行于y轴线252b并穿过第一光源244a的线，而中心 线259实际上是大致平行于y轴线252b并穿过第二光源244b的线。中心线257和中心对分线262之间的距离xl不等于中心线259和中心 对分线262之间的距离x2，换言之，第一光源244a和第二光源244b距离中心对分线262的距离不相等。因而，光源244a， 244b定位在相对于x轴 线偏离或者不平衡的方位。光源通常布置成发出特定波长的光。如上所述，由光源发出的较低波 长的光可以具有约690nm的波长，而光源发出的较高波长的光可以具有约 830nm的波长。图3是表示根据本发明实施例与传感器头相关联的光源和 检测器的框图。第一光源可以包括产生波长约为690nm的光的激光二极管 302a以及产生波长约为830nm的光的激光二极管302b。类似地，第二光 源可以包括产生波长约为690nm的光的激光二极管306a，以及产生波长 约为830nm的光的激光二极管。合束器310布置成使由激光二极管302a、 302b发出的光能够被合并到 光纤312上，光纤312设置到传感器头322。合束器310还布置成使得由 激光二极管306a、 306b发出的光能够被合并到光纤316上，光纤316设置 到传感器头322。由光纤312、 316透射通过组织或者其它表面的光被反 射，反射的光被有效地捕集在光纤324上，光纤324将反射光提供到光电 检测器318。光电检测器318布置成对波长约为690nm和约为830nm的光 灵敏，并通常具有比较高的增益。参照图4，将根据本发明的实施例描述使用具有传感器头的血氧计监 视组织中的氧饱和的方法，血氧计带有传感器头，在该传感器头中光源相 对于检测器处于偏离的方位。使用血氧计的处理400在步骤404开始，其 中抵靠组织施加探针，即包括传感器头的探针，在该传感器头中光源定位 在相对于检测器偏离的方位。在步骤408， 一旦传感器头定位成与组织接 触，与探针关联的第一光源Sl将较低波长的光脉冲发送进入组织中。第 一光源Sl可以包括如上所述产生波长约为690nm的可见红光的激光二极 管，不过第一光源Sl产生的光的较低波长可以改变。 一般，第一光源Sl 是产生两个波长的光的光源装置。因而，第一光源Sl可以包括两个大致 分开的激光二极管产生两个波长的光。在步骤S412，与探针相关联的检测器装置检测约690nm的光。如上 所述，当约690nm的光透射进入组织时，约690nm的光反射进入检测器 装置，使得检测器装置中包括的检测器(例如，光电检测器)收集反射光。然后在步骤416，第一光源S2发送较低波长的光脉冲(在所描述实施 例中为约690nm的光脉冲)。在步骤420中，检测器装置检测和收集约 690nm的反射光。在步骤424中， 一旦第一光源Sl和第二光源S2都发射了较低波长的 光，则第一光源Sl将较高波长的光脉冲发送进入组织。较高波长的光脉 冲可以是由第一光源Sl所包括的激光二极管产生的约830nm近红外光。 在约830nm的光脉冲透射进入组织然后反射之后，处理流程进行到步骤 428，其中检测器装置检测反射光。在步骤432中，第二光源S2发送较高波长的光脉冲(例如，波长约 为830nm的光)，然后在步骤436中反射离开组织并反射进入检测器装 置。在步骤440中， 一旦检测器装置已经从两个传感器都接收到较低波长 和较高波长的反射光，则血氧计的数据获取装置处理与接收到的反射光相 关联的信息。处理接收到反射光可以包括执行以计算方式或者其它方式补 偿与反射光相关联的衰减的软件或者硬件以确定与组织相关联的氧水平。 一旦数据获取装置处理了该信息，监视组织的氧饱和水平的处理完成。然 而，应该理解到，图4的步骤可以重复进行以大致连续地监视氧饱和水 平。利用本发明的具有传感器头的探针的血氧计可以包括探针可以耦合到 的便携式控制台单元。如图5所示，控制台500可以包括屏幕504，该屏 幕布置成显示正被监视的组织的氧饱和水平。屏幕504可以是触摸屏，还 可以布置成表示探针520何时正在使用，并将表示当监视的氧饱和水平可 能有问题时的警报提供给使用者。控制台500包括面板连接器508，探针520的连接器528可以连接到 面板连接器508以允许使用探针520的传感器头530监视氧饱和水平。光 缆(未示出)用来允许光在探针520的连接器528和传感器头530之间经 过，并大致嵌在缆线外壳534中。控制台500和探针520可以是可从 Fremont, California的ViOptix, Inc.购买的ODISsey Tissue Oximeter的一部 分。尽管仅仅已经描述本发明的一些实施例，但是应该理解到本发明可以在不脱离本发明的精神或者范围的情况下以许多其它具体形式来实施。例如，光源发出的波长已经描述为约690nm和约830nm。然而，基本上可以 由光源发出任何波长。传感器头安装到的探针可以具有各种不同的构造。例如，探针可以包 括便于对组织进行点测量的手持件。此外，传感器头的构造还可以取决于 传感器头所用到的特定应用而改变。例如光纤探针的探针(其上安装传感器头)使用光缆来将光学信号运 输进出组织。光缆可以具有任何长度，并且可以针对每个光源包含一个双 波长光源光纤，针对每个检测器包含一个检测器。在一个实施例中，光缆 可以约为三米长，并且光源光纤和检测器光纤可以各具有约lmm的直 径。光源光纤的中心点和检测器光纤的中心点己经大体描述为方位大致为 圆形的光乡T的中心点。应该理解到，在一些情况下，当光纤的方位不是大 致的圆形时，中心点可以是光纤的大致中心点。与本发明的各种方法相关联的步骤可以广泛地改变。在不脱离本发明 的精神或者范围的情况下可以对步骤进行添加、改变、除去和重新排序。 因而，本示例应当认为是示例性的而非限制性的，并且本发明不被限制到 此处给出的细节，而是可以在权利要求的范围内修改。
权利要求
1.一种传感器装置，所述传感器装置适用于光学成像系统中，所述传感器装置布置成接触身体，所述传感器装置包括第一光源结构，所述第一光源结构布置成提供第一束光；第二光源结构，所述第二光源结构布置成提供第二束光；以及检测器装置，所述检测器装置包括多个检测器结构，所述检测器结构各具有中心点，所述检测器装置被布置成在所述第一束光和所述第二束光被反射离开至少所述身体之后接收所述第一束光和所述第二束光，其中，所述检测器装置被布置成限定了第一轴线，所述第一轴线经过所述多个检测器结构的每个检测器结构的中心点，并且其中，从所述第一光源结构的中心点到所述第一轴线的距离不等于从所述第二光源结构的中心点到所述第一轴线的距离。
2. 根据权利要求1所述的传感器装置，其中，所述第一光源结构是耦 合到第一光源的第一光缆，所述第一光源结构是耦合到第二光源的第二光 缆。
3. 根据权利要求1所述的传感器装置，其中，所述多个检测器结构是 耦合到多个光电检测器的多个光学检测器光缆。
4. 根据权利要求1所述的传感器装置，其中，所述传感器装置是探针 的一部分，并且其中，所述光学成像系统是血氧计。
5. 根据权利要求1所述的传感器装置，其中，从所述第一光源结构的 所述中心点到所述第一轴线的距离和从所述第二光源结构的所述中心点到 所述第一轴线的距离之间的差至少为约0.03毫米。
6. 根据权利要求5所述的传感器装置，其中，所述第一光源结构具有 约1毫米的直径，所述第二光源结构具有约1毫米的直径，并且所述多个 检测器结构的每个检测器结构具有约1毫米的直径。
7. 根据权利要求6所述的传感器装置，其中，从所述第一光源结构的 所述中心点到所述第一轴线的距离是约0.020毫米，并且从所述第二光源 结构的所述中心点到所述第一轴线的距离是约0.24毫米。
8. 根据权利要求1所述的传感器装置，其中，所述多个检测器结构包 括至少两个检测器结构。
9. 一种传感器装置，所述传感器装置适用于光学成像系统中，所述传 感器装置被布置成接触身体，所述传感器装置包括第一光源结构，所述第一光源结构布置成提供第一束光； 第二光源结构，所述第二光源结构布置成提供第二束光；以及 检测器装置，所述检测器装置包括具有第一中心点的第一检测器结构 和具有第二中心点的第二捡测器结构，所述检测器装置被布置成在所述第 一束光和所述第二束被反射离开所述身体之后接收到所述第一束光和所述 第二束光，其中，所述第一光源结构相对于所述检测器装置的方位与所述 第二光源结构相对于所述检测器装置的方位之间不对称。
10. 根据权利要求9所述的传感器装置，其中，所述检测器装置被布 置成限定了经过所述第 一 中心点和所述第二中心点的第 一轴线，所述检测 器装置还被布置成限定了第二轴线，所述第二轴线垂直于所述第一线并经 过所述第一中心点和所述第二中心点之间中点，其中，从所述第一光源结 构的第一光源中心点到所述第二轴线的距离不等于从所述第二光源结构的 第二光源中心点到所述第一轴线的距离。
11. 根据权利要求9所述的传感器装置，其中，所述第一光源结构是 耦合到第一光源的第一光缆，所述第二光源结构是耦合到第二光源的第二光缆。
12. 根据权利要求9所述的传感器装置，其中，所述第一检测器结构 和所述第二检测器结构是耦合到多个光电检测器的光学检测器缆线。
13. 根据权利要求9所述的传感器装置，其中，所述传感器装置是探针的一部分，并且其中，所述光学成像系统是血氧计。
14. 根据权利要求9所述的传感器装置，其中，所述第一光源结构具 有约1毫米的直径，所述第二光源结构具有约1毫米的直径，所述第一检 测器结构具有约1毫米的直径，并且所述第二检测器结构具有约1毫米的 直径。
15. —种用于使用光学系统对组织进行氧饱和测量的方法，所述光学系统包括具有传感器头的探针，其中，所述传感器头的第一光源结构和第 二光源结构相对于所述传感器头的检测器结构偏离，所述方法包括 将所述传感器头定位成与所述组织接触；将光通过所述第一光源结构和所述第二光源结构透射进入所述组织； 在所述检测器结构处接收来自所述组织的反射光，所述反射光包括衰 减特性；并且使用多个光电检测器处理所述反射光，其中，使用所述多个光电检测 器处理所述反射光包括使用衰减补偿器补偿所述衰减特性。
16. 根据权利要求15所述的方法，其中，所述衰减特性是由所述传感 器头的所述第一光源结构和所述第二光源结构相对于所述检测器结构的偏 离造成的，并且其中，所述检测器结构被布置成限定了第一轴线，所述第 一轴线经过每个检测器结构的中心点，并且从所述第一光源结构的中心点 到所述第一轴线的距离不等于从所述第二光源结构的中心点到所述第一轴 线的距离。
17. —种探针，所述探针布置成用作光学系统的一部分，所述光学系 统布置成监视组织中的氧水平，所述探针包括耦合接口 ，所述耦合接口布置成允许所述探针被耦合到多个光源和多 个检测器；以及传感器头，其被布置成接触所述组织，所述传感器头被布置成支撑第 一光源结构、第二光源结构和检测器装置，所述第一光源结构和所述第二 光源结构被布置成经由所述耦合接口耦合到所述多个光源，所述检测器装 置被布置成通过所述耦合接口耦合到所述多个检测器，其中，所述第一光 源结构相对于所述检测器装置的方位与所述第二光源结构相对于所述检测 器装置的方位之间不对称。
18. 根据权利要求17所述的探针，其中，所述第一光源结构和所述第 二光源结构被布置成将来自所述多个光源的光提供到所述组织，并且所述 多个检测器被布置成将反射离开所述组织的光提供到所述多个检测器。
19. 根据权利要求17所述的探针，其中，所述检测器装置包括多个检 测器结构，所述多个检测器结构各具有中心点，所述检测器装置被布置成在所述第一束光和所述第二束光反射离开所述组织之后接收所述第一束光 和所述第二束光，所述检测器装置被布置成限定了第一轴线，所述第一轴 线经过所述多个检测器结构的每个检测器结构的中心点，其中，从所述第 一光源结构的中心点到所述第一轴线的距离不等于从所述第二光源结构的 中心点到所述第一轴线的距离。
20. 根据权利要求19所述的探针，其中，从所述第一光源结构的中心点到所述第一轴线的距离和从所述第二光源结构的中心点到所述第一轴线的距离之间的差至少约为0.03毫米。
21. 根据权利要求17所述的探针，其中，所述检测器装置包括具有第 一中心点的第一检测器和具有第二中心点的第二检测器，所述检测器装置 被布置成限定了经过所述第一中心点和所述第二中心点两者的第一轴线， 所述检测器装置还被布置成限定了第二轴线，所述第二轴线垂直于所述第 一线并经过所述第一中心点与所述第二中心点之间的中点，其中，从所述 第一光源结构的第一光源中心点到所述第二轴线的距离不等于从所述第二 光源结构的第二光源中心点到所述第一轴线的距离。
全文摘要
本发明公开一种用于监视组织中氧饱和水平的方法和设备。根据本发明的一方面，用在光学成像系统中的传感器装置包括第一光源结构、第二光源结构和检测器装置。第一光源结构提供第一束光，第二光源结构提供第二束光。检测器装置包括具有中心点的检测器结构，并在第一和第二束光反射离开外表面之后接收第一和第二束光。检测器装置被布置成限定了第一轴线，所述第一轴线经过每个检测器结构的中心点，并且从第一光源结构的中心点到第一轴线的距离不等于从第二光源结构的中心点到第一轴线的距离。
文档编号A61B5/1455GK101272735SQ200680033121
公开日2008年9月24日 申请日期2006年8月24日 优先权日2005年9月8日
发明者建-民·毛, 琼·林, 罗伯特·拉什 申请人:维奥普蒂克斯公司