0、采集模块115、测量模块120和电源135的简化框图，并 且示出了经过这些元件和这些元件之间的信息流和功率流。功能块和电路块之间的实线表 示模拟信号流。具有相对长的短线的虚线表示数字信号流。具有相对短的短线的虚线表示 功率流。点划线表示混合信号流。
[0104] 图7A和图7B是根据一个实施例的组织血氧测量装置100的两幅整体立体图。图 7C是组织血氧测量装置100的侧视图，图7D是组织血氧测量装置100的视图，其中外壳105 显示为基本透明。在图7D的外壳105的透明视图中，外壳内元件的位置根据一个实施例示 出。
[0105] 在图7A-7D所示的组织血氧测量装置100的具体实施例中，外壳105包括顶部 105a，顶部105a包括显示器125。外壳105还包括主体部分105b和前端部105c，前端部 105c形成传感器头250的一部分。外壳105的顶部105a被构造成在用户手持的主体部分 105b在用户手中并且传感器头250被压靠在病人的组织上的情况下向上放置。当用户在传 感器头250按压组织的情况下握住主体部分105b时，顶部105a可以将显示器125定向为 面向用户的脸部，。
[0106] 外壳105可以是相对紧凑的，例如外壳从顶部105a到传感器头250的长度可以 约25厘米或更小，在任何横轴上的宽度可以小于13厘米。外壳105可以由各种材料制成 例如塑料、尼龙、金属或以上材料的组合。外壳105可以符合UL/IEC/CAN 60601-1以及用 于抗流体泄露相关文件的要求。前端部l〇5c可以浸入到足以液相校正（liquid phantom calibration)的液位。
[0107] 输入控制器130中的至少一个可以放置在顶部105a下侧的外壳105上，并且可以 是按钮。在顶部l〇5a下侧上的至少一个输入控制器可以是构造来（上文描述的）用于通 电、断电、待机功耗模式进入以及待机功耗模式退出的电源按钮。
[0108] 在图7D中所示的组织血氧测量装置100的具体实施例中，采集模块115包括印刷 电路板115a，该印刷电路板具有布置在其上的若干电路，诸如上述采集模块的电路等。采 集模块115可以基本放置在外壳105的主体部分105b中，诸如沿主体部分105b的前侧等。 如在图7D的组织血氧测量装置100的实施例中所进一步示出的，测量模块120包括印刷电 路板120a，该印刷电路板具有若干布置在其上的电路，诸如上述测量模块的电路等。测量模 块120可以基本放置在外壳105的顶部105a中，诸如沿着显示器125的下侧等。采集模块 115和测量模块120可以通过各种紧固件（诸如螺丝、螺帽和螺栓等）或通过各种粘结剂 (诸如环氧树脂、强力胶、塑料焊接等）而紧固到外壳105上。应当注意，尽管采集模块115 和测量模块120被示出为分别在主体部分105b和顶部105a中，但是采集模块和测量模块 的位置可以在外壳105内互换，可以两者都在主体部分或两者都在顶部。电池220可以在 外壳105中沿着外壳的后侧放置并且可以从顶部105a延伸到主体部分105b。
[0109] 根据具体实施例，外壳105的前端部105c可以构造为从主体部分105b刚性延伸 的臂以刚性地保持传感器头250和探头前端300,其中传感器头250和探头前端300在使用 期间相对于外壳105固定。在其他实施例中，探头前端300可以弹性耦合到外壳105,或外 壳105可以包括弹性元件，该弹性元件在探头前端300处于和组织接触时为该探头前端提 供弹性。例如，主体部分105b可以构造为弹性臂，或可以包括允许探头前端300和传感器 头250为探头前端提供弹性的一个或多个弹簧式装置。传感器头250或探头前端300还可 以包括各种弹簧式装置以提供这种弹性或弹簧式特性。
[0110] 在实施方式中，传感器头可以经由具有弹簧常数（例如，根据胡克定律操作）的弹 簧而被弹性耦合。将传感器头耦合到外壳的弹性元件可以弹性变形，使得弹性元件在变形 之后回到原始形状。该弹性传感器头可以帮助防止用户对试图测量的组织施加太大的压 力。
[0111] 在一些实施例中，前端部105c、主体部分105b的部分、传感器头250、探头前端300 或以上部件的组合可以是从组织血氧测量装置100上可拆卸的并且可以是可替换的。例 如，前端部105C和传感器头250可以构造为供单个病人使用并且在病人使用之后可以从组 织血氧测量装置100上拆卸。之后，前端部和传感器头可以用供不同病人使用的新的无菌 前端部105c和新的无菌传感器头250替换。剩余的主体部分105b、顶部105a和包含在它 们内的电子装置可以构造为在前端部l〇5c和传感器头250例如被替换之后供不同病人再 次使用。
[0112] 图7E、图7F和图7G是根据一个实施例的前端部105c和传感器头250的进一步 放大图。具体地，图7E、图7F和图7G分别是外壳的传感器头和前端部的放大侧视图、放大 主视图和放大立体图。外壳105的前端部105c可以具有盘状端105d，该盘状端105d内形 成有孔，用于容纳紧固件250a以将盘状端连接到传感器头的保持架250b上。保持架250b 可以构造来将传感器头的各个部件保持在一起。例如，前端部105c的盘状端105d可以具 有形成在其中的凹陷部，其中该凹陷部可以成形为容纳螺帽250f (见图7H)，该螺帽250f连 接到紧固件250a以将前端部105c连接到保持架250b。具体地，图7H是传感器头250的简 化侧视图，该图未显示外壳105的前端部105c和探头前端300,以便可以示出连接到紧固件 250a的螺帽250f以进一步理解前端部105c与保持架250b的耦合。下文提供对图7H中示 出的传感器头250的视图的进一步解释。
[0113] 图71是前端部105c盘状端105d的端视图，并示出形成在该盘状端中的凹陷部， 该凹陷部以盘状端的中心孔为中心。如上简述，该凹陷部可以具有所示的六边形或具有用 于容纳螺帽250f或其他类似紧固件的其他有用形状。
[0114] 传感器头250长度可以是1. 25厘米到约4厘米，宽度可以是约0. 7厘米到约2厘 米（例如，在具体实施例中是约1厘米）。外壳105的前端部105c的长度可以是约8毫米 到约20毫米（例如，在一个具体实施例中是约12毫米）。前端部105c的盘状端105d的直 径可以是约8毫米到约12毫米（例如，在一个具体实施例中是约10. 6毫米）。
[0115] 传感器头250可以额外地包括一个或多个弹簧垫圈250d和250e，在这里第一弹 簧垫圈250d可以放置在紧固件250a头部下方并且第二弹簧垫圈250e可以放置在保持架 250b的内侧和盘状端105d的第二凹陷部的内部，其中第二凹陷部形成在盘状端的顶部中。 图7J是外壳105盘状端105d的简化俯视图，并且示出了形成在盘状端顶部中的第二凹陷 部，该凹陷部以形成在盘状端105d的孔为中心。传感器头250可以包括放置在弹簧垫圈 250d、250e与保持架250b的顶部之间的一个或多个额外的垫圈。
[0116] 传感器205可以额外地包括放置在盘状端105d和探头前端300之间的垫片 250c。在一些实施例中，垫片250c是构造来检测探头前端300对组织的压力的压力传感器 175 (例如，力感测电阻、测压元件或以上两者）。探头前端300上的压力可以被传递到压力 传感器，在这里，压力由压力传感器检测并且关于所检测到的压力的信息可以从压力传感 器传递到采集模块115、测量模块120或以上两者，以例如在显示器125上向用户报告该检 测到的压力。
[0117] 下面进一步描述压力检测和压力报告。然而，这里应当注意，例如，如果压力传感 器包括测压元件，可以通过由紧固件250d、螺帽250f以及弹簧垫片250d和250e施加到压 力传感器的力，对压力传感器施加预紧力。预紧力可以通过拧紧或松动紧固件250d和螺帽 250f增加或减小。预紧力还可以用于校正压力传感器。在测压元件是压力传感器的实施例 中，测压元件可以是高度为约3毫米到约5毫米并且直径为约8毫米到约11毫米（在具体 实施例中为约9. 6毫米）。测压元件可以包括构造来接触探头前端300的按钮端250g，以 检测被传递的探头前端对组织的压力。
[0118] 图7K是保持架250b的简化图。保持架250b可以是金属、树脂化纤维（例如，碳 纤维、硼纤维等等）、塑料等等。保持架250a可以包括主体部分250h(例如，3个臂）、上盘 250i和下盘250j，在这里主体部分将上盘和下盘连接起来。上盘250i可以具有形成在其 中的上孔，其中上孔被构造来容纳紧固件250a。下盘250j可以具有形成在其中的下孔，其 中下孔被构造来容纳探头前端300的孔盘430 (见图7F、图IOA和图10B)。下盘250j可以 形成用于探头前端300的其他部分（例如探头前端300的检测器印刷电路板（PCB) 410)的 肩部。下面进一步描述探头前端300、检测器PCB 410和孔盘430。保持架250b可以是长 度为约11毫米到约14毫米（例如，在具体实施例中长度约13毫米）。保持架250b可以具 有约7毫米到约9毫米（例如，根据一个实施例为约8毫米）的底部直径。保持架250b在 保持架的最宽部分处可以具有约8毫米到约11毫米的直径。
[0119] 图8A和图8B是正在由用户的手握住使用的组织血氧测量装置100的图像。具体 地，图8A和图8B示出用户握住外壳105的主体部分105b来使用。在一种使用方法中，用 户可以利用拇指在主体部分的前面而一个或更多手指环绕主体部分的后面和侧面来握住 主体部分l〇5b。由此组织血氧测量装置100的质量可以基本由环绕主体部分105b的用户 手指支撑。尽管用户的手显示为握住外壳105的主体部分105b，但是可替换地用户可以握 住外壳的顶部105b或顶部和主体部分的组合。
[0120] 探头前端
[0121] 图9A是根据一个实施例的探头前端300的底部的简化端视图。在图9A中所示的 实施例中，探头前端300包括两个光源150a和150b以及八个光检测器170a到170h。尽管 图9中的具体实施例示出探头前端300包括两个光源和八个光检测器，但是探头前端300 的各种替换实施例可以包括更多或更少的光源并且可以包括更多或更少的光检测器。例 如，在一个替换实施例中，探头前端300可以包括3个光源（如图9B所示）。
[0122] 如上所述，光源150被构造成生成光且将光（例如，红色和近红外光）发射到与组 织血氧测量探头100接触的组织中。组织反射光的一部分并且每个光检测器170检测被 反射的光的一部分。每个光检测器170生成针对所接收的光部分的反射率数据（例如，响 应），并且传感器子系统110与测量模块115 -起基于反射率数据确定组织的氧饱和度。
[0123] 光源150可以穿过探头前端300线形放置，并且光检测器170可以在探头前端300 上以弧形或圆形布置（例如，圆形布局）。更具体地，光源150可以布置在平分圆的线（例 如，直径）上，其中光检测器170可以布置在该线上。光源150a和150b可以间隔开距离 Dl，Dl可以在约3毫米到约10毫米的范围内。
[0124] 在探头前端300包括中心光源150c的实施例中（见图9B)，中心光源150c可以 放置在光源150a和150b的近似中点处。中心光源150c可以是与每个光检测器170基本 等距（例如，+/-10微米），其中中心光源和每个光检测器之间的距离为约1. 5毫米到5毫 米。即，光检测器170布置在其上的圆的直径为约3毫米到约10毫米（例如，根据一个具 体实施例为4毫米）。
[0125] 光源和检测器之间的最大距离基本将反射率数据限制到在组织的顶层内传播的 光，其中，几乎没有皮下脂肪或肌肉层贡献于由光检测器170从来自组织的反射光生成的 反射率数据。传播深度随源-检测器距离的增加而增加，约4-5毫米一般是足以确保几乎 没有检测到的光子在下组织层中传播的上限。
[0126] 尽管光检测器170被描述为布置成弧形或圆形，但是探头前端300可以具有光检 测器的其他结构，例如线形、方形、矩形、伪随机或其他任意式样。
[0127] 如上简述，图9A和图9B中所示的探头前端300的具体实施例包括八个光检测器 170a、170b、170c、170d、170e、170f、170g、170h。然而，在其他实施例中，探头前端300可以 包括两个或更多个光检测器170。
[0128] 光检测器170可以是固态检测器并且可以被安装到检测器印刷电路板410上。此 外，光检测器170可以是组合装置或离散装置。
[0129] 采集模块115、测量模块120或以上两者可以构造来经由贯穿一个或多个印刷电 路板的电迹线（electrical traces)组来控制光源150和光检测器170,其中光源和光检测 器被安装在该一个或多个印刷电路板上。光检测器170的圆形结构和光源155的线性结构 允许电追踪器在这些印刷电路板相对简单的布局。例如，电迹线可以从光源150和光检测 器170向外径向延伸，使得电迹线在安装有这些装置的一个或多个PCB上不重叠，这允许电 迹线之间相对均匀的间隔并且由此提供电迹线之间相对低的电串扰。在一些情况中，与其 他方式布置的电追踪器相比，电迹线之间相对低的串扰降低光源150和光检测器170两者 的信噪比。
[0130] 在【具体实施方式】中，光检测器170相对于光源150a和150b放置成创建两个或更 多个（例如，十四个）唯一的源-检测器距离。利用更多数量的源-检测器距离，其可以 用于获得更高的准确性、更快的校正和冗余（当提供两倍源-检测器距离时）。至少一个 源-检测器距离为约1.5毫米或更小（例如，0.5毫米到约1.7毫米），至少一个源-检测 器距离为约2. 5毫米或更大（例如，1. 5毫米到约3. 2毫米）。
[0131] 例如，在一个实施例中，第一源-检测器距离为约1.5毫米或更小。第二源-检测 器距离为约1.5毫米或更小。第三源-检测器距离为约2. 5毫米或更大。第四源-检测器 距离为约2. 5毫米或更大。可以有各种数量的光源和光检测器布局以获得这四个源-检测 器距离，诸如一个光源和四个光检测器、两个光源和两个光检测器、一个光检测器和四个光 源或其他布局和组合。
[0132] 例如，一个实施例包括至少两个光源和至少两个光检测器，其中光源和光检测器 之间的最大距离为约4毫米（或约5毫米），其中至少一个源-检测器为约2. 5毫米或更 大，并且其中至少一个源-检测器距离为约1. 5毫米或更小。
[0133] 当探头前端包括更多数量的光源和光检测器时，可以获得更多数量的源-检测器 距离。如所讨论的，这些距离可用来提供更高的准确性、更快的校正或冗余，或以上的组合。 光源和光检测器的布局可以是圆形图案，例如在沿着圆的弧的点上，该圆半径为约4毫米 到约5毫米。在实施方式中，在圆弧曲线上的光检测器或光源的位置公差在弧线的10微米 之内。在其他实施方式中，公差在约0.25毫米内。
[0134] 上述源-检测器距离允许从反射率数据通过SRS确定散射系数和吸收系数，其中 反射率数据由光检测器170生成。具体地，由具有相对小的源-检测器距离（例如，1. 5毫 米或更近）的光检测器170生成的反射率数据是组织的散射系数的函数而非吸收系数的函 数。此外，由具有相对大的源-检测器距离（例如，2. 5毫米或更远）的光检测器170生成 的反射率数据是Ueff(渗透深度的倒数）的函数，其中yeff是散射系数和吸收系数两者 的函数。利用放置在距至少一个光源150的1. 5毫米或更近处的至少两个光检测器170,并 且利用放置在距至少一个光源150的2. 5毫米或更远处的至少两个检测器，可以独立地确 定散射系数和吸收系数。
[0135] 根据一个具体实施例，设置了十六个唯一源-检测器距离。十六个唯一源-检测器 距离可以是：150a-170d= L 000 毫米；150b-170h = L 249 毫米；150a-170e = L 500 毫米； 150b-170a = L 744 毫米；150a-170c = 2. 000 毫米；150b-170g = 2. 261 毫米；150a-170f = 2. 500 毫米；150b-170b = 2. 712 毫米；150a-170b = 2. 940 毫米；150b-170f = 3. 122 毫米； 150a-170g = 3. 300 毫米；150b-170c = 3. 464 毫米；150a-170a = 3. 600 毫米；150b-170e =3. 708毫米；150a-170h = 3. 800毫米和150b-170d = 3. 873毫米，其中这些距离可以以 约+/-10微米变化。
[0136] 在一个替换实施例中，源-检测器距离中的至少两者是相同的，诸如最短源-检测 器距离等。例如，光源150a和光检测器170e之间的最短源-检测器距离D2与光源150b 和光检测器170a之间的最短源-检测器距离D3可以是相同的。由此光源150a和光检测 器170a之间的源-检