本申請是申請?zhí)枮?01180055375.2、申請日為2011年11月17日、發(fā)明名稱為“用于光學(xué)監(jiān)視系統(tǒng)的傳感器夾組件”的發(fā)明專利申請的分案申請。

對相關(guān)申請的交叉引用

本專利申請是要求在2010年11月17日提交的美國臨時(shí)專利申請no.61/414654的權(quán)益的在2011年2月18日提交的共同未決的美國專利申請no.13/030212的部分繼續(xù)，這兩個(gè)申請的全部內(nèi)容通過引用被并入此。本專利申請還要求在2011年10月28日提交的美國臨時(shí)申請no.61/553078和在2011年2月25日提交的美國申請no.13/034788的優(yōu)先權(quán)，這兩個(gè)申請的全部內(nèi)容通過引用被并入此。

本發(fā)明涉及光學(xué)監(jiān)視系統(tǒng)，并且更具體地涉及用于監(jiān)視血管中的組分(constituent)的有無或濃度的系統(tǒng)。本發(fā)明特別適用于在血液透析或包含體外血液流動的其它過程期間在監(jiān)視患者時(shí)血細(xì)胞比容(hematocrit)和/或氧飽和水平的實(shí)時(shí)測量。

背景技術(shù)：

患有腎衰竭或者部分腎衰竭的患者典型地進(jìn)行血液透析治療以便從他們的血液去除毒素和多余流體(excessfluid)。為此，通過位于明確認(rèn)可的接入位置的從動脈或靜脈吸取血液的吸入針或?qū)Ч埽?，在外科上置于手臂、大腿和鎖骨等中的分流器，從患者身體取得血液。針或?qū)Ч芘c體外管道(extrascorporealtubing)連接，該體外管道被饋送到蠕動泵，并然后被饋送到清潔血液并去除多余流體的透析器。經(jīng)清潔的血液然后通過附加的體外管道和另一針或?qū)Ч芊祷鼗颊呱眢w。有時(shí)，肝素滴注器位于血液透析回路中，以防止血液凝結(jié)。

當(dāng)吸取的血液穿過透析器時(shí)，它在透析器內(nèi)的稻稈狀(straw-like)管中行進(jìn)，該稻稈狀管用作未清潔血液的半滲透性通路。新鮮透析液進(jìn)入透析器的下游端。透析液包圍稻管狀管并沿與血液流過管的方向相反的方向流過透析器。新鮮透析液通過擴(kuò)散收集穿過稻管狀管的毒素，并通過超過濾收集血液中的過量流體。包含被去除的毒素和過量流體的透析液作為廢物被丟棄。紅細(xì)胞保持于稻管狀管中，并且，它們的體積計(jì)數(shù)不受該過程影響。

在血液透析治療或包含體外血液流動的其它的治療中，常使用光學(xué)血液監(jiān)視系統(tǒng)。一個(gè)例子是由freseniususamanufacturing,inc.ofwaltham,ma出售的監(jiān)視系統(tǒng)。血液監(jiān)視系統(tǒng)使用光學(xué)技術(shù)以非侵入地實(shí)時(shí)測量流過血液透析系統(tǒng)的血液的血細(xì)胞比容和氧飽和水平。血液監(jiān)視系統(tǒng)在成直線地固定于體外管道上的無菌血液室處測量血液。

一般地，對于每個(gè)患者更換血液室以及導(dǎo)管組和透析器。血液室是一次性的。血液室限定了包含基本上平坦的觀察區(qū)域和兩個(gè)相對的觀察透鏡的內(nèi)部血液流動空腔。用于光學(xué)血液監(jiān)視器的led發(fā)光器和光檢測器在透鏡上方被緊固(例如，通過夾持)于血液室上的位置?？衫霉鈾z測器通過血液室和患者的流過室的血液來分解多個(gè)波長的光，該光檢測器檢測作為結(jié)果的各波長的強(qiáng)度。

用于測量血細(xì)胞比容的優(yōu)選波長為對于紅血球基本上等吸收(isobestic)的約810nm和對于水基本上等吸收的約1300nm。在1999年12月13日發(fā)布并轉(zhuǎn)讓給本申請的受讓人的發(fā)明名稱為“systemandmethodfornon-invasivehematocritmonitoring”的美國專利no.5372136中基本公開的控制器中實(shí)現(xiàn)的比率換算技術(shù)使用光強(qiáng)度信息，以實(shí)時(shí)計(jì)算患者的血細(xì)胞比容值。如在現(xiàn)有技術(shù)中廣泛使用的，血細(xì)胞比容值是通過(1)給定整個(gè)血液采樣中的紅血球的體積與(2)血液采樣的總體積之間的比率確定的百分比。

在臨床設(shè)置中，可從測量的血細(xì)胞比容的變化實(shí)時(shí)確定在血液透析期間出現(xiàn)的血液體積的實(shí)際百分比變化。因此，在血液透析治療階段期間，光學(xué)血液監(jiān)視器不僅能夠?qū)崟r(shí)地非侵入地監(jiān)視患者的血細(xì)胞比容水平，而且能夠?qū)崟r(shí)地非侵入地監(jiān)視患者的血液體積的變化。實(shí)時(shí)監(jiān)視血液體積的變化的能力有助于安全有效的血液透析。

為了實(shí)時(shí)監(jiān)視血液，發(fā)光二極管(led)和用于它們的光檢測器被安裝于裝配于血液室上的傳感器夾組件的兩個(gè)相對的頭部上。對了系統(tǒng)的精度(accuracy)，重要的是每當(dāng)傳感器夾組件被夾在血液室上方的位置時(shí)，led和光檢測器處于預(yù)定的位置和取向。預(yù)定的位置和取向確保從led行進(jìn)到光檢測器的光穿過血液室的透鏡。

對于血液室的特定尺寸以及傳感器夾組件相對于血液室的特定位置和取向，校準(zhǔn)光學(xué)監(jiān)視器。出于該目的，傳感器夾的頭部被設(shè)計(jì)為與血液室配合(mate)以使得led和光檢測器處于已知的位置和取向。在監(jiān)視系統(tǒng)中，傳感器夾的頭部和血液室具有互補(bǔ)的d形構(gòu)造。

在常規(guī)的系統(tǒng)中，通過孤立的控制器執(zhí)行光學(xué)監(jiān)視，該控制器包含實(shí)時(shí)呈現(xiàn)監(jiān)視數(shù)據(jù)的顯示器?？刂破靼?jì)算顯示的數(shù)據(jù)并控制led和光檢測器的操作的處理器。控制器在常規(guī)上通過拴系電纜與傳感器夾和光學(xué)裝置連接。在通過電纜到該孤立的控制器的傳輸期間，大量噪聲被引入由光檢測器提供的模擬信號，并且，照明led以補(bǔ)償和確保可用的模擬信號所需要的功率量產(chǎn)生熱，使led的壽命劣化。此外，光電二極管電流太小，以致于其連接中的任何串聯(lián)電阻都是衰減器和電勢噪聲源。模擬信號的電纜越長，則對于電流的電阻越大并且信號中將存在的噪聲越多。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在本發(fā)明的實(shí)施例中，提供了一種用于光學(xué)監(jiān)視流過血液室的血液的傳感器夾組件。該傳感器夾組件包含：殼體，其具有能夠緊固于血液室的兩個(gè)相對的臂；至少一個(gè)發(fā)射器，位于相對端部之一中；至少一個(gè)光檢測器，位于另一相對端部中，該至少一個(gè)光檢測器相對于至少一個(gè)發(fā)射器被定位為使得由至少一個(gè)發(fā)射器發(fā)射的光能夠在穿過傳感器夾組件緊固于其上的血液室之后在至少一個(gè)光檢測器處被接收；微控制器，其位于該殼體內(nèi)，該微控制器被配置為接收經(jīng)調(diào)節(jié)的模擬信號，將經(jīng)調(diào)節(jié)的模擬信號轉(zhuǎn)換成原始數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并基于原始數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)計(jì)算與傳感器夾組件緊固于其上的血液室中的血液對應(yīng)的至少一個(gè)參數(shù)，其中該經(jīng)調(diào)節(jié)的模擬信號是基于由至少一個(gè)光檢測器產(chǎn)生的原始模擬信號的；和輸出端口，被配置為從傳感器夾組件向外部設(shè)備輸出由微控制器執(zhí)行的計(jì)算的結(jié)果。

傳感器夾組件還可包括至少一個(gè)跨阻放大器，其位于所述殼體內(nèi)，與各光檢測器對應(yīng)，用于將原始模擬信號轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號；和至少一個(gè)數(shù)字可控微調(diào)電位器，其位于所述殼體內(nèi)，與各光檢測器對應(yīng)，用于向模擬電壓信號施加增益。微控制器可進(jìn)一步被配置為控制至少一個(gè)發(fā)射器的操作，并以與至少一個(gè)發(fā)射器的操作同步化的方式控制由至少一個(gè)數(shù)字可控微調(diào)電位器施加的增益。發(fā)射器臂與光檢測器臂中的至少一個(gè)可包含用于阻擋在至少一個(gè)光檢測器接收到環(huán)境光的護(hù)罩。

傳感器夾組件還可包括硅光檢測器和銦鎵砷化物光檢測器，并且，微控制器可進(jìn)一步被配置為計(jì)算血細(xì)胞比容值、氧飽和值和與百分比血液體積變化。傳感器夾組件的輸出端口可與usb(通用串行總線)連接對應(yīng)，并且，外部設(shè)備可以是計(jì)算機(jī)。輸出端口可進(jìn)一步被配置為將從外部設(shè)備接收的命令傳輸給微控制器。并且，微控制器可被配置為基于唯一的驗(yàn)證過濾器驗(yàn)證傳感器夾組件的精度，并且，在確認(rèn)用戶輸入正確的驗(yàn)證過濾器識別碼時(shí)重新校準(zhǔn)傳感器夾組件。微控制器可進(jìn)一步是在兩個(gè)相對的臂中的一個(gè)內(nèi)浮動的板的一部分。

在另一實(shí)施例中，提供一種用于光學(xué)監(jiān)視血液的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括：血液室，包含觀察窗口和室體部；緊固于血液室上的傳感器夾組件，該傳感器夾進(jìn)一步包含：殼體，具有發(fā)射器臂和光檢測器臂；至少一個(gè)發(fā)射器，位于發(fā)射器臂內(nèi)；至少一個(gè)光檢測器，位于光檢測器臂內(nèi)，該至少一個(gè)光檢測器相對于至少一個(gè)發(fā)射器被定位為使得由至少一個(gè)發(fā)射器發(fā)射的光能夠在穿過該血液室之后在至少一個(gè)光檢測器處被接收；微控制器，位于該殼體內(nèi)，該微控制器被配置為接收經(jīng)調(diào)節(jié)的模擬信號，將經(jīng)調(diào)節(jié)的模擬信號轉(zhuǎn)換成原始數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并基于原始數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)計(jì)算與傳感器夾組件緊固于其上的血液室中的血液對應(yīng)的至少一個(gè)參數(shù)，其中該經(jīng)調(diào)節(jié)的模擬信號是基于由至少一個(gè)光檢測器產(chǎn)生的原始模擬信號的；和輸出端口，被配置為從傳感器夾組件向外部設(shè)備輸出由微控制器執(zhí)行的計(jì)算的結(jié)果；和外部設(shè)備，被配置為向用戶顯示由微控制器執(zhí)行的計(jì)算的結(jié)果。

發(fā)射器臂和光檢測器臂可進(jìn)一步是相對的臂，該相對的臂在該臂的第一相對端部處被一起偏壓以形成鉗爪(jaw)，使得向該臂的第二相對端部施加的夾緊力以打開鉗爪，以允許血液室被放置在第一相對端部之間并在力被去除時(shí)保持在那里。血液室的室體部被著色為藍(lán)色，以阻擋環(huán)境光在至少一個(gè)光檢測器處被接收。系統(tǒng)還可包括與傳感器夾組件唯一相關(guān)聯(lián)的驗(yàn)證過濾器，其用于確定是否需要重新校準(zhǔn)傳感器夾組件。輸出端口可進(jìn)一步被配置為將從外部設(shè)備接收的命令傳輸給微控制器；并且，微控制器可進(jìn)一步被配置為基于驗(yàn)證過濾器驗(yàn)證傳感器夾組件的精度，并且被配置為在確認(rèn)用戶輸入正確驗(yàn)證過濾器識別碼時(shí)重新校準(zhǔn)傳感器夾組件。微控制器可進(jìn)一步是在發(fā)射器臂和光檢測器臂中的一個(gè)內(nèi)浮動的板的一部分。

在又一實(shí)施例中，提供一種傳感器夾組件，包括微控制器、發(fā)射器和光檢測器，該微控制器進(jìn)一步包含處理器和有形非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，在有形非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上存儲用于光學(xué)監(jiān)視血液的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令。該計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令包含：用于開啟發(fā)射器的指令，其中，發(fā)射器與光檢測器對應(yīng)；用于使與光檢測器對應(yīng)的通道上的光檢測器所產(chǎn)生的原始模擬信號的調(diào)節(jié)與發(fā)射器的操作同步化的指令；用于基于從經(jīng)調(diào)節(jié)的模擬信號轉(zhuǎn)換的原始數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)計(jì)算與血液對應(yīng)的至少一個(gè)參數(shù)的指令，其中，經(jīng)調(diào)節(jié)的模擬信號是基于光檢測器所產(chǎn)生的原始模擬信號的；以及用于通過輸出端口將計(jì)算的結(jié)果輸出到外部設(shè)備的指令。

計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令還可包含：用于控制與光檢測器對應(yīng)的通道上的數(shù)字可控微調(diào)電位器所施加的增益的量的指令、用于在從外部設(shè)備接收到對應(yīng)的命令時(shí)基于與傳感器夾組件唯一相關(guān)聯(lián)的驗(yàn)證過濾器來驗(yàn)證傳感器夾組件的精度的指令、用于接收驗(yàn)證過濾器識別碼的用戶輸入的指令；用于在由用戶輸入的驗(yàn)證過濾器識別碼與和傳感器夾組件唯一相關(guān)聯(lián)的驗(yàn)證過濾器對應(yīng)的情況下重新校準(zhǔn)傳感器夾組件的指令、和/或用于將與傳感器夾組件對應(yīng)的狀態(tài)信息輸出到外部設(shè)備的指令。用于通過輸出端口將計(jì)算的結(jié)果輸出到外部設(shè)備的指令還包含用于輸出數(shù)據(jù)流的指令，該數(shù)據(jù)流包含與血細(xì)胞比容值、氧飽和值和百分比血液體積變化有關(guān)的信息。

在又一實(shí)施例中，提供一種用于光學(xué)監(jiān)視流過血液室的血液的傳感器夾組件。該傳感器夾組件包含：殼體，具有能夠緊固于血液室上的兩個(gè)相對的臂；用于將殼體緊固于血液室上的裝置；位于相對端部之一中的至少一個(gè)發(fā)射器；位于另一相對端部中的至少一個(gè)光檢測器，該至少一個(gè)光檢測器相對于至少一個(gè)發(fā)射器被定位為使得由至少一個(gè)發(fā)射器發(fā)射的光能夠在穿過該傳感器夾組件緊固于其上的該血液室之后在至少一個(gè)光檢測器處被接收；信令調(diào)節(jié)電路，被配置為向由至少一個(gè)光檢測器產(chǎn)生的原始模擬信號施加增益并從原始模擬信號中濾除噪聲；模數(shù)轉(zhuǎn)換器，被配置為將經(jīng)調(diào)節(jié)的模擬信號轉(zhuǎn)換成原始數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；和輸出端口，被配置為使傳感器夾組件與外部設(shè)備連接。

信令調(diào)節(jié)電路還可包含至少一個(gè)跨阻放大器、至少一個(gè)數(shù)字微調(diào)電位器和過濾器電路。兩個(gè)相對的臂中的至少一個(gè)可包含用于阻擋環(huán)境光在至少一個(gè)光檢測器處被接收的護(hù)罩。在又一實(shí)施例中，傳感器夾組件包括：微控制器，其位于殼體內(nèi)，被配置為基于原始數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)計(jì)算與傳感器夾組件緊固于其上的血液室中的血液對應(yīng)的至少一個(gè)參數(shù)，并且，輸出端口進(jìn)一步被配置為將由微控制器執(zhí)行的計(jì)算的結(jié)果從傳感器夾組件輸出到外部設(shè)備。輸出端口可進(jìn)一步被配置為將從外部設(shè)備接收的命令傳輸?shù)轿⒖刂破?，并且，微控制器可進(jìn)一步被配置為在從外部設(shè)備接收到相應(yīng)的命令時(shí)基于與傳感器夾組件唯一相關(guān)聯(lián)的驗(yàn)證過濾器來驗(yàn)證傳感器夾組件的精度。微控制器還可進(jìn)一步被配置為在確認(rèn)用戶輸入正確驗(yàn)證過濾器識別碼時(shí)重新校準(zhǔn)傳感器夾組件。微控制器可進(jìn)一步是在兩個(gè)相對的臂中的一個(gè)內(nèi)浮動的板的一部分。

在又一實(shí)施例中，提供了一種用于光學(xué)監(jiān)視血液的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：血液室，包含觀察窗口和室體部；緊固于血液室上的傳感器夾組件，該傳感器夾組件包含：殼體，具有發(fā)射器臂和光檢測器臂；至少一個(gè)發(fā)射器，位于發(fā)射器臂內(nèi)；至少一個(gè)光檢測器，其位于光檢測器臂內(nèi)，該至少一個(gè)光檢測器相對于至少一個(gè)發(fā)射器被定位為使得由至少一個(gè)發(fā)射器發(fā)射的光能夠在穿過血液室之后在至少一個(gè)光檢測器處被接收；信令調(diào)節(jié)電路，被配置為向由至少一個(gè)光檢測器產(chǎn)生的原始模擬信號施加增益并從原始模擬信號中濾除噪聲；模數(shù)轉(zhuǎn)換器，被配置為將經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓模擬信號轉(zhuǎn)換成原始數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；和輸出端口，被配置為使傳感器夾組件與外部設(shè)備連接；以及外部設(shè)備，被配置為通過輸出端口從傳感器夾組件接收數(shù)據(jù)。

信令調(diào)節(jié)電路還可包含至少一個(gè)跨阻放大器、至少一個(gè)數(shù)字微調(diào)電位器和過濾器電路。光檢測器臂和發(fā)射器臂中的至少一個(gè)可包含用于阻擋環(huán)境光在至少一個(gè)光檢測器處被接收的護(hù)罩。血液室的室體部可被著色為藍(lán)色以阻擋環(huán)境光在至少一個(gè)光檢測器處被接收。

在另一實(shí)施例中，傳感器夾組件還包括：微控制器，其位于殼體內(nèi)，該微控制器被配置為基于原始數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)計(jì)算與傳感器夾組件緊固于其上的血液室中的血液對應(yīng)的至少一個(gè)參數(shù)。輸出端口可進(jìn)一步被配置為將由微控制器執(zhí)行的計(jì)算的結(jié)果從傳感器夾組件輸出到外部設(shè)備。系統(tǒng)還可包括與傳感器夾組件唯一相關(guān)聯(lián)的驗(yàn)證過濾器，用于確定是否需要重新校準(zhǔn)傳感器夾組件。輸出端口可進(jìn)一步被配置為將從外部設(shè)備接收的命令傳輸給微控制器，并且，微控制器可進(jìn)一步被配置為基于驗(yàn)證過濾器驗(yàn)證傳感器夾組件的精度，并在確認(rèn)用戶輸入正確驗(yàn)證過濾器識別碼時(shí)重新校準(zhǔn)傳感器夾組件。微控制器可進(jìn)一步是在發(fā)射器臂與光檢測器臂中的一個(gè)內(nèi)浮動的板的一部分。

在替代性的另一實(shí)施例中，外部設(shè)備進(jìn)一步被配置為通過輸出端口從傳感器夾組件接收原始數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并基于該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)計(jì)算與傳感器夾組件緊固于其上的血液室中的血液對應(yīng)的至少一個(gè)參數(shù)。外部設(shè)備可進(jìn)一步被配置為基于與傳感器夾組件唯一相關(guān)聯(lián)的驗(yàn)證過濾器來驗(yàn)證傳感器夾組件的精度，并在確認(rèn)用戶輸入正確驗(yàn)證過濾器識別碼時(shí)重新校準(zhǔn)傳感器夾組件。

在又一實(shí)施例中，提供一種與傳感器夾組件連接的計(jì)算設(shè)備，該傳感器夾組件包括發(fā)射器、光檢測器、信號調(diào)節(jié)電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換器。計(jì)算設(shè)備包括處理器和有形非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，在該有形非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上存儲有用于光學(xué)監(jiān)視血液的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令。該計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令包含：用于開啟發(fā)射器的指令，其中，發(fā)射器與光檢測器對應(yīng)；用于使信號調(diào)節(jié)電路的操作與和光檢測器對應(yīng)的發(fā)射器的操作同步化的指令；用于從傳感器夾組件接收原始數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的指令，該原始數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)是通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器從基于由光檢測器產(chǎn)生的原始模擬信號的經(jīng)調(diào)節(jié)的模擬信號轉(zhuǎn)換得到的；和用于基于原始數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)計(jì)算與血液對應(yīng)的至少一個(gè)參數(shù)的指令。

計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令還可包括：用于控制由信號調(diào)節(jié)電路施加的增益的量的指令、用于基于與傳感器夾組件唯一相關(guān)聯(lián)的驗(yàn)證過濾器來驗(yàn)證傳感器夾組件的精度的指令、用于接收驗(yàn)證過濾器識別碼的用戶輸入的指令；和用于在由用戶輸入的驗(yàn)證過濾器識別碼與和傳感器夾組件唯一相關(guān)聯(lián)的驗(yàn)證過濾器對應(yīng)的情況下重新校準(zhǔn)傳感器夾組件的指令。用于基于原始數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)計(jì)算與血液對應(yīng)的至少一個(gè)參數(shù)的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令還可包括用于計(jì)算與血液對應(yīng)的血細(xì)胞比容值、氧飽和值和百分比血液體積變化的指令。

附圖說明

圖1是示出進(jìn)行血液透析治療的患者的示例性環(huán)境的框圖。

圖2是血液室的透視圖。

圖3是傳感器夾組件的透視圖。

圖4是夾在血液室上的傳感器夾組件的透視圖。

圖5是示出傳感器夾組件的內(nèi)部部件的傳感器夾組件的內(nèi)部示圖。

圖6是傳感器夾組件的截面的示意圖。

圖7是用于收集、處理和輸出數(shù)據(jù)的處理的流程圖。

圖8是傳感器夾組件的部件的框圖。

圖9是根據(jù)圖8所示的實(shí)施例的傳感器夾組件的部件的功能框圖。

圖10是根據(jù)可替代實(shí)施例的傳感器夾組件的部件的功能框圖。

圖11是用于對傳感器夾組件中的led供電并從補(bǔ)充傳感器(complementarysensor)收集數(shù)據(jù)的定時(shí)圖。

圖12是與傳感器夾組件通信的計(jì)算機(jī)上的示例性試用軟件界面的畫面捕獲。

圖13a～13f是關(guān)于驗(yàn)證和重新校準(zhǔn)的與傳感器夾組件通信的外部主機(jī)設(shè)備上的商用的示例性軟件界面的畫面捕獲。

具體實(shí)施方式

參照圖1描述適用于本發(fā)明的各種實(shí)現(xiàn)的示例性環(huán)境。圖1的示例性環(huán)境100示意性表示這樣的系統(tǒng)：其中，患者10正在進(jìn)行血液透析治療，傳感器夾組件34在患者的血液穿過利用常規(guī)的血液室和傳感器夾組件的血液透析系統(tǒng)中的體外管道時(shí)實(shí)時(shí)地監(jiān)視患者的血液?？梢岳斫?，所描述的環(huán)境是例子，并且，在不背離這里包含的教導(dǎo)的情況下，可以改變或修改環(huán)境的部件。

輸入針或?qū)Ч?6被插入患者10的接入點(diǎn)，諸如手臂中的分流器，并與體外管道18連接，該體外管道18通到作為血液透析機(jī)12的一部分的蠕動泵20，并然后通到與透析器或血液過濾器22。透析機(jī)12從患者的血液中去除毒素和多余流體。經(jīng)透析的血液通過體外管道24和返回針或?qū)Ч?6從透析機(jī)22返回患者。盡管在圖1中沒有被示出，在美國，體外血液流動一般接收肝素滴注以防止凝固。過量流量和毒素通過經(jīng)由導(dǎo)管28供給到透析機(jī)22的干凈的透析液被去除，并且被去除以便經(jīng)由導(dǎo)管30被丟棄。在美國，典型的血液透析治療階段花費(fèi)約3～5小時(shí)。在圖1描述的典型的血液透析治療中，接入點(diǎn)從患者抽取動脈血。如果動脈接入不可用，那么可以使用靜脈導(dǎo)管以接入患者的血液。如上所述，諸如有時(shí)在加護(hù)病房中使用的低流動性連續(xù)性腎臟替代治療(crrt)的其它透析應(yīng)用或諸如心臟手術(shù)期間的高流動性灌注測量的應(yīng)用也測量來自患者的血液。應(yīng)用包括諸如常規(guī)的透析機(jī)器的閉環(huán)血液流動裝置，但也可包括諸如“單針”透析技術(shù)的具有循環(huán)血液清潔裝置的應(yīng)用。當(dāng)前的技術(shù)表明靜脈血液中的氧飽和水平與患者的心輸出量相關(guān)。

通過緊固于血液室32上的傳感器夾組件34執(zhí)行光學(xué)血液監(jiān)視。雖然這里關(guān)于經(jīng)由彈簧偏壓橋接件的“夾持”來描述緊固，但應(yīng)理解，傳感器夾組件不需要是“夾子”，并且可以各種方式被緊固，諸如通過使用插入連接器、咬合連接器、不同類型的鉸鏈和本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其它類型的緊固機(jī)構(gòu)。通過諸如usb端口的適當(dāng)?shù)臄?shù)字處理端口從傳感器夾組件34輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)可以是原始數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(即，代表已被調(diào)節(jié)(condition)并被轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式的來自傳感器夾組件的光檢測器的讀數(shù))或經(jīng)處理的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(即，代表基于來自傳感器夾組件的光檢測器的讀數(shù)的計(jì)算)。血液室32優(yōu)選地與透析機(jī)12上游的體外管道18成直線地定位，但它可位于血液線中的任何位置。來自蠕動泵20的血液通過管道18流入血液室32中。在實(shí)施例中，傳感器夾組件34包含led光電發(fā)射器，該led光電發(fā)射器發(fā)射對于紅血球等吸收的基本處于810nm的光、對于水等吸收的基本處于1300nm的光、和對于氧化血紅蛋白敏感的基本處于660nm的光。血液室32包含窗口，使得傳感器發(fā)射器和檢測器可觀看流過血液室32的血液，并通過使用已知的比率換算技術(shù)來確定患者的實(shí)時(shí)血細(xì)胞比容值和氧飽和值。應(yīng)理解，可以使用led發(fā)射器以外的其它類型的發(fā)射器，諸如與棱鏡組合的白光源或激光二極管。

圖2～4表示一個(gè)特定實(shí)施例中的血液室32和傳感器夾組件34。參照圖2，血液室32的體部301由模制的、醫(yī)用的藍(lán)色的聚碳酸酯或其它適當(dāng)?shù)牟牧现瞥?。室體部301上的觀察窗口306優(yōu)選由被模制并被拋光處理以有利于可靠的光透射的清晰的醫(yī)用聚碳酸酯材料制成，例如，bayermakrolonfcr2458-55115(不允許再研磨)，它是允許接觸血液的、uspxx11，classv1。期望材料可關(guān)于等級號、批號和制造日期被認(rèn)證。

雖然圖2僅示出血液室32的一側(cè)，但是，血液室32的兩側(cè)均包含具有觀察窗口的透鏡305。如圖2所示，各透鏡305包含脊部的兩個(gè)同心環(huán)，并且，內(nèi)環(huán)包圍透鏡305的觀察窗口306。外環(huán)是透鏡305的周邊，在這里，該透鏡與室體部301配合。內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間的透鏡305的環(huán)形表面區(qū)域限定用于接納傳感器夾組件的護(hù)罩的凹陷。如后面更詳細(xì)地描述的那樣，當(dāng)配合時(shí)，夾組件的彈簧偏壓和凹部將傳感器夾組件34與血液室32保持在一起。為了防止夾子與血液室發(fā)生相對旋轉(zhuǎn)，指狀體307從外環(huán)的脊部沿徑向向內(nèi)延伸。該指狀體307與護(hù)罩中的缺口配合，并用于旋轉(zhuǎn)鎖定配合的夾組件與血液室。血液室32的入口和出口被設(shè)計(jì)為與常規(guī)上已知為接口鎖(luerlock)連接器的標(biāo)準(zhǔn)醫(yī)用連接裝置兼容。作為替代方案，入口和出口中的一個(gè)或兩者可被配置為包含接收相應(yīng)的管道的外周的開口。在美國臨時(shí)申請no.61/553078、美國申請no.13/034788和美國申請no.12/876572中可以找到關(guān)于血液室32的配置和設(shè)計(jì)的其它細(xì)節(jié)。

圖3示出傳感器夾組件34的外部示圖，圖4示出夾在血液室32上的傳感器夾組件34的例子。傳感器夾組件34監(jiān)視流過血液室32的患者的血液(例如，流過血液室32的血液的血細(xì)胞比容、血紅蛋白、血液體積的變化和氧飽和水平和/或其它血液組分)。傳感器夾組件34的外殼(casing)包含通過彈簧偏壓橋接件348連接的led發(fā)射器臂344和光檢測器臂346。led發(fā)射器臂344包含具有至少兩個(gè)led發(fā)射器的發(fā)射器子組件，一個(gè)發(fā)射約1300nm的第一波長(λ1)的紅外光輻射，另一個(gè)發(fā)射約810nm的第二波長(λ2)的紅外光輻射。led發(fā)射器優(yōu)選還包含用于發(fā)射約660nm的第三波長(λ3)的可見光輻射的第三led發(fā)射器。其它的波長可被代入或者添加，以測量附加的血液組分或其它流體的特性。檢測器臂346優(yōu)選包含兩種類型的光檢測器：用于檢測約660nm和810nm波長的硅光檢測器和用于檢測約1300nm波長的銦鎵砷化物光檢測器。

傳感器夾組件34還包括兩個(gè)護(hù)罩(shroud)。一個(gè)護(hù)罩340處于發(fā)射器臂344子組件的內(nèi)部殼體上，并防止環(huán)境光通過觀察窗口進(jìn)入血液室。第二護(hù)罩342處于檢測器臂346子組件的內(nèi)部殼體上，并且也防止環(huán)境光通過觀察窗口進(jìn)入血液室。護(hù)罩342包含外環(huán)臺(annularledge)或臺階表面350和內(nèi)環(huán)臺或臺階表面352。臺階表面350、352的高度差與血液室32的外側(cè)的環(huán)壁的高度對應(yīng)(參見圖2)，并且還與窗口表面高于血液室32的一側(cè)的凹陷阱的高度對應(yīng)。優(yōu)選地，為了最大化對于環(huán)境光的阻擋，外環(huán)臺階表面350的形狀和表面區(qū)域基本上與血液室32上的相應(yīng)護(hù)罩配合表面的形狀和表面區(qū)域是互補(bǔ)的。護(hù)罩340以類似的方式被配置為與血液室32的相對的外壁配合。在美國臨時(shí)申請no.61/553078、美國申請no.13/034788和美國申請no.12/876572中，可以找到關(guān)于傳感器夾組件34的殼體的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)的其它細(xì)節(jié)。

圖5示出傳感器夾組件34的內(nèi)部示圖。在圖5中，通過點(diǎn)線透明地示出用于發(fā)射器臂344和檢測臂346的外殼。發(fā)射器臂344包含led電路板148以及發(fā)送器和處理器電路板150。傳感器夾組件34的檢測臂346包含檢測器電路板152、接收器和通信板154以及電源電路板156。串行電纜(例如，rs-232、usb等)158與檢測器臂上的接收器和通信電路板154以及電源板156連接。接收器和通信板154例如通過一對的七導(dǎo)體帶狀電纜160與發(fā)送器和處理器板150連接?？梢岳斫猓部墒褂闷渌愋偷拇须娎|，諸如具有nema250額定卡口鎖定(bayonetlocking)連接器的電纜?？梢岳斫猓瑘D5所示的板和連接器的特定配置僅是示例性的。例如，所有的板可安裝于一個(gè)臂或另一個(gè)臂上(除了應(yīng)安裝在相對的臂上的發(fā)射器和檢測器以外)，或者，如在后面進(jìn)一步描述的另一實(shí)施例中那樣，傳感器夾組件34包含用于將模擬信號處理成用于通過電纜傳輸給外部主機(jī)設(shè)備的原始數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的有限的電路。

圖6示出夾在血液室32上的傳感器夾組件34的截面的示意圖。用于傳感器夾組件34的殼體包含分別用于發(fā)射器臂144和檢測器臂146的內(nèi)部殼體框架162以及外部殼體164、166。內(nèi)部殼體框架162用作用于發(fā)射器臂144和檢測器臂146兩者的內(nèi)部殼體。橋接部(bridge)102跨在內(nèi)部框架殼體的與發(fā)射器臂144和檢測器臂146對應(yīng)的部分之間。橋接部102包含一對帶狀電纜160從中通過的內(nèi)部通道。內(nèi)部殼體框架162還包含跨著臂144、146和橋接部102的彈簧(彈簧未被示出)。彈簧將發(fā)射器臂144和檢測器臂146的遠(yuǎn)端彼此面對地偏壓，使得它們牢固地夾在血液室32上。用于發(fā)射器臂144的外部殼164包含支柱170，該支柱170確保led電路板148位于發(fā)射器臂144上的適當(dāng)?shù)奈恢?。類似地，用于檢測器臂146的外部殼166包含支柱172，該支柱172確保檢測器電路板152位于適當(dāng)?shù)奈恢谩?/p>

發(fā)送器和處理器電路板150被容納在由內(nèi)部殼體框架162和發(fā)射器臂殼164限定的發(fā)射器臂144中的隔室174內(nèi)。接收器和通信電路板154和電源板156位于由內(nèi)部殼體框架162和檢測器臂殼166限定的隔室176中。為了避免(例如，由于殼體部件的聲焊接導(dǎo)致的)對于板150、154和156的振動傷害，已發(fā)現(xiàn)希望隔室174中的板150和隔室176中的板154和156不直接安裝于殼體框架或外部殼上。電源板156被物理安裝于接收器和通信電路板154上。接收器和通信電路板154的一端被柔性帶狀電纜160支撐，并且，另一端被用于串行電纜(例如，usb)158的模制橡膠應(yīng)變消除件(strainrelief)支撐。接收器和通信板154還通過跳線(jumper)184與檢測器板154連接。該安裝布置使得板154和156能夠在殼體隔室176中浮動，并將板與潛在損傷振動隔開。檢測器板152以及l(fā)ed板148上的部件被封裝于環(huán)氧樹脂內(nèi)，以將部件固定于板152、148并保護(hù)該部件免受振動損傷。發(fā)送器和處理器電路板150被柔性帶狀電纜160并且還有跳線180保持。類似地，該安裝布置使得板150能夠在發(fā)射器臂144中的殼體隔室174中浮動，并將板150與潛在損傷振動隔開。

應(yīng)理解，以上在圖3～6中示出的護(hù)罩在諸如患者在靜脈血中具有非常低的氧水平的極端情況下是最有利的。因此，雖然圖3～6示出用于阻擋環(huán)境光的護(hù)罩，但是，圖3～6所示的傳感器夾組件34的替代性實(shí)施例可以不包含上述的用于阻擋環(huán)境光的護(hù)罩。并且，可以理解，圖3～6所示的傳感器夾組件34的實(shí)施例僅是示例性的，并且，在不背離這里描述的本發(fā)明的原理的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠修改各種部件的配置。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖7，示出用于初始化和執(zhí)行血液監(jiān)視的總體處理。在步驟701，用戶首先使監(jiān)視系統(tǒng)通電，并且，在步驟703，初始化系統(tǒng)，加載校準(zhǔn)參數(shù)，配置控制寄存器，并且啟動系統(tǒng)定時(shí)器。校準(zhǔn)參數(shù)在制造傳感器夾組件之后被初始地確定，并且，在適當(dāng)?shù)那闆r下可在現(xiàn)場被更新。

通過測量在血液室內(nèi)構(gòu)造的吸收性過濾器(“工廠校準(zhǔn)過濾器”)初始地完成工廠中的校準(zhǔn)。這些工廠校準(zhǔn)過濾器由穩(wěn)定的透光材料構(gòu)造，并且被構(gòu)建為提供與在血液中發(fā)現(xiàn)的實(shí)際透過比相關(guān)的吸收基準(zhǔn)點(diǎn)。雖然可以使用單個(gè)工廠校準(zhǔn)過濾器，但優(yōu)選的方法是使用具有不同的針對每個(gè)波長的透光值的至少兩個(gè)工廠校準(zhǔn)過濾器，使得可對于各波長建立校準(zhǔn)斜率(增益)和截距(偏移)。這些斜率和截距被存儲于(傳感器夾組件34或外部主機(jī)設(shè)備中的)非易失性存儲器中，并被用于測量以確保信號被精確地解釋為血液值。通常，通過在閉合回路中循環(huán)人的血液并針對諸如細(xì)胞計(jì)數(shù)器的已知測量裝置對血液進(jìn)行測量，驗(yàn)證校準(zhǔn)是精確的。這針對不同的血細(xì)胞比容和氧水平完成，以證實(shí)傳感器夾組件34的校準(zhǔn)。

在傳感器夾組件34被校準(zhǔn)之后，其被分配唯一(unique)的驗(yàn)證過濾器，該驗(yàn)證過濾器可附接于數(shù)據(jù)電纜或與傳感器夾組件接口連接的外部主機(jī)設(shè)備。在通常的實(shí)踐中，用戶至少每月將傳感器夾放在配對的唯一的驗(yàn)證過濾器上并驗(yàn)證傳感器夾組件34從過濾器讀取與其被校準(zhǔn)時(shí)的值相同的值。如果這些值落在初始測量值加減規(guī)定的偏移的限度內(nèi)，那么傳感器夾組件34“通過”驗(yàn)證試驗(yàn)，并允許繼續(xù)起作用。如果過濾器上的測量落在該限度之外，那么使裝置停止服務(wù)。

在單次驗(yàn)證失敗之后，用戶應(yīng)清潔傳感器夾組件34的表面并確保傳感器夾組件34被適當(dāng)?shù)匕卜庞隍?yàn)證過濾器上。第二次嘗試驗(yàn)證。如果裝置又失敗，那么向用戶呈現(xiàn)現(xiàn)場校準(zhǔn)的選項(xiàng)。通過位于驗(yàn)證過濾器上的適當(dāng)位置的傳感器夾組件34，算法使當(dāng)前測量值與裝置被校準(zhǔn)時(shí)的值相關(guān)。在軟件中計(jì)算和實(shí)現(xiàn)新的校正值。如果傳感器夾組件34脫離對于可靠的現(xiàn)場校準(zhǔn)而建立的邊界過遠(yuǎn)，那么裝置保持被禁用并且應(yīng)被替換。如果裝置成功地重新校準(zhǔn)，那么進(jìn)行附加的驗(yàn)證試驗(yàn)。驗(yàn)證試驗(yàn)通過，則單元重新得以使用。

在系統(tǒng)就緒且患者已開始血液透析治療時(shí)，在步驟707通過傳感器夾組件收集原始模擬數(shù)據(jù)。接收到的信號響應(yīng)于依次通電的led對于血液的照明。該原始模擬數(shù)據(jù)包含基于氧、血細(xì)胞比容和水敏感l(wèi)ed頻率以及溫度讀數(shù)的在光檢測器處被接收的原始模擬電流信號。這些原始模擬電流信號通過跨阻放大器(transimpedenceamplifier)被轉(zhuǎn)換至電壓域，被信號調(diào)節(jié)電路處理，并然后通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器被數(shù)字化。

在步驟709，傳感器夾組件34通過使用在1999年12月13日發(fā)布的并轉(zhuǎn)讓給本申請的受讓人的發(fā)明名稱為“systemandmethodfornon-invasivehematocritmonitoring”的美國專利no.5372136中充分公開的比率換算模型(ratiometricmodel)基于原始數(shù)據(jù)和校準(zhǔn)參數(shù)計(jì)算與穿過傳感器夾組件34附接于其上的血液室32的血液相關(guān)聯(lián)的血細(xì)胞比容、氧飽和度和血液體積的變化，該專利通過引用將其全文并入此。在各種波長中的每一個(gè)處的接收光強(qiáng)度由于從各led發(fā)射器發(fā)射的可見光和紅外光的固定強(qiáng)度衰減和散射而降低。比爾定律對于光的各波長描述衰減和散射如下：

這里，in＝衰減和散射之后的波長n處的接收光強(qiáng)度；io-n＝入射到被測量介質(zhì)的波長n處的透過光強(qiáng)度；e＝自然指數(shù)項(xiàng)；ε＝被測量介質(zhì)的消光系數(shù)(p－血液室聚碳酸酯，b－血液)；x＝被測量介質(zhì)的摩爾濃度(p－血液室聚碳酸酯，b－血液)；d＝通過被測量介質(zhì)的距離(pt＝透過血液室聚碳酸酯，b－血液，pr－接收血液室聚碳酸酯)。

由于聚碳酸酯血液室的性能不變，因此，上式(1)中的第一和第三指數(shù)項(xiàng)對于各波長是常數(shù)。在數(shù)學(xué)上，這些常數(shù)頂乘以初始常數(shù)項(xiàng)io-n，該初始常數(shù)項(xiàng)代表從各led發(fā)射器發(fā)送的輻射的固定強(qiáng)度。為了簡化，可通過使用體消光系數(shù)和修正后的初始常數(shù)i′o-n以以下的形式重寫式(1)如下：

這里，in＝如同檢測器處于接收血液邊界處的衰減和散射之后的波長“n”處的接收光強(qiáng)度，；α＝體消光系數(shù)(αb＝εbxb)，i′o-n＝應(yīng)對通過血液室的損失的如同施加到透過血液邊界的波長n處的等同透過光強(qiáng)度。注意，項(xiàng)i′o-n是其中包含血液室損失的入射于血液上的光強(qiáng)度。

通過使用在上式(2)中限定的方法，可以使用對于紅血球等吸收的810nm波長和對于水等吸收的1300nm波長以確定病人的血細(xì)胞比容。這兩個(gè)波長處的測量強(qiáng)度的歸一化振幅的比分別產(chǎn)生對于血液室中的紅血球和水組分的復(fù)合消光值α的比。數(shù)學(xué)函數(shù)從而限定測量的hct值：

這里，i810是光接收器的810nm處的光強(qiáng)度，i1300是光檢測器的1300nm處的紅外強(qiáng)度，i0-810和i0-1300是代表應(yīng)對(accountfor)通過血液室的損失的入射于血液上的強(qiáng)度的常數(shù)。假定通過血液室32的血液的流動處于穩(wěn)定狀態(tài)，即，具有穩(wěn)定的壓力和穩(wěn)定的流速，則上式成立。

優(yōu)選的函數(shù)f[]是具有以下的形式的二次多項(xiàng)式：

二次多項(xiàng)式就一般是足夠的，只要以第一和第二波長入射的紅外輻射基本上是等吸收的即可。

通過具有以下的形式的比率換算模型，確定氧飽和水平或氧化血紅蛋白水平：

這里，i660是光接收器的660nm處的光強(qiáng)度，i810是光檢測器的810nm處的強(qiáng)度，i0-660和i0-810是代表導(dǎo)致通過血液室的損失的入射于血液上的強(qiáng)度的常數(shù)。函數(shù)g[]是基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定的用于產(chǎn)生氧飽和水平的數(shù)學(xué)函數(shù)，也優(yōu)選是二次多項(xiàng)式。根據(jù)血細(xì)胞比容值使用一對二次多項(xiàng)式或者對于氧和血細(xì)胞比容使用單獨(dú)的810nm校準(zhǔn)可能是有用的。與血細(xì)胞比容計(jì)算的情況類似，如果在660nm或810nm波長處的測量光強(qiáng)度存在誤差，則氧飽和值sat可出現(xiàn)誤差。

在執(zhí)行這些計(jì)算之后，在步驟711中，得到的數(shù)據(jù)由傳感器夾組件通過串行端口(例如，諸如usb連接器)輸出到能夠顯示數(shù)據(jù)的裝置(例如，具有監(jiān)視器的計(jì)算機(jī))。繼續(xù)執(zhí)行收集原始數(shù)據(jù)、計(jì)算血細(xì)胞比容、氧飽和度和血液體積變化并通過串行端口輸出數(shù)據(jù)的這些步驟(即，處理返回在步驟705的節(jié)點(diǎn)a)，直到在步驟713中系統(tǒng)被斷電?？梢岳斫?，這些步驟可同時(shí)發(fā)生(即，當(dāng)在計(jì)算中使用某些原始數(shù)據(jù)或者通過串行端口輸出處理后的數(shù)據(jù)時(shí)，同時(shí)收集其它的原始數(shù)據(jù))。

如上所述，原始數(shù)據(jù)的收集、血細(xì)胞比容、氧飽和度和血液體積變化的計(jì)算以及數(shù)據(jù)的通過串行端口的輸出均通過傳感器夾組件34的部件執(zhí)行。在傳感器夾組件34提供該功能有利地允許來自光檢測器的模擬信號數(shù)據(jù)被收集并在沒有明顯的傳輸損失的情況下被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，這繼而減少了存在于被最終顯示的輸出數(shù)據(jù)中的噪聲量。另外，在傳感器夾組件34內(nèi)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式減小了模擬信號的傳輸路徑，這減少了由模擬傳輸引入的噪聲量，并允許以較低的發(fā)送器功率實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)男盘栐肼暠?。因此，系統(tǒng)能夠以較低的電流驅(qū)動led發(fā)射器，這降低了發(fā)熱并延長led的可用壽命以及在校準(zhǔn)之間需要的時(shí)間。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖8，將關(guān)于傳感器夾組件34的部件更詳細(xì)地描述圖7的一般化處理。圖8示出傳感器夾組件34的背景下的電信號的通信(參見圖5和圖6)。在發(fā)送器和處理器電路板150與led電路板148之間存在多個(gè)電連接180。發(fā)送器和處理器電路板150包含微控制器182，該微控制器182除了其它的任務(wù)之外還控制通過導(dǎo)體180對于led板148上的led發(fā)射器的輸入電流。如上所述，led電路板148優(yōu)選包含發(fā)射約660nm的紅光的led、發(fā)射約810nm的紅外光的led和發(fā)射約1300nm的紅外光的另一led。微控制器182優(yōu)選地包含內(nèi)置的ad轉(zhuǎn)換器。微控制器182控制對于led的電流輸出，優(yōu)選地使得各led在各波長下輸出經(jīng)校準(zhǔn)的已知的強(qiáng)度。如上所述，微控制器182應(yīng)被初始地校準(zhǔn)并在必要時(shí)被重新校準(zhǔn)，以應(yīng)對對于各夾子組件的led的輸出效率的差異。作為替代方案，在另一實(shí)施例中，由于傳感器夾組件制造起來相對便宜，因此，當(dāng)夾子組件失去校準(zhǔn)時(shí)，簡單地替換傳感器夾組件。

虛線178示出從led電路板148上的led向檢測器電路板152上的光檢測器中的一個(gè)發(fā)送的可見和/或紅外光。檢測器板152包含至少一個(gè)硅光檢測器和至少一個(gè)銦鎵砷化物光檢測器。微控制器182實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用程序，使得對于可見光和紅外光led發(fā)射是運(yùn)行的并且其的通過光電二極管的各接收信號相關(guān)。多路復(fù)用的一個(gè)例子是對于導(dǎo)致各波長特有的時(shí)間段測量的特有依次時(shí)間段的各led和匹配的檢測器的基于時(shí)間切換。該基于時(shí)間的方法被稱為整流(commutation)。多個(gè)導(dǎo)體連接檢測器板152與接收器和通信電路板154。導(dǎo)體184包含接地路徑以及與硅二極管光檢測器的陽極和陰極的電連接和與銦鎵砷化物二極管光檢測器的陽極和陰極的電連接。

來自光檢測器的信號一般相對較弱(處于μa的范圍中)，具有差的信號噪聲比。接收器和通信板154包含將來自硅和銦鎵砷化物光檢測器的模擬電流信號(μa)轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號(mv)的跨阻放大器186。來自跨阻放大器186的模擬電壓信號被傳輸給數(shù)字微調(diào)電位器188。為了確保進(jìn)行適當(dāng)?shù)幕跁r(shí)間的整流，導(dǎo)體194傳輸來自微控制器182的定時(shí)信號以控制微調(diào)電位器188的同步化。來自微調(diào)電位器188的經(jīng)時(shí)間整流的電壓信號被傳輸給求和部。來自求和部的復(fù)合的經(jīng)時(shí)間整流的電壓信號然后通過信號過濾硬件190被處理，以從模擬電壓信號剝離噪聲。經(jīng)清潔的模擬信號然后通過線路192由微控制器182分離，去往其中各信號被單獨(dú)地測量的內(nèi)置ad轉(zhuǎn)換器。這些去整流的信號代表各波長660nm、810nm或1300nm處的可見光和紅外光的強(qiáng)度，與根據(jù)去整流處理的時(shí)間一樣合適。

微控制器182通過經(jīng)校準(zhǔn)的比率換算模型(如上述的美國專利no.5372136中充分描述的)被編程，以計(jì)算病人的血細(xì)胞比容。還優(yōu)選地通過經(jīng)校準(zhǔn)的比率換算模型被編程以計(jì)算病人的氧飽和水平。hct和sat值是基于通過微控制器182被過濾、去整流和計(jì)算的來自硅和銦鎵砷化物檢測器的檢測信號的。用于計(jì)算hct的比率換算模型為上述的式(3)的形式，并優(yōu)選為具有上式(4)描述的形式的二次多項(xiàng)式。用于確定氧飽和水平(sat)的比率換算模型為上述的式(5)的形式，并且也優(yōu)選為二次多項(xiàng)式的形式。

hct和sat的計(jì)算值由微控制器182通過導(dǎo)體196作為數(shù)字信號被輸出，并被傳輸?shù)浇邮掌骱屯ㄐ虐?54上的串行通信芯片198。串行通信芯片將來自微控制器182的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信號，這些數(shù)據(jù)信號通過線路200被傳輸給串行電纜158。優(yōu)選地，通過使用常規(guī)的usb協(xié)議的usb電纜傳輸數(shù)據(jù)信號。

通過串行(例如，usb)電纜158傳輸?shù)臄?shù)據(jù)優(yōu)選地包含系統(tǒng)狀態(tài)信息以及實(shí)時(shí)hct和sat信息，并且還優(yōu)選包含可從hct信息計(jì)算的實(shí)時(shí)血紅蛋白和血液體積變化信息。也可以以類似的方式通過串行電纜158傳輸由微控制器182計(jì)算的其它數(shù)據(jù)。希望地是，usb電纜將數(shù)據(jù)傳輸給諸如孤立的或聯(lián)網(wǎng)的個(gè)人計(jì)算機(jī)的另一設(shè)備，該設(shè)備可接收如現(xiàn)有技術(shù)中已知的數(shù)據(jù)和usb電纜插座。以下提供具有相應(yīng)的表即表i的輸出數(shù)據(jù)流的示例性格式：

＜stx＞dchh.hoo.ossssssssxxxx＜cr＞＜lf＞

表i：示例性輸出數(shù)據(jù)流

雖然表1沒有示出，但應(yīng)理解，可在輸出數(shù)據(jù)流中包含諸如校驗(yàn)和的誤差檢測協(xié)議。

同樣，對于傳感器夾組件34的指令可從連接的設(shè)備(例如，計(jì)算機(jī))經(jīng)usb電纜158、通過接收器和通信板154上的usb通信芯片198以及經(jīng)由導(dǎo)體202被傳輸，以控制微控制器182。下表ii提供可使用的示例性的命令集和相應(yīng)的描述：

表ii：示例性用戶命令集

雖然表ii沒有示出，但應(yīng)理解，可以在用戶命令中包含諸如校驗(yàn)和的誤差檢測協(xié)議。

usb電纜158向電源板156提供5vusb電力。電源板156調(diào)節(jié)來自usb端口的電力，并將傳感器夾組件34上的電氣部件與到usb電力的直接連接隔離開，該直接連接對于傳感器夾組件的可靠操作來說可能不足夠平滑。為了有利于led發(fā)射器和檢測器對以及傳感器夾組件34上的其它電氣部件可靠操作，電源板156重新產(chǎn)生平穩(wěn)且精確的5v和3.3v電力。電源板156使用開關(guān)調(diào)節(jié)器以根據(jù)需要在5v和3.3v電力信號之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。已發(fā)現(xiàn)開關(guān)調(diào)節(jié)器十分高效并且不產(chǎn)生明顯的熱負(fù)荷。

圖9提供以上關(guān)于圖8描述的傳感器夾組件34的功能框圖。微控制器182對于傳感器夾組件34的發(fā)送器和接收器部分兩者產(chǎn)生定時(shí)信號903、905。發(fā)送器依次調(diào)換(key)光的各波長以照明測試中的血液，并且，通過相應(yīng)的檢測器二極管測量得到的各信號的振幅。經(jīng)測量的振幅然后被用于計(jì)算血液參數(shù)。該信令(signaling)方法被稱為時(shí)域多路復(fù)用。雖然這里更詳細(xì)地解釋了示例性實(shí)施例中的時(shí)域多路復(fù)用，但是，可以理解，其它的多路復(fù)用方法是可能的。還應(yīng)理解，微控制器182包含有形非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)(諸如閃存、ram、eeprom等)，并且，由微控制器執(zhí)行的操作是依照處理器執(zhí)行存儲于計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)可讀指令的。

在本例子中，首先接通具有對于氧敏感的波長的led發(fā)射器941。在接收器側(cè)，在該時(shí)間隔期間使用硅光檢測器911。用于ingaas通道的數(shù)字控制微調(diào)電位電阻器188的增益被設(shè)為零，并且，對于用于硅通道的數(shù)字控制微調(diào)電位電阻器設(shè)定適當(dāng)?shù)脑鲆?。信號然后被過濾以去除噪聲，并被饋送到檢測器電路，該檢測器電路產(chǎn)生對于微控制器182中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(adc)931來說足夠高的直流(dc)電壓電平以進(jìn)行測量(過濾器電路和檢測器電路被示為單個(gè)塊921)?？赏ㄟ^對于數(shù)字微調(diào)電位電阻器的軟件反饋來控制信號的分辨率，使得，如果adc上的太少的位被激活，則對于下一測量可增大信號的電平。由于通過微控制器182僅由定時(shí)信號903、905使接收器側(cè)與發(fā)送器信號同步化，因此，僅當(dāng)發(fā)送器活動時(shí)進(jìn)行測量。這有利地減少微控制器182上的處理負(fù)荷。

在完成第一測量之后，將具有對于氧敏感的波長的led發(fā)射器941關(guān)斷被稱為“防護(hù)帶”的時(shí)間段。該時(shí)間允許接收器電路回到無信號狀態(tài)，并防止殘余信號由于電容器延遲或鳴響而重疊到新的測量中。在防護(hù)帶時(shí)間之后，具有對于血紅蛋白敏感的波長的下一led發(fā)射器943被接通。如上面描述的那樣重新使用硅檢測器911以執(zhí)行測量。

當(dāng)完成該血紅蛋白相關(guān)測量時(shí)，led發(fā)射器943被關(guān)斷，并且，另一防護(hù)帶時(shí)間過去。然后，對于水濃度敏感的led發(fā)射器945被接通。該led發(fā)射器945產(chǎn)生與ingaas光檢測器913對應(yīng)的波長。在該測量中，硅微調(diào)電位器188的增益被設(shè)為零，并且，ingaas微調(diào)電位器188的增益被設(shè)定到需要的值，以有利于與該通道的振幅成比例的dc測量。

如上所述，氧度量與血紅蛋白度量的比允許作為百分比計(jì)算血液的氧飽和度，血紅蛋白度量與水濃度度量的比允許計(jì)算單位血液體積的紅細(xì)胞的百分比(即，“血細(xì)胞比容”)。這些計(jì)算由微控制器182執(zhí)行，通過串行通信芯片(例如，futuretechnologydevicesinternational,ltd.,的商用的電平轉(zhuǎn)換器，“ftdi電平轉(zhuǎn)換器”)198被傳輸，并且通過諸如usb電纜158的串行通信電纜被輸出到外部主機(jī)設(shè)備?？梢岳斫?，外部主機(jī)設(shè)備可以是具有適當(dāng)?shù)能浖某Ｒ?guī)的個(gè)人計(jì)算機(jī)或者諸如pda(個(gè)人數(shù)字助理)的結(jié)合有usb支持能力的其它類型的裝置或能夠執(zhí)行用于處理從傳感器夾組件34輸出的數(shù)據(jù)流的軟件的類似類型的裝置。

參照圖10進(jìn)一步詳細(xì)描述微控制器182的關(guān)于將led發(fā)射器和光檢測器的操作同步化的操作?！安ㄩLλ-1”與產(chǎn)生對氧敏感的波長的led發(fā)射器對應(yīng)，“波長λ-2”與產(chǎn)生對血紅蛋白敏感的波長的led發(fā)射器對應(yīng)，“波長λ-3”與產(chǎn)生對水濃度敏感的波長的led發(fā)射器對應(yīng)。如以上關(guān)于圖9描述的那樣，與“波長λ-1”對應(yīng)的第一led發(fā)射器941被接通，并且，通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)整數(shù)字微調(diào)電位器188的增益同時(shí)激活硅通道(參見軌跡a和軌跡b)。然后，第一led發(fā)射器被關(guān)斷，并且，硅通道被去激活，并且，在“防護(hù)帶”之后，與“波長λ-2”對應(yīng)的第二led發(fā)射器被接通，同時(shí)，硅通道被激活。類似地，在第二led發(fā)射器被關(guān)斷并且硅通道被去激活之后，以及在另一“防護(hù)帶”之后，與“波長λ-3”對應(yīng)的第三led發(fā)射器被接通，同時(shí)ingaas通道被激活。圖10進(jìn)一步示出軌跡c中的數(shù)字突變(databurst)控制定時(shí)。由于模擬信號調(diào)節(jié)電路的靈敏度，有利地是，在防護(hù)帶期間通過輸出端口傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)以使得數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的傳輸不干擾原始模擬信號的獲取和調(diào)節(jié)。圖10進(jìn)一步示出，操作各led發(fā)射器所需要的led電流可能不同(如軌跡b所所示)。在數(shù)據(jù)獲取的整個(gè)過程中，重復(fù)led發(fā)射器和接收通道的時(shí)域多路復(fù)用的此過程。

在另一實(shí)施例中，如圖11的功能框圖所示，作為替代，在諸如聯(lián)網(wǎng)的或孤立的個(gè)人計(jì)算機(jī)的外部設(shè)備進(jìn)行血液特性的計(jì)算和控制信號的產(chǎn)生，并且，傳感器夾組件34負(fù)責(zé)獲取原始數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(即，已被調(diào)節(jié)并被轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式的由光檢測器產(chǎn)生的原始模擬數(shù)據(jù))。本實(shí)施例的傳感器夾組件34包含led發(fā)射器941、943、945、光檢測器911、913、硅和ingaas通道、信號調(diào)節(jié)電路970(包含以上參照圖9描述的放大器186、數(shù)字微調(diào)電位器188和過濾器/檢測電路塊921)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器931和與外部主機(jī)設(shè)備連接的數(shù)字信令電纜930。傳感器夾組件34接收接收器控制信號，并且在連接器960上輸出數(shù)據(jù)，并且在連接器961上接收發(fā)射器控制信號。傳感器夾組件34還從數(shù)字信令電纜980接收電力。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的傳感器夾組件34也減小模擬信號的傳輸距離，這如上面描述的那樣減小由模擬傳輸引入的噪聲的量并且允許以較低的功率實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)男盘栐肼暠取?/p>

轉(zhuǎn)到圖8～9所示的傳感器夾組件34的另一實(shí)施例，傳感器夾組件34通過usb電纜158與通過軟件編程的計(jì)算機(jī)連接，以從傳感器夾組件34接收數(shù)據(jù)并在屏幕上顯示它。由于原始數(shù)據(jù)被收集、被轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)并在傳感器夾組件34處被計(jì)算，因此，計(jì)算機(jī)沒有校準(zhǔn)要求并且不需要包含比率換算計(jì)算能力。圖12提供了允許用戶觀察從傳感器夾組件34接收的數(shù)據(jù)以及向傳感器夾組件34發(fā)出命令(依照由通過計(jì)算機(jī)運(yùn)行的軟件應(yīng)用實(shí)施的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令)的示例性的試用軟件界面。應(yīng)當(dāng)理解，圖12的試用軟件界面僅是示例性的，并且，向用戶呈現(xiàn)的信息和/或選項(xiàng)的配置和類型可以改變。例如，由于商業(yè)用戶可能不需要使用詳細(xì)的狀態(tài)信息或者觀察接收的數(shù)據(jù)流，因此預(yù)期用于商用用戶的商業(yè)軟件應(yīng)用可包含更少的信息。

界面的“com端口(comport)”部分1001允許用戶選擇與用戶希望與其交互的傳感器夾組件34對應(yīng)的com號碼。具有多個(gè)usb端口的單個(gè)計(jì)算機(jī)可容納多于一個(gè)的傳感器夾組件34，因此，多個(gè)傳感器夾組件可同時(shí)與計(jì)算機(jī)連接。應(yīng)當(dāng)理解，在另一實(shí)施例中，軟件界面可允許同時(shí)觀察從多個(gè)傳感器夾組件接收的信息，以及允許同時(shí)控制多個(gè)傳感器夾組件。在另一實(shí)施例中，與傳感器夾組件34連接的計(jì)算機(jī)可與主機(jī)計(jì)算機(jī)無線連接，該主機(jī)計(jì)算機(jī)執(zhí)行軟件應(yīng)用以在無線連接上遠(yuǎn)程控制一個(gè)或更多個(gè)傳感器夾組件34。

界面的“記錄文件(logfile)”部分1003允許用戶在記錄文件(logfile)中在用戶指定(或自動產(chǎn)生)位置存儲從傳感器夾組件34接收的數(shù)據(jù)。用戶可通過檢查緊接于文字“l(fā)og”的框來啟用或禁用該記錄功能。

界面的“輸入數(shù)據(jù)(inputdata)”部分1005以與在上表1中描述的格式類似的示例性格式顯示來自傳感器夾組件34的到來的數(shù)據(jù)。界面的“解析數(shù)據(jù)(parseddata)”部分1007表示與從其接收數(shù)據(jù)的傳感器夾組件34對應(yīng)的單元id和過濾器id以及分別與計(jì)數(shù)值、血細(xì)胞比容值、氧飽和度值和狀態(tài)信息對應(yīng)的“count”、“hct”、“sat”和“status”信息。“count”值是大致時(shí)間計(jì)數(shù)。用戶可勾選“countflag”框以導(dǎo)致計(jì)數(shù)值以一秒的間隔無限地增加。如果“countflag”框不被勾選，那么計(jì)數(shù)值將在達(dá)到值9之后翻轉(zhuǎn)。界面的“狀態(tài)位(statusbits)”部分1009表示基于從傳感器夾組件34接收的“status”信息某些項(xiàng)是被設(shè)定還是被清除。

界面的“控制功能(controlfunctions)”部分1011提供用戶可向傳感器夾組件34發(fā)出的一些命令?！膀?yàn)證”按鈕向用戶提供了驗(yàn)證或重新校準(zhǔn)傳感器夾組件34的選項(xiàng)。如果用戶選擇驗(yàn)證設(shè)備仍在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)操作，那么，為了使得驗(yàn)證精確，傳感器夾組件34必須附接于與傳感器夾組件34唯一地對應(yīng)的驗(yàn)證過濾器。如以上參照圖7描述的那樣，如果驗(yàn)證功能失敗兩次，那么系統(tǒng)退出服務(wù)并且進(jìn)入現(xiàn)場再校準(zhǔn)。在系統(tǒng)可被再校準(zhǔn)之前，屏幕可顯示要求用戶確認(rèn)傳感器夾組件緊固于其上的驗(yàn)證過濾器的id的提示。如果傳感器夾組件緊固于不正確的驗(yàn)證過濾器，那么不能執(zhí)行再校準(zhǔn)。

“關(guān)斷l(xiāng)ed”按鈕關(guān)斷l(xiāng)ed發(fā)射器(并且，在用戶已選擇關(guān)斷l(xiāng)ed之后，變?yōu)椤伴_通led”按鈕)。當(dāng)傳感器夾組件34不使用時(shí)手動關(guān)斷所有的led可延長傳感器夾組件34的壽命?！皬?fù)位”按鈕將傳感器夾組件34復(fù)位(即，到達(dá)圖7所示的處理的步驟701)，而不將端口連接復(fù)位(即，復(fù)位不重新列舉usb端口上的傳感器夾組件34或者另外影響usb連接)。

界面的“患者進(jìn)程(patientrun)”部分1013向用戶提供“開始進(jìn)程”的選項(xiàng)，這導(dǎo)致應(yīng)用開始將每分鐘一次的百分比血液體積變化(％bv變化)、血細(xì)胞比容(hct)和氧飽和度(sat)值記錄為可例如通過電子制表軟件或數(shù)據(jù)庫應(yīng)用操作的分隔文本文件(與界面的“記錄文件”部分1003所示的記錄文件明顯不同)。文件的名稱在“緊接“開始進(jìn)程”或“結(jié)束進(jìn)程”按鈕的窗口中被表示。圖12表示當(dāng)前正在進(jìn)行的患者進(jìn)程，因此，“開始進(jìn)程”按鈕先前已被按壓，并且，當(dāng)前向用戶顯示“結(jié)束進(jìn)程”按鈕。顯示的“患者進(jìn)程”部分1013是存儲于文本文件中的數(shù)據(jù)的圖形表示，并且允許用戶可視地監(jiān)視隨時(shí)間的％bv、hct和sat值。

在界面的“退出”部分1015中，用戶可通過點(diǎn)擊“退出”按鈕退出軟件應(yīng)用。

圖13a～f示出關(guān)于驗(yàn)證和重新校準(zhǔn)的用于傳感器夾組件34的商業(yè)用戶的軟件應(yīng)用的示例性用戶界面。圖13a表示在用戶已選擇驗(yàn)證傳感器夾組件34的精度并且驗(yàn)證失敗(即，傳感器夾組件34的讀數(shù)不處于預(yù)定的容限范圍內(nèi))之后向用戶呈現(xiàn)的用戶界面。如圖13a所示，用戶被通知精度驗(yàn)證失敗并被建議確保傳感器夾組件被適當(dāng)?shù)馗浇佑隍?yàn)證過濾器并確保驗(yàn)證過濾器干凈。在用戶按壓“是”并嘗試重新驗(yàn)證傳感器夾組件34的精度并且驗(yàn)證再次失敗之后，向用戶呈現(xiàn)圖13b所示的界面，該界面通知用戶驗(yàn)證失敗并且給予用戶嘗試現(xiàn)場校準(zhǔn)的選項(xiàng)。如果用戶在圖13b所示的界面中選擇“是”，那么用戶被帶至圖13c所示的畫面，該畫面通知用戶用戶將需要輸入與驗(yàn)證過濾器對應(yīng)的識別碼(其是可從驗(yàn)證過濾器自身獲得的序列號)。在用戶按壓“是”之后，用戶被提示輸入圖13d所示的識別碼。軟件然后比較輸入的識別碼與從傳感器夾組件34獲得或者事先存儲于外部主機(jī)設(shè)備中的與傳感器夾組件34對應(yīng)的識別碼，并且，如果找到匹配，那么如圖13e所示，通知用戶輸入的識別碼已被接受。在用戶在圖13e所示的畫面中按壓“是”之后，傳感器夾組件34被現(xiàn)場重新校準(zhǔn)，并且，軟件再一次嘗試驗(yàn)證傳感器夾組件34的精度。如圖13f所示，如果現(xiàn)場重新校準(zhǔn)之后的驗(yàn)證失敗，那么將通知用戶傳感器夾組件34(在本例子中，稱為“crit-line傳感器夾”)需要被替換。用戶可嘗試附加的現(xiàn)場重新校準(zhǔn)。

應(yīng)當(dāng)理解，關(guān)于圖11所示的傳感器夾組件的實(shí)施例，以上參照圖12和圖13a～13f描述的軟件應(yīng)用可被修改以從傳感器夾組件34接收原始數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，基于接收的原始數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)執(zhí)行比率換算計(jì)算，向用戶顯示類似的結(jié)果，并且如上面描述的那樣被驗(yàn)證和重新校準(zhǔn)。

雖然以上描述的實(shí)施例關(guān)注于關(guān)于百分比血液體積變化、血細(xì)胞比容值和氧飽和值的數(shù)據(jù)的收集，但應(yīng)理解，可以使用與相同或其它類型的光檢測器二極管成對的其它類型的led發(fā)射器以測量其它類型的參數(shù)。

在這里記載的所有的引用文件(包括公開、專利申請和專利)以與如下程度相同的程度被并入此作為參考，即每個(gè)引用文件被單獨(dú)和具體地指示以作為參考被并入其中并且在這里闡述全部內(nèi)容。

除非這里另外指示或者明顯與上下文矛盾，否則，在描述本發(fā)明的上下文時(shí)使用術(shù)語“一”、“一個(gè)”和“該”以及類似的提法應(yīng)被解釋為包括單個(gè)和多個(gè)。除非另外注明，否則，術(shù)語“包括”、“具有”、“包含”和“含有”應(yīng)被解釋為開放式術(shù)語(即，意味著“包括但不限于”)。除非這里另外指示，否則，這里的值的范圍的記載僅是用作分別地引用落入該范圍內(nèi)的各單個(gè)值的簡化記法，并且，各單獨(dú)的值被加入說明書中，如同它被單獨(dú)地記載在這里。除非這里另外指示或者另外明顯與上下文矛盾，否則，可以以任何適當(dāng)?shù)拇涡驁?zhí)行這里描述的所有方法。否則另外要求，否則，這里提供的任何和所有例子或者示例性語言(例如，“諸如”)的使用僅是為更好地解釋本發(fā)明，而不限制本發(fā)明的范圍。說明書中的語言均不應(yīng)被解釋為將任何未被要求保護(hù)的要素指示為對于本發(fā)明的實(shí)踐是必要的。

這里描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，包括發(fā)明人已知的用于實(shí)施本發(fā)明的最佳方式。這些優(yōu)選的實(shí)施例的變型對于閱讀了以上描述的本領(lǐng)域技術(shù)人員來說會變得十分明顯。發(fā)明人期望本領(lǐng)域技術(shù)人員適當(dāng)?shù)厥褂眠@些變型，并且，發(fā)明人希望以這里具體描述的方式以外的方式實(shí)施本發(fā)明。因此，本發(fā)明包括適用的規(guī)則允許的在所附的權(quán)利要求中記載的主題的所有變型和等同。并且，除非這里另外指示或者另外明顯與上下文矛盾，否則，本發(fā)明包含在其所有可能的變型中的上述的要素的任意組合。