用于血氧测量的光学探头的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2017年8月25日提交的题为“多功能病人验伤系统(multifunctionpatienttriagesystem)”的美国临时专利申请no.62/549,978的权益，其通过引用整体并入本文。

政府资金

本发明是在美国海军陆战队授予的合同号w911qy-14-c-0082的政府支持下完成的。政府拥有本发明的某些权利。

本申请总体上涉及用于血氧饱和度测量的光学探头，更具体地，涉及用于检测血肿的手持式光学探头。

背景技术：

头部外伤患者进行初始复苏的最重要原则之一是及时识别并手术清除颅内血肿。血肿是通常因大出血或外伤所致的血液在血管外积聚的情况。这种血肿通常是由头部受伤引起的，例如跌倒、机动车碰撞或袭击。头部的突然撞击会损坏沿大脑表面延伸的血管。

血氧饱和度测定技术可用于评估患者体内氧合和去氧的血液量。氧合血红蛋白吸收更多红外光，并允许更多红光通过。去氧(或减氧)血红蛋白吸收更多红光，并允许更多红外光通过。因此，通过测量各种波长的光的差异，可以进行血氧饱和度测量。血氧饱和度测量可用于评估头部外伤。在许多情况下，头部外伤是时间紧迫的，因此，需要能够使用便携式设备在受伤现场对其进行诊断的能力。这样可以尽快进行适当的护理，从而增加了挽救生命和减少恢复时间的机会。光学探头可以用于这种测量。题为“脑血肿的检测系统与方法(systemandmethodfordetectionofbrainhematoma)”的美国专利第8,060,189号描述了使用血氧测定法使用近红外光谱法检测脑血肿的系统和方法，该专利通过引用在此并入，如同其在本文中全文阐述一样。本文公开了使用光学探头的血氧饱和度测量的改进。

技术实现要素：

在一个实施方式中，有一种光学探头，其包括：三个光学元件，所述光学元件包括至少一个光源和至少一个光检测器，所述三个光学元件以三角形排列配置；三根光纤，其各自偶联到所述三个光学元件之一并且具有暴露的远端部分；至少一个遮光罩，其被布置为径向地围绕偶联到所述至少一个光源的所述光纤中至少一根的暴露的远端部分。

在另一个实施方式中，所述光学探头进一步包含容纳所述三个光学元件的底座；和可移除地偶联到所述底座的远端的盖子，所述盖子包括所述三根光纤。在一个实施方式中，所述盖子包括三个凸台，每个凸台从所述盖子上凸起并覆盖子所述三根光纤之一的一部分。在一个实施方式中，每个凸台为截头圆锥形。在一个实施方式中，所述盖子包括至少一个柔韧性凸片，所述柔韧性凸片从所述盖子横向延伸并被构造成卡接到所述底座上。在一个实施方式中，所述三个光学元件包括第一光源、第二光源和光检测器。在一个实施方式中，所述至少一个遮光罩包括被布置成围绕偶联到所述第一光源的光纤之一的暴露的尖端，并且所述第二遮光罩被布置成围绕偶联到所述第二光源的所述光纤之一的暴露的尖端。在一个实施方式中，所述第一光源被布置在距离所述光检测器的第一距离处，并且其中所述第二光源被布置在距离所述光检测器的第二距离处，并且其中所述第一距离大于所述第二距离。

在一个实施方式中，所述三个光学元件包括第一光检测器、第二光检测器和光源。在一个实施方式中，所述第一光检测器被布置在距所述光源第一距离处，并且其中所述第二光检测器被布置在距所述光源第二距离处，并且其中所述第一距离大于所述第二距离。在一个实施方式中，所述第一光检测器被构造为允许测量颅外血肿，并且第二光检测器被构造为允许测量颅内血肿。

在一个实施方式中，所述三根光纤大体上彼此平行。在一个实施方式中，所述三根光纤中的每根均以一定角度朝向所述三根光纤的中心点延伸。在一个实施方式中，所述至少一个遮光罩为圆柱形的。在一个实施方式中，所述至少一个遮光罩为截头圆锥形的。在一个实施方式中，所述至少一个遮光罩包括光吸收构件，所述光吸收构件被布置在所述至少一个遮光罩的内表面上，并且构成所述光吸收构件的材料不同于所述至少一个遮光罩的其余部分的材料。

在另一个实施方式中，有一种光学探头，其包括：底座，所述底座容纳三个光学元件，所述三个光学元件包括至少一个光源和至少一个光检测器，所述三个光学元件以三角形排列配置；盖子，所述盖子可移除地偶联到所述底座并且包括三根光纤，所述三根光纤各自偶联到所述三个光学元件之一并且具有暴露的远端尖端，所述盖子包括三个凸台，每个凸台从所述盖子凸起并且遮盖子所述光纤之一的一部分；和至少一个遮光罩，所述至少一个遮光罩偶联到所述三个凸台之一的远端并且被布置为围绕所述光纤之一的暴露的尖端。

附图说明

当结合示例性实施方式的附图阅读时，可更好地理解对用于血氧饱和度测量的光学探头的实施方式的以上简述和以下详细说明。然而，应理解本发明不限于所示出的精确布置和工具。

为清楚说明，某些图中的某些元件可能被省略或未按比例显示。横截面视图可以是“切片”或“近视”横截面的形式，为清楚说明，省略了某些背景线，否则其在“真实”横截面视图中将是可见的。此外，为清楚起见，某些附图中可能会省略一些参考数字。

在附图中：

图1是根据本发明示例性实施方式的在对患者使用期间示出的诊断系统的示意图；

图2a是图1中所示的光学探头的底视图；

图2b是图2a中所示的光学探头的分解底视图，其中将盖子从光学探头的其余部分上移除；

图2c是图2a中所示的光学探头的顶视图

图2d是图2a中所示的光学探头的侧视图

图3a是根据本发明的替代实施方式的盖子的顶视图；

图3b是图3a的盖子的侧视图；

图4是根据本发明的替代实施方式的光学探头的侧视图，示出了光学元件之间的干扰；

图5a是具有根据本发明的实施方式的圆柱形遮罩的图4的光学探头的侧视图；

图5b示出了图5a中所示的圆柱形遮罩的顶视图；

图6是具有根据本发明的实施方式的两个圆柱形遮罩的图4的光学探头的侧视图；

图7a是具有根据本发明的实施方式的圆锥形遮罩的图4的光学探头的侧视图；

图7b是图7a中所示的圆锥形遮罩的顶视图；

图8是具有根据本发明的实施方式的两个圆锥形遮罩的图4的光学探头的侧视图；

图9是根据本发明的实施方式的光学探头的顶视图；

图10是根据本发明的替代实施方式的的光学探头的顶视图；

图11是与本发明的实施方式一起使用的光学探头的框图；

图12是利用远程分析的本发明的实施方式的示意图；

图13是示出了本发明的实施方式的工艺步骤的流程图；

图14是示出了本发明的替代实施方式的工艺步骤的流程图；

图15a是与根据本发明实施方式的光学探头一起使用的传感器；和

图15b是图15a中所示的传感器的电路的俯视图。

具体实施方式

在一些实施方式中，如下文中进一步详细讨论的，本发明的探头可包括一个或多个光源以及一个或多个用于进行用于检测患者脑血肿的血氧饱和度测量的光传感器。在一些实施方式中，光源为近红外(nir)光源，其提供波长在600纳米到1000纳米范围内的光。使用红外检测法对于使用便携式设备现场评估脑血肿来说可以是十分宝贵的。其允许在发生受伤的地点或附近进行诊断。本发明所公开的实施方式可利用具有三点式三角排列的一次性盖子附接键。这种三角排列可提供与人头部的可靠接触以进行测量。另外，本文所公开的实施方式可利用用于各个光源的遮罩，减少不想要的反射，并改善读数的精确度和可靠性。

详细参考附图，其中类似的附图标记始终表示类似的元件，在图1至图15b中示出了光学探头101和诊断系统(其总体上被指定为103)，其是本发明的示例性实施发生。下面参考附图中所示的示例性实施方式进一步详细描述光学探头101和诊断系统103的各种实施方式。

图1示出了在患者的头部122上使用的诊断系统103的实例。探头101被构造成由使用者的单手118握住并操作。探头101包括从探头延伸并应用于患者头部122的多个光学元件108。用户可以使用他/她的手118将从探头101延伸的光纤108放置在患者的头部122上的所需位置。优选地，光纤108在患者的头发之间延伸以直接接触使用者的头皮。

参考图2a和2b，探头101包括三个光学元件153、155、157，所述光学元件包括一个或多个光源以及一个或多个光传感器，或者包括具有单个光源的两个光传感器。在一个实施方式中，三个光学元件153、155、157以三角排列定位。三根光纤108a、108b、108c可被配置和各自偶联到三个光学元件153、155、157之一，并且具有暴露的远端部分108d。

光学探头的远端可以包括盖子104，所述盖子104具有壳体102并且包括三个光学元件153、155、157。在一些实施方式中，盖子104可移除地附接到底座101a，其是光学探头101的其余部分。盖子104可以通过卡接或诸如螺钉或磁体的紧固件可移除地附接到底座101a。在一个实施方式中，盖子100包括一对沿直径相对的柔韧性凸片或手柄104a，其从盖子104侧向延伸并且构造成卡接到底座101a上。手柄104a可以固定在壳体102上，以便于光学探头可容易地从底座101a安装和拆卸。手柄104a可以从盖子104向外弯曲以帮助卡接到底座101a上。在一个实施方式中，底座101a包括构造成与手柄104a啮合以将盖子104保持在底座101a上。

在使用中，盖子104可以是用于单个患者然后丢弃的一次性物品，而底座101a容纳电子设备和其他可重复使用的组件并且用于多个患者。在其他实施方式中，盖子104被固定到底座101a。在这样的实施方式中，可以使用可移除的保护性透明帽(未示出)，所述保护性透明帽通常被成形为适合盖子104的轮廓，并且可在每个患者之间使用和设置。接触患者的部分被设计为一次性的，因此可以在患者之间更换。具有被布置为允许底座重复使用的可移除的盖子或帽可有助于在使用探头期间为患者维持卫生条件，并允许底座容纳更昂贵的电子设备。

指示为106a、106b和106c的三个凸台可以从壳体102凸起并布置为围绕光纤的一部分。三根光纤108a、108b和108c具有透光特性，并且也是基本刚性的，这使得它们在分析期间被压在人头上时保持其形状。光纤108a、108b和108c可以由玻璃或光学透明塑料材料构成。在一个实施方式中，光纤108a、108b和108c由诸如聚(甲基丙烯酸甲酯)(pmma)的丙烯酸玻璃组成。在一些实施方式中，每根光纤的直径在半毫米到三毫米范围内。在特定实施方式中，每根光纤的直径为1.5毫米。在一个实施方式中，每一根光纤从可移动盖子的壳体正交地延伸并且通常彼此平行。

在所示的实施方式中，凸台106a设置为围绕光纤108a，凸台106b被设置为围绕光纤108b，凸台106c被设置围绕光纤108c。每根光纤108a、108b、108c的远端部分可以从每个凸台106a、106b、106c的端部延伸。在一个实施方式中，凸台106a、106b和106c的形状为圆锥形或截头圆锥形。在一个实施方式中，凸台160a，106b和106c朝向暴露的光纤逐渐变细。在其他实施方式中，凸台106a、106b和106c是金字塔形、矩形或其他期望的形状。在一个实施方式中，每个凸台106a、106b和106c各自具有彼此大致相同的形状和尺寸。在其他实施方式中，凸台106a、106b和106c的尺寸和/或形状彼此不同。

参考图2c和2d，光纤108a和光纤108b之间的距离表示为d1。距离d1可以是大约3-5cm。在一个实施方式中，距离d1约为4cm。光纤108a与光纤108c之间的距离为d2。距离d2可以是大约2-4cm。在一个实施方式中，距离d2约为2.5cm。在一些实施方式中，d1大于d2。在一个实施方式中，距离d1和d2对应于探头上的光源和/或光检测器之间的距离。在其他实施方式中，距离d1和d2不同于探头上的光源和/或光检测器之间的距离，因此盖子104将距离改变为优选距离，并允许不同的盖子104提供不同的预定距离。光源和光检测器之间的距离差可用于确定头部创伤是头皮创伤(颅骨上方的血肿，即皮肤血肿)还是颅内创伤。

图3a是根据本发明的替代实施方式的盖子204的俯视图。盖子204包括凸台206a、206b和206c，每个凸台206a、206b和206c围绕相应的光纤208a、208b和208c。盖子200类似于图2a-2d中所示的盖子104，不同之处在于，每根光纤朝着壳体202的中心点218以一定角度向内弯曲。

图4示出了光纤之间的潜在干扰的实例。干扰可能会抑制区分头皮创伤和颅内创伤的能力。在某些组织血氧饱和度测定方法中，使用位于不同的源-检测器间距处的几个检测器，以在不同的几何形状下测量不同的组织体积。极简连续波(cw)组织血氧饱和度测定法使用多波长光源和两个探测器，所述两个检测器在一条直线上对齐，具有两种源检测器间距。当用于头部时，在头发覆盖的区域中，这些探头无法正常工作，因为人的头发会吸收nir光，并且无法通过头发测量到任何信号。所公开的实施方式使用诸如图1至图3所示的探头盖，其利用“发刷”状排列的光纤穿过头发并直接通过头发到达头皮。

通过在两种不同的源-探测器间距处执行测量，可以使用浅表和/或较深的脑组织的不同组合轻松进行测量。检测脑血肿的基本方法包括测量至少两个对称的头部位置，并检测头部的同侧和对侧之间的差异。

所公开的实施方式可以利用可用于脑血氧饱和度测定和头皮/颅内创伤评估的探头。探头可以包括至少两种源-检测器间距。离光源较近的检测器的信号可能主要受皮肤和浅表组织的影响，而离光源较远的检测器的信号可能主要受较深的组织的影响。从这两个信号以及它们与在头的另一侧测量的信号的比较，所公开的实施方式确定血肿是颅内的还是起源于皮肤的。

如图4所示，盖子104被布置在探头151上，所述探头151被施加到人的头部区域140。探头151包括光源153、第一光检测器155和第二光检测器157。如图3中所示，盖子100以剖视图示出，其中光纤被表示为穿过它们相应的凸台和壳体102到达对应的光学元件，其中所述光学元件可以是光源或光检测器。来自光源153的光被定向为使得光行进通过光纤108a，并且经由光路p1被两根光纤108b接收，并且还经由光路p2被光纤108c接收。光纤108b向光检测器155提供光，光纤108c向光检测器157提供光。从光源153输出的光的一部分被头部区域140的组织反射，如光路p3所示。光路p3代表不想要的干扰。来自路径p3的一些光可以进入光纤108b和光纤108c，并且分别进入光检测器155和157。这可能不利地影响由光检测器155和光检测器157检测到的光强度差的测量。来自路径p3的光不穿过头部区域140的组织。

图5a和5b示出了根据本发明的实施方式的用于防止如上所讨论的不想要的干扰的光防遮罩或遮光罩142的示例用法。可以设置至少一个遮光罩142以减少干扰。在一个实施方式中，遮光罩142被径向地设置为围绕偶联到至少一个光源153的光纤108a的暴露的远端部分。在一个实施方式中，遮罩142的形状通常为圆柱形的。在一个实施方式中，遮罩142是圆柱形或任何其他形状，但是形成了从光纤的暴露的远侧尖端径向地遮盖的圆柱形空间。

遮罩142以剖视图示出，并且被放置为围绕与光源153相对应的光纤108a。遮罩142可以包括被构造成允许光纤108a穿过的开口147(见图5b)。在一些实施方式中，遮罩142可以通过开口147与光纤108a之间的摩擦配合而保持就位。在其他实施方式中，遮罩142与凸台106a摩擦配合或卡接到凸台106a上。在其他实施方式中，遮罩142可移除地附接到壳体102。在其他实施方式中，遮罩142不可移除地附接到光纤108a、凸台106a或壳体102。在其他实施方式中，壳体102和/或凸台106a被成形为至少部分地形成遮罩142。遮罩142优选地在面向外的表面上包括或包含不反射光吸收构件142a，例如毛毡、哑光基础材料饰面或涂层或其他合适的材料。在一些实施方式中，光吸收构件142a和/或遮罩142的向内的表面是黑色的。

参考图5a，与图4相比，可看到光路p3没有行进至超出遮罩142(或至少部分地被遮挡)，因此减少了对来自光检测器155和光检测器157的强度测量的干扰。在这种布置中，到达检测器155和157的光至少大部分是穿过头部区域140的组织行进的光，从而能够更准确地确定头皮损伤和颅内损伤。在一些实施方式中，盖子104包括覆盖第一光检测器的第一光纤、覆盖第二光检测器的第二光纤和覆盖光源的第三光纤。

图6示出了根据本发明实施方式的双遮罩的实例。遮罩143类似于圆柱形遮罩142，其也在图5a和图5b中示出。该实施方式与包括两个光源(163和164)的探头161以及单个光检测器165一起使用。因此，在该实施方式中，使用了两个遮罩(142和143)，一个对应于相应的光源。在实施方式中，盖子100包括覆盖第一光源的第一光纤、覆盖第二光源的第二光纤和覆盖光检测器的第三光纤。实施方式包括围绕第一光纤布置的第一遮光罩和围绕第二光纤布置的第二遮光罩。

图7a和图7b示出了根据本发明的实施方式的圆锥形遮罩的实例。在图7a中，圆锥形遮罩152以横截面图示出，并且被放置为围绕与光源153相对应的光纤108a。在一个实施方式中，遮罩142是向外的圆锥形或任何其他形状，但是形成了从光纤的暴露的远端尖端径向遮罩的截头圆锥形的空间。

图7b示出了圆锥形遮罩152的俯视图，其示出了用于光纤108a穿过的开口159。在实施方式中，遮罩152可通过开口159与光纤108a之间的摩擦配合而保持就位。类似于图5a中描绘的实施方式，来自光源153的杂散光可以被圆锥形遮罩152至少部分地阻挡。

图8示出了根据本发明实施方式的双圆锥形遮罩的实例。圆锥形遮罩156类似于圆锥形遮罩152，其也在图7a和图7b示出。该实施方式与包括两个光源(163和164)的探头161以及单个光检测器165一起使用。因此，在该实施方式中，使用了两个圆锥形遮罩(152和156)，一个对应于相应的光源。实施方式包括围绕第一光纤布置的第一遮光罩和围绕第二光纤布置的第二遮光罩。在其他实施方式中，遮罩142为任何期望的形状，包括三角形、矩形、圆形或非对称形状。在一些实施方式中，遮罩142包括连续的侧壁。在其他实施方式中，遮罩142是在两个光纤之间延伸的不连续的壁或保护件。在一个实施方式中，遮罩142包括一个或多个突出部，该突出部还被配置为帮助梳理头发。

一些实施方式包括头部的光学组织氧合测量(特别是在近红外(600-1000nm)范围内)，其中光源和检测器通过光纤/光导连接到被测组织。一些实施方式还包括区分颅外血肿和颅内血肿的方法。使用放置在较短的源-检测器间距(1-2.5厘米)处的检测器可以测量大部分颅外血肿，而使用放置在较长的源-检测器间隔(2.5厘米或更长)处的第二个检测器可以测量颅外和颅内血肿二者。使用两个源检测器路径的信号，可以推断出血肿的位置和分类(头皮或颅内)。

图9示出了根据本发明的实施方式的探头900的俯视图。探头900包括布置在壳体902内的三个光学元件。光学元件包括光检测器和光源元件的组合，并且这三个光学元件以三角排列定位。三角排列相对于线性排列可能具有显著的优点，因为在人头的形状基本为圆形的情况下，使用所公开的实施方式的三角排列，更容易使所有三根光纤接触头部，而无需使用需要任何与调节光纤长度/位置有关的运动部件。

在该实施方式中，三个光学元件包括第一光检测器、第二光检测器和光源。探头900可以包括第一光检测器906a、第二光检测器906c和光源906b。光源906b与光检测器906a相隔距离d3。光源906b与光检测器904c相隔距离d4。在一些实施方式中，d3大于d4。因此，在一些实施方式中，第一光检测器被设置为与光源相距第一距离，第二光检测器被设置为与光源相距第二距离，并且第一距离大于第二距离。

在一些实施方式中，d3的值在2.5厘米至6厘米范围之间。在一些实施方式中，d4的值在1厘米至4厘米范围之间。在一些实施方式中，d3不等于d4。d3和d4之间的距离值差可允许区分头皮与颅内创伤。

图10示出了根据本发明的替代实施方式的探头1000的俯视图。探头1000包括布置在壳体1002内的三个光学元件。所述光学元件可以包括光检测器和光源元件的组合，并且这三个光学元件以三角排列定位。在该实施方式中，三个光学元件包括第一光源、第二光源和光检测器。探头1000包括第一光源1006b、第二光源1006c和光检测器1006a。光检测器1006a与光源1006b相隔距离d5。光检测器1006a与光源1006c相隔距离d6。在一些实施方式中，d5大于d6。因此，在实施方式中，第一光源被布置为与光检测器相距第一距离，第二光源被布置为与光检测器相距第二距离，并且第一距离大于第二距离。

在一些实施方式中，d5的值在2.5厘米至6厘米范围之间。在一些实施方式中，d6的值在1厘米至4厘米范围之间。在一些实施方式中，d5不等于d6。d3和d4之间的距离值差可以区分头皮与颅内创伤。

参照图1，探头101被构造和定尺寸为可以用一只手抓握和操作。探头101包括从探头延伸并应用于患者头部122的多个光学元件108。探头101可以具有如上所述的双光检测器配置或双光源配置。探头101可以无线地或经由电缆116连接到电子监视设备112。电缆116可以向探头101内的一个或多个电子组件提供功率和/或光。用户可以使用他/她的手118来放置探头101。光纤108从探头101延伸到患者头部122上的期望位置。优选地，光纤108在患者的头发之间延伸以直接接触使用者的头皮。然后，用户可以通过激活用户界面114上的控件来执行测量。在一些实施方式中，用户界面114可以包括触摸屏，诸如电容或电阻触摸屏。在一些实施方式中，可以将诸如按钮124之类的控件设置在探头101上，以启动测量。在使用过程中，操作员可能会尝试清洁测量区域中头部的任何血液，以减少其对光测量的影响。

因此，所公开的实施方式可以提供一种多功能诊断系统。该系统可以用作使用近红外光谱(nirs)技术的颅脑损伤和失血性休克患者的诊断、复苏和手术辅助工具。在创伤护理中，特别是对于院外创伤，当前存在的问题是缺乏识别、监测和趋势化生理学参数(生化、代谢或细胞)的方法和系统。迫切需要无创设备来检测脑部和身体的出血、水肿、血液和组织中的氧，并评估重要器官输血和认知功能。这种技术为在疏散过程中在途中监测和评估创伤受害者的复苏工作提供了关键的基准。所公开的实施方式可以在远离现场条件下执行多种监视和诊断功能。

所公开的实施方式可以进一步包括偶合到电子监控设备的附加传感器，例如传感器120。在一些实施方式中，几个不同的nirs传感器120被放置在患者的头部、躯干和/或四肢上。所公开的实施方式可以实现集成多功能设备中的多个测量，由于许多所需的系统元件是相互的(计算机，屏幕，电池等)，因此节省了大量的重量和体积。

在一些实施方式中，系统103可执行多种功能，包括但不限于用于脑血肿诊断的全头扫描(使用探头101)、用于局部脑血氧测定法的全头扫描(使用探头101)、双侧额头脑血氧饱和度/低氧监测(使用传感器120)、四肢局部组织血氧监测(使用类似于传感器120的传感器、放置在四肢、如腿或手臂)、心率和心率变异性((使用传感器120)、呼吸频率((使用传感器120)、双侧前额脑水肿监测((使用传感器120))和/或野外手术中的镇静监测((使用传感器120)。

系统103可通过减少对计算机断层摄影(ct或cat)扫描来诊断患有脑外伤的患者的需要，帮助避免或至少减少患者的放射线照射。在一些实施方式中，减少患者的放射线照射在与儿童或孕妇一起使用时可能具有特殊的好处，与未怀孕的成年人相比，儿童或孕妇的放射线照射可能更有害。在一些实施方式中，系统103被配置用于儿科用途。

图11示出了与本发明的实施方式一起使用的设备的框图1100。处理器1102偶合到各种部件，包括内存1104。内存1104可以包括非暂时性计算机可读介质，例如随机存取存储器(ram)、静态随机存取存储器(sram)、只读存储器(rom)、闪存、磁存储、光存储和/或其他合适的存储技术。内存1104可以包含机器指令，该机器指令在由处理器1102执行时执行根据本发明的实施方式的步骤。处理器1102可以包括一个或多个核心。注意，尽管在图11中示出了一个处理器1102，但是在一些实施方式中，可以使用多个处理器。处理器可以包括微处理器、微控制器、数字信号处理器(dsp)和/或其他合适的处理器。

框图1100还包括输入/输出(i/o)或探头接口1106。探头接口1106可以包括一个或多个被配置为从诸如探头1002之类的外围设备生成和/或接收信号(图10)和/或传感器1020(图10)的销针。

框图1100可以进一步包括通信接口1108。通信接口1108可以包括有线和/或无线以太网接口、串行端口、usb(通用串行总线)端口或其他用于发送和接收数据和/或配置信息的适当机制。通信接口1108可以包括蜂窝收发器、近场通信(nfc)收发器、蓝牙tm收发器或其他合适的收发器，以实现无线通信。在实施方式中，处理器1102通过通信接口1108经由互联网与远程计算设备通信。在一些实施方式中，处理器可以将诸如光强度读数和测量位置的原始数据发送到远程计算设备以进行分析。然后，远程计算设备可以执行分析，并将结果发送回处理器1102，以便在用户界面1112上进行渲染。通过这种方式，可以在远程设备上执行计算密集型操作，从而减少了便携式设备的计算和功耗要求用于现场测量的设备(1000)。

用户界面1112可以包括屏幕或触摸屏，诸如电容或电阻式触摸屏。用户界面1112可以包括键盘、鼠标或其他合适的定点设备、操纵杆、一个或多个按钮或其他合适的机制以实现对设备1000(图10)的控制。

框图1100还包括电源1110。电源1110可以包括ac(交流电源)、dc(直流电源)、电池或其他合适的电源以提供电力从而实现设备的便携性1000。

图12示出了利用远程分析的本发明的实施方式1200。实施方式1200包括光学测量设备1262，其可以类似于图10的设备1000，并且包含诸如在图11的框图1100中指示的那些的组件。可类似于图10的探头1002的探头1264可应用于患者1266的各个位置以进行光强度的测量。探头1264可以经由诸如图11所示的有线连接使用电缆1010与测量设备1262通信。有线连接可包括用于电信号和/或光信号往返于探头和光学测量装置的多个导管。使用诸如图11中的1108所示的通信接口的光学测量设备经由网络1224与血氧饱和度分析服务器1226通信。在实施方式中，网络1224可以是因特网、广域网(wan)、局域网(lan)或任何其他合适的网络。

血氧饱和度分析服务器1226可以包括处理器1240、内存1242和存储器1244。用于执行本发明的实施方式的指令1247被示出为存储在内存1242中。在一些实施方式中，血氧饱和度分析服务器1226可以执行对通过探头1262获取的原始数据的分析。血氧测定分析服务器1226然后可以将结果发送回光学测量设备1262和/或其他电子设备以报告结果。在一些实施方式中，血氧饱和度分析服务器1226可以在云计算环境中实现。在一些实施方式中，血氧饱和度分析服务器1226可以被实现为在云计算环境中操作的虚拟机。

图12所示的实施方式1200能够增强结果的交流。在一些实施方式中，可以通过电子邮件、文本消息或其他合适的机制将血氧饱和度测量结果自动发送给分发列表上的一个或多个人员，例如医师和/或护士，以快速传送创伤分析信息。在这样的实施方式中，在网络1224不可用的情况下使用光学测量设备的事件中，光学测量设备1262仍可以在离线模式下操作，并且仍然向光学测量装置1262的操作者提供一些创伤分析结果。

图13是指示本发明的实施方式的处理步骤的流程图1300。这些步骤适用于包含一个光源和两个光检测器的探头。在处理步骤1350中，从光源提供光。在处理步骤1352中，第一光检测器接收光。在处理步骤1354中，第二光检测器接收光。在处理步骤1356中，将读数组记录在诸如内存1104(图11)中。读数组包括由第一光检测器和第二光检测器记录的光强度读数。在处理步骤1358中，比较两个检测器之间的接收光的差异。由于第一光检测器和第二光检测器与光源的距离不同(见图8的800)，因此读数差异可用于评估头皮或颅内损伤。在处理步骤1360中，在患者头部的第二位置处执行类似的读取。因此，实施方式可以包括将光学探头施加到人头上的第二位置。提供来自光源的光；从第一光检测器接收光；接收来自第二光检测器的光；记录从第一光检测器和第二光检测器接收到的光作为第二读数组。在实施方式中，第一位置在人头的同侧，并且其中第二位置在头的对侧。

所公开的实施方式可以将头部创伤分类为头皮创伤或颅内创伤。一些实施方式包括确定在第一位置的第一光检测器接收的光和在第二位置的第一光检测器接收的光之间的第一强度差；确定第二光检测器在第一位置接收的光与第二光检测器在第二位置接收的光之间的第二强度差；其中，响应于检测到第一强度差大于第二强度差，将血肿分类为颅内血肿。

一些实施方式还包括确定在第一位置的第一光检测器接收的光和在第二位置的第一光检测器接收的光之间的第一强度差；确定在第一位置的第二光检测器接收的光和在第二位置的第二光检测器接收的光之间的第二强度差；其中响应于检测到第二强度差大于第一强度差，将血肿分类为头皮血肿。

尽管在流程图1300中描绘了两个位置的测量，但实际上，可以在执行头部创伤分析中使用两个以上的位置。在一些实施方式中，针对头部的右侧和左侧，在头部的额部、颞部、顶叶和枕部执行测量，总共进行八次测量。

所公开的实施方式可涉及比较头部的左侧和右侧，左侧用于校准右侧测量。这可以消除使用外部材料进行绝对校准的需要。

在一些实施方式中，如果左右测量之间的较大差异是用于近距离测量(例如，图9的d4或图10的d6)，则其指示头皮血肿的头部创伤分类。类似地，如果左右测量之间的较大差异是用于长距离测量(例如，图9的d3或图10的d5)，则其指示颅内血肿的头部创伤分类。一些实施方式可以利用短和长检测器之间的信号比率作为头部创伤分类类型(头皮或颅内)的指标。

在一些实施方式中，可以与流程图1300所示的顺序不同的顺序来执行处理步骤。在一些实施方式中，可以同时执行两个或更多个处理步骤。例如，处理步骤1352和1354可以同时执行。

图14是指示本发明的替代实施方式的处理步骤的流程图1400。这些步骤适用于包含两个光源和一个光检测器的探头。在处理步骤1450中，从第一光源提供光。在处理步骤1452中，来自第一光源的光被光检测器接收。在处理步骤1454中，从第二光源提供光。在处理步骤1456中，来自第二光源的光被光检测器接收。在处理步骤1458中，比较两个光源之间的接收光的差异。由于第一光源和第二光源距光检测器的距离不同(参见图9的900)，因此读数的差异可用于评估作为头皮或颅内的创伤。在处理步骤1460中，在患者头部的第二位置处执行类似的读取。

一些实施方式包括将光学探头应用于人头的第二位置；提供来自第一光源的光；提供来自第二光源的光；在光检测器处接收来自第一光源的光；在光检测器处接收来自第二光源的光；记录从第一光源和第二光源发出的接收光作为第二读数组。

一些实施方式还包括：确定在第一位置中从第一光检测器接收的光与在第二位置中从第一光检测器接收的光之间的第一强度差，确定从第二光接收到的光之间的第二强度差第一位置的第二光源和第二位置的第二光源接收的光，其中响应于检测到第一强度差大于第二强度差，将血肿分类为颅内血肿。

一些实施方式还包括：确定在第一位置的从第一光源接收的光与在第二位置的从第一光源接收的光之间的第一强度差；确定在第一位置处的从第二光源接收的光与在第二位置处的从第二光源接收的光之间的第二强度差；并且其中响应于检测到第二强度差大于第一强度差，将血肿分类为头皮血肿。

尽管在流程图1300和流程图1400中描绘了在两个探头位置的测量，但实际上，可以在进行头部创伤分析中使用两个以上的位置。在一些实施方式中，针对头部的右侧和左侧，在头部的额部、颞部、顶叶和枕部执行测量，总共进行八次测量。

在一些实施方式中，可以与流程图1400所示顺序不同的顺序来执行处理步骤。在一些实施方式中，可以同时执行两个或更多个处理步骤。

在探头900和1000中以及在流程图1300和1400所描绘的方法中使用的光源可结合一个或多个波长的光。在一些实施方式中，来自光源的光可以是脉冲的。在一些实施方式中，可以以在800hz和1.5khz之间的速率脉冲化光源。在特定实施方式中，使用1khz的脉冲速率。

在一些实施方式中，在探头900和1000中以及在流程图1300和1400所描绘的方法中使用的光检测器可以利用放大器和/或滤波技术来使检测器能够从光源接收脉冲信号，而忽略其他光源(例如在50hz-120hz范围内调节的灯)，从而提高了测量的准确性。

图15a示出了类似于图1的传感器120的传感器的细节。在一些实施方式中，传感器1520包括多波长光源和两个光学检测器。图15a示出了传感器1520，其在使用期间具有面向患者皮肤的一侧。传感器1520可包括用于一个或多个光源的开口1522。传感器1520还可包括用于第一光检测器的开口1524和用于第二光检测器的开口1526。传感器1520可以包括用于耦合到用户界面112的连接器1528。

图15b示出了图15a的传感器1520的内部电路。电路板1542包括光源1552、1554和1556。在实施方式中，光源1552、1554和1556线性地布置。电路板1542还包括第一光检测器1562和第二光检测器1564。第二光检测器1564与光源的距离比第一光检测器1562大。

注意，尽管本文公开的实施方式描述了在人类受试者上的使用，但是所公开的实施方式也可能适用于在动物上使用。就每平方厘米的毛囊数量而言，动物的毛发密度可能与人不同。在许多情况下，动物的头发密度比人高。因此，为了在动物上使用，可以使用不同的光纤直径。在一些实施方式中，对于动物应用，所使用的光纤直径可以在0.9毫米至1.2毫米的范围内。

如现在可以理解的，所公开的实施方式提供了血氧饱和度测量技术领域的改进。传感器的新颖布置以及从传感器获得的读数的使用提高了该领域的诊断水平。这样可以为急救人员、医生和其他颅脑创伤受害者的看护者提供潜在的救生信息。

在整个说明书中，对“一个实施方式”、“一种实施方式”、“一些实施方式”或类似语言的引用意味着与该实施方式结合描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施方式中。因此，在整个说明书中，短语“在一个实施方式中”、“在一种实施方式中”、“在一些实施方式中”以及类似语言的出现可以但并非必须全部指代相同的实施方式。

此外，在一个或多个实施方式中，可以任何合适的方式组合所描述的本发明的特征、结构或特性。对于本领域技术人员将显而易见的是，在不脱离本发明的精神/范围和目的的情况下，可以对本发明进行各种修改和变型。因此，本发明旨在覆盖本发明的修改和变型，只要它们落入所附权利要求及其等同物的范围内。

在一个实施方式中，计算机包括具有一个或多个处理器和内存(例如，一个或多个非易失性存储设备)的一台或多台计算机。在一些实施方式中，内存或内存的计算机可读存储介质存储程序、模块和数据结构或其子集，以供处理器控制和运行本文公开的各种系统和方法。在一个实施方式中，一种其上存储有计算机可执行指令的非暂时性计算机可读存储介质在由处理器执行时执行本文公开的一种或多种方法。

本领域技术人员将理解，可以在不脱离其广泛的发明构思的情况下对以上示出和描述的示例性实施方式进行改变。因此，应理解，本发明不限于所示出和描述的示例性实施方式，而是旨在涵盖在如权利要求所限定的本发明的精神和范围内的修改。例如，示例性实施方式的特定特征可以是或可以不是所要求保护的发明的一部分，并且可以组合所公开的实施方式的各种特征。除非在本文中特别提出，否则术语“一”、“一个”和“该”不限于一个元件，而是应被理解为意思是“至少一个”。

应当理解，本发明的至少一些附图和描述已经简化为集中于与清楚理解本发明有关的元件，同时为了清楚起见，省略了那些元件和组件。本领域普通技术人员将理解，也可以包括本发明的一部分。但是，由于这样的元件在本领域中是众所周知的，并且因为它们不一定有助于更好地理解本发明，因此在此不提供对这些元件的描述。

此外，在一定程度上，本发明的方法不依赖于本文阐述的步骤的特定顺序，步骤的特定顺序不应被解释为对权利要求的限制。涉及本发明方法的任何权利要求都不应限于以所写顺序执行其步骤，并且本领域技术人员可以容易地意识到，这些步骤可以改变，并且仍然在本发明的精神和范围内。