专利名称：用于非侵入性的分光光度患者监测的光耦合器的制作方法用于获得各种非侵入性的生理测量的基于可见光和/或近红外(NIR)光辐射的分光光度系统，诸如氧合化血红蛋白(ffiO)和缺氧血红蛋白(Hb)浓度的经颅测量，已经处于提出和研发的各阶段很多年了。示例包括如W01992/20273A2和W01996/16592A1中所讨论的连续波(CWS)分光光度系统、如US 497233UUS 5187672和W01994/21173A1中所讨论的相位调制(PMS)分光光度系统、如US 5119815,US 5386827和W01994/22361A1中所讨论的时间分辨(TRS)的分光光度系统、以及如W01993/25145A1中所讨论的相位阵列的分光光度系统，这些公开的每一个都通过引用并入此处。所应理解的是，尽管根据下文中描述的优选实施例中的一个或多个的光耦合器特别适合用在非侵入性的脑氧合监测环境中，本教导的范围并不被如此限制，所描述的光耦合器的一个或多个被容易地修改用于人体的其他部分上，诸如颈部、腹部、手臂和腿部。图IA示出一个现有技术的光耦合配置，其中通过源光纤光缆I将源辐射从外部光源引导到组织样本4中，且其中通过返回光纤光缆2引导所检测到的辐射到一个或多个外部测量设备，其中源和返回光纤光缆可被接合到刚性夹持座3中用于直接垂直邻接皮肤表面。尽管可能适合于实验室实验，图IA的配置对于真实世界的临床设置(其中可能在各位置躺、坐或站的患者需要很长时间段的监测)而言是不切实际的。在这样的情况下，不利的影响难以以对于测量一致性和防止环境光入侵而言所需要的合理舒适的方式相对皮肤表面保持夹持座3在固定位置达一段时间。图IB示出如US 5584296中所讨论的光耦合的另一个现有技术方法，其中光源和光检测器被集合在可变形的耦合片中。外部连线需求变得更简单，因为仅需要将电源和电信息信号载入和载出设备，且由于其相对的平坦性和一致性，该设备可以更稳定和舒适的方式固定在患者身上。一个独特的优势在于线缆可平坦地放置在身体上，这样线缆和片可被轻易地固定到位。然而，在片上光检测所需的半导体光电二极管相比诸如光电倍增管(PMT)之类的离片的检测方案相比基本上敏感度较低，相比如果使用PMT导致较低的信号噪声比性能。类似地，由于尺寸和热量限制，相比使用较大和更高功率的离线源，片上光源具有较低的准确性和功率。由于射频(RF)辐射的存在，电磁屏蔽问题也变得棘手。另外，由各电连接和RF屏蔽硬件所带来的复杂性降低了设备的机械灵活性和稳健性，这样设备需要更温和地对待来降低故障的风险。最后，设备的复杂性还增加了制造成本，这样可丢弃性这一项是不理想的，因此带来了在患者之间的昂贵的去污染步骤的需要，和/或对于笨拙的、减低性能的预防感染的护套措施的需要。图IC示出如US 7313427中所讨论的光耦合的另一个现有技术方法，其中光检测器被结合在可形变的耦合片中，不过其中光源信号是从外部提供的。光信号被横向地在光纤光缆上从耦合片的边缘引导至理想的光交汇的位置，然后通过使用棱镜被垂直地引导到这个位置处的皮肤里。尽管相比之前图IB的配置改进了源准确性和功率事项，但仍存在很多其他缺点，诸如与光电二极管检测器相关联的较低的信号噪声比、电磁屏蔽问题、设备成本、设备复杂性和降低的机械灵活性和稳健性。图ID示出如US 4510938中所讨论的光耦合的另一个现有技术方法，其中光源和光检测器都是从外部提供的。使用第一光纤束来将源辐射横向地跨过耦合结构转送到光交汇的理想位置，在该位置处该第一光纤束被直角弯折来将源辐射向下引导到皮肤表面上。类似地配置第二光纤束用于接收向外发出的辐射并将这个辐射转移到外部光检测器中。不利地，需要在皮肤表面向外方向上的相当大数量的设备高度(即，相当大数量的整个设备厚度)以容纳光纤束的弯折。较大的尺寸带来定位稳定性的问题，且光纤束的存在导致降低的设备灵活性/一致性以及物理稳定性问题。图IE示出如US 6556851中所讨论的光耦合的另一个现有技术方法，其中光源和光检测器都是从外部提供的，且其中使用棱镜来避免光纤束的直角弯折的需要。尽管整体设备相比之前图ID中的更为平坦，但光纤光缆可限制灵活性和一致性，以及带来有关对抗粗暴操作的设备稳健性的问题。以示例的方式，相当大程度的设备弯折可损坏光纤束和/或干扰它们与棱镜在一个或多个故障点的物理关系，导致性能下降和/或设备故障。理想的是提供在非侵入性分光光度患者监测中使用的光耦合设备，其提供物理稳健性、相对低的制造成本、最小的轮廓厚度、可丢弃性和耐久性的有利组合，同时还提供具有良好信号噪声比性能的有效光耦合。上述现有技术的光耦合配置中的每一个被认为带来了一个或多个劣势和/或含有一个或多个缺点，这些劣势和/或缺点被根据下文所描述的优选实施例的一个或多个的一个或多个设备或技术所避免。一旦阅读了本公开，对本领域内技术人员而言其他事项将变得明显。概述根据一个优选实施例，提供了用在分光光度患者监测中的柔性的、低成本的、物理稳健的光耦合片。该光耦合片包括柔性基板层，其具有与皮肤接触的表面和穿过其中而形成的第一孔，该柔性基板层包括具有第一折射率的第一弹性材料，当该柔性基板层被靠放在皮肤表面时该第一孔建立与皮肤表面的光学界面。光稱合片进一步包括横向地设置在柔性基板层的与接触皮肤的表面相对的表面上的弹性体波导元件。该弹性体波导元件包括具有大于所述第一折射率的第二折射率的第二弹性材料，且波导元件被配置为引导光辐射位于Q)在横向地远离第一孔的第一位置处横向传播状态，和(ii)在第一孔的基本垂直传播状态，之间。弹性体波导元件包括在靠近第一孔处一体地成形于内的基本平面的反射表面。反射表面被倾斜了导致处于横向传播状态和垂直传播状态之间的光福射的反射重定向的角度。光耦合片还包括具有小于第二折射率的第三折射率的柔性包覆材料。柔性包覆材料选择性地覆盖弹性体波导元件，这样形成了直接地相邻于一体形成的弹性体波导元件的反射表面的腔体，其中用具有小于第三折射率的第四折射率的空气或低折射率材料充满腔体，藉此辅助光辐射的反射重定向。根据优选实施例还提供的是用在分光光度患者监测中的具有用于接触患者皮肤表面和包括第一和第二端面(facet)的侧边缘的光稱合片。光稱合片可以用于引导在第一端面接收的源辐射到形成在底部表面中的朝向下的第一孔，来向下引导至患者中。耦合片还可用于在形成于底部表面中的第二孔接收来自患者的向上发出的辐射，且引导所接收到的辐射从第二孔到第二端面。光耦合片包括柔性基板层、设置在该基板层并分别从第一和第二端面分别延伸至第一和第二孔的第一和第二波导元件。光耦合片进一步包括设置在基板层上并在第一和第二弹性体波导元件侧延伸的柔性第一包覆层、设置在第一包覆层顶上的柔性第二包覆层、以及第一和第二弹性体波导元件。基板层、第一包覆层、以及第二包覆层每一个具有小于第一和第二弹性体波导元件的任一个的折射率的折射率。第一和第二弹性体波导元件每一个包括在靠近其各自孔附近处一体成形于内的基本平面的表面，该表面相对波导元件被倾斜约35到55度的角度，藉此在第一弹性体波导元件中横向传播的源辐射被反射地重定向向下朝着第一孔，且藉此在第二孔被接收到的向上发出的辐射被反射地重定向为在第二弹性体波导元件中向着第二端面横向地传播。还根据又一个优选实施例提供的是用于制造用在分光光度患者监测中的柔性、厚板状的光耦合片的方法，该光耦合片具有用于接触患者皮肤表面的底部表面和侧边缘。该方法包括提供包括弹性材料的柔性基板层，该基板层延伸至侧边缘并具有对应于光耦合片底部表面的下表面、和相对于该下表面的上表面，且基板层具有延伸穿过其下表面和上表面的开口。该方法还包括在基板层的上表面上形成弹性体波导元件，其横向穿过侧边缘和开口之间，该弹性体波导元件包括以横向方向面向侧边缘的第一端面、向下朝着第一开口的第二端面、以及通过其外形的作用直接地在第二端面上方的位置处一体地形成到第一波导元件中的基本平面的表面，基本平面的表面相对于第二端面被倾斜约35到55度之间。该方法进一步包括形成覆盖基板层和弹性体波导元件的至少一个柔性包覆层。根据又一优选实施例还提供的是用在分光光度患者监测中的柔性、厚板状的光耦合片。光稱合片具有用于与患者的皮肤表面接触的底部表面和形成在底部表面中的朝向下的第一孔。光耦合片可用于在(i)横向地远离第一孔的第一位置处的横向传播状态，和(ii)在第一孔的基本垂直传播状态之间引导光辐射.光耦合片包括柔性基板层，其具有接触皮肤的表面和穿过其中而形成的建立第一孔的第一开口。当柔性基板层被放置向皮肤表面时，第一孔建立与皮肤表面的光学界面。光耦合片进一步包括设置在第一开口上并被配置为在第一开口处基本垂直传播状态和在第一开口处横向传播状态之间偏转光福射的光偏转元件。光耦合片进一步包括设置在与接触皮肤的表面相对的柔性基板层的表面上、并跨光耦合片横向地从光偏转元件延伸到横向远离第一孔的第一位置的弹性体波导元件。附图简述图IA到IE每一个示出根据现有技术的光耦合器件；图2示出根据优选实施例的包括光耦合组件的非侵入性分光光度患者监测系统；图3A-3B示出根据优选实施例的光耦合片的透视图；图4A示出根据优选实施例的光耦合片的底部视图；图4B到4D示出图4A的光耦合片的侧面剖视图；图5A到5B示出图4A的光耦合片的展开透视图；图6A示出根据优选实施例的光耦合组件的侧面剖视图； 图7A-7B示出根据优选实施例的光耦合片的透视图8示出根据优选实施例的光耦合片的底部视图；图9示出图8的光耦合片的展开透视图；图10示出根据优选实施例的光耦合片的透视图；图11示出根据优选实施例的光耦合片的侧面剖视图；图12示出根据优选实施例的光耦合片的侧面剖视图；图13示出根据优选实施例的光耦合片的侧面剖视图；图14示出根据优选实施例的光耦合片的侧面剖视图；以及图15示出根据优选实施例的光耦合片的侧面剖视图。详细描述图2示出根据优选实施例的包括控制器单元211和光耦合装置202的分光光度患者监测系统。光耦合装置202是整体被动的，未含有光学信号产生设备或电光检测设备，而是被配置为将源光辐射从控制单元211转送到患者P的皮肤表面，并接收且转送从患者皮肤向外发出回控制单元211用于测量的光辐射。光耦合装置202包括光纤光缆组件206，包括源光纤光缆206S和返回光纤光缆206R,每一个优选地含有一束光纤。源和返回光纤光缆206S和206R在一端被耦合至控制单元211，且另一端经由边缘适配器208耦合至光耦合片204。控制单元211包括一个或多个光源，诸如激光源、以及一个或多个光检测器，诸如光倍增管(PMT)，以及可与各种分光光度技术中的任一项所一起使用的相关联的控制、处理和显示电路。光耦合装置202合适的一个波长范围是500nm到IOOOnm范围。光耦合装置202特别适用于与690nm到830nm范围的光辐射一起使用，但是优选实施例的范围并没有这样限制。光耦合片204包括柔性、薄、低外部轮廓、一般厚片状的本体，其被设计为易于与患者的皮肤表面相接触，并在舒适的同时可保持在皮肤表面上达相对长的时间段。用于维持光耦合片204与皮肤表面相接触的各种方法或方法的组合落在优选实施例的范围内，方法包括但不限于使用粘合剂直接将光耦合片204的底部表面粘合在皮肤上；使用尺寸更大的粘合片在光耦合片204的周围将其粘合至皮肤；以及使用各种弹性包裹或者带配置。在特别适用于脑部分光光度监测一个优选实施例中，可将光耦合片204固定在由患者在监测过程中所穿戴的束发带组件、可穿戴帽组件或头盔组件内。如此处相对于光耦合片204所使用的，术语横向是指当放置光耦合片204时，基本平行于或沿患者皮肤的方向，而术语垂直方向是指当放置光耦合片204时，基本垂直与皮肤表面的方向(即，相对于皮肤表面向内/向外的方向)。因此，可理解的是，此处相对于光耦合片204所使用的术语“横向”和“垂直”并不是指相对于重力或周围医疗环境中的其他用于参考的固定框架的任何特定方向。应进一步理解的是，此处相对于光耦合片204所使用的术语“横向”并不是指限制到单个几何平面，这对于光耦合片204被应用为用于监测颈部、手臂、腿部、脚或手指的情况、或者当光耦合片204仅部分地被支承或位于非平面表面上时，是特别相关的。源弹性体波导元件210被一体地形成到光耦合片204中，其被设置为，且尺寸选择为，可横向地从光耦合片204的边缘将源光辐射转送到向下地面向皮肤表面的发射孔212。检测弹性体波导元件216也被一体地形成到光耦合片204中，其被设置为，且尺寸选择为，接收在检测孔214向上地发出的辐射，并将该辐射横向地转送到光耦合片204的边缘。尽管源弹性体波导元件210和检测弹性体波导元件216优选地彼此接近地沿光耦合片204的公共侧终结，藉此简化了光纤接线需求，但是本发明的范围并不被如此限制，且包括其中源弹性体波导元件210和检测弹性体波导元件216沿光耦合片204的不同侧终结的配置。图3A和3B示出光耦合片204被持握在手中的透视图，省略了边缘适配器208和光线光缆组件206。在一个示例优选实施例中，光耦合片204具有约3英寸(7. 62cm)乘以I.5英寸(3. 81cm)、且厚度为约0. 15英寸(3.8mm)的尺寸。在一个优选实施例中，为了提供一致性、耐久性和低制造成本的有利组合，光耦合片204在构造上是整体弹性的，没有包含在其中的光纤束且没有刚性组件。在下文将要描述的可选的优选实施例(见图11到15)中，可将刚性的反射光组件，诸如棱镜或平面镜元件放置在每一个弹性体波导元件附近，不过这个元件是足够小的，从而光耦合片的整体柔性、可弯折、以及“软的”物理特征基本没有受到影响。 根据优选实施例，光耦合片204包括多层结构，其中每一层由具有25-95范围内的肖氏00硬度计硬度的可热固化聚硅醚弹性体制成。在另一个优选实施例中，聚硅醚弹性体制表现出20-60范围内的肖氏A硬度计硬度。在其他的优选实施例中，聚硅醚弹性体表现出10-90范围内的肖氏A硬度计硬度。除了柔性、耐久性和低成本之外，优选的聚硅醚弹性体的类别进一步表现出化学惰性、拒水性、电绝缘性质和生物适应性。可结合优选实施例中的一个或多个使用的弹性体材料的其他其他类别包括特定柔性聚丁二烯、环氧树脂和聚亚安酯，且更一般地，已知的或以后研发的具有与所描述的聚硅醚弹性体对于放置到人类皮肤上足够安全的等效的光和机械性质的任何弹性体材料。图4A示出光耦合片204的底部视图，且图4B-4D示出光耦合片204沿皮肤表面放置的分别的切割平面的侧剖视图。图5A-5B示出光耦合片204的展开透视图。光耦合片204包括基板层426，通过基板层形成发射孔212和检测孔214。源弹性体波导元件210横向地跨基板层426在面向横向的端面418和面向下的发射孔212之间延伸。检测弹性体波导元件216横向地跨基板层426在面向横向的端面420和面向下的检测孔214之间延伸。第一包覆层424形成在基板层426上，且沿弹性体波导元件210/216侧延伸，且在其上形成第二包覆层422。孔212和214的每一个横向地远离其相关联的端面418和420。所谓横向地远离，是指需要横向地将光辐射在相对光耦合片的厚度而言比较长的距离上引导，以从引入点(如，端面)到出口点(孔)，与设备的目的和形状因子一致。因此，例如，如果光耦合片的厚度是约0. 15英寸(3. 8mm)，那么当光辐射的横向传播距离至少是厚度数倍时(如，至少约0. 60英寸(I. 5cm))，根据优选实施例的特征和优势变得特别明显，但是优选实施例的范围并不如此受限。根据优选实施例，源弹性体波导元件210包括基本平面反射的表面428，其在发射孔212正上方一体地形成在波导元件210中。可通过，例如，源弹性体波导元件210的基于模的成型过程中的合适的模型形状的作用、或者通过使用精确切片步骤，来形成平面反射表面428。优选地，形成空气腔430直接地与平面反射表面428相邻来辅助反射。在相对于垂直45度角处来形成反射表面428，这样横向地从端面418传播的源光辐射通过发射孔212被反射地重定向到基本向下的方向进入皮肤表面。在其他优选实施例中，反射表面428的角度，其另可被称为反射肘特征，相对于垂直在约35到55度之间。检测弹性体波导元件216类似地被形成为具有基本平面的反射表面432，反射表面被模制、切片或者其他方式被制造结合在其中，藉此在检测孔214被向上地发出的辐射被反射地重定向为横向地在检测弹性体波导元件216向着端面420的方向中传播。在优选实施例中，可将反射涂层放置在平面反射表面428和432上来进一步辅助光辐射的反射重定向。在一个优选实施例中，空气隙430和434被充填具有低于基板层426、包覆层422/424、记忆弹性体波导元件210/216中任一个的反射率的低反射率材料。对于适于在波长范围690nm-830nm的分光光度监测的一个示例的优选实施例中，弹性体波导元件210/216使用表现出小于0. 3dB/cm的光损耗且在这个波长范围上大于
I.45的反射率的聚硅醚弹性体制成，而基板层426和包覆层422/424包括在这个波长范围上小于I. 42的反射率的光学上不透明的聚硅醚弹性体。对于另一个优选实施例，使用表现出小于0. 2dB/cm的光损耗且在这个波长范围上大于I. 54的反射率的聚硅醚弹性体制成弹性体波导元件210/216。在例如US7160972中描述了弹性体波导元件210/216的合适的聚硅醚弹性体的示例，该专利通过参考并入此处。弹性体波导元件210/216的合适的聚硅醚弹性体的另一个示例是可从加州、NuSil Technology LLC of Carpinteria 得到的 LS-6257LIGHTSPAN
Optical Thermoset,其表现出肖氏A硬度计35的硬度(对应于肖氏00硬度计约83的硬度)、对于690-830nm之间所有波长在约I. 55-1. 56之间的反射率、以及对于690_830nm之间所有波长低于0. 2dB/cm的光损失。基板层426和包覆层422/424的合适的聚娃醚弹性体的示例是NuSilLS-6941 LIGHTSPAN. Optical Thermoset,其表现出肖氏A硬度
计50的硬度(对应于肖氏00硬度计约90的硬度)、以及对于690-830nm之间所有波长在约1.40-1.41之间的反射率。优选地，为了不透明而用黑色颜料来涂色NuSilLS-6941LIGHTSPAN Optical Thermoset,黑色颜料诸如 MED-4900-2 color masterbatch,也可从
NuSil获得。基板层426和包覆层422/424的合适的聚硅醚弹性体的另一个示例是来自新泽西的 East Brunswick 的 Bluestar Silicones USA 公司的 SILBI0NE RTV 4410 QC A/B
Elastomer的类似被涂颜料的版本，具有肖氏A硬度计10的硬度(对应于肖氏00硬度计约55的硬度)。优选的包覆材料优选地展现出与适合的评估标准(诸如EN/IS0 10993)与适合的规范类别(93/42/CEE欧盟指令(类别I)或者美国药典(类别VI)) —致的充足的与人体皮肤相接触的生物适应性和适宜性。可如下地继续光耦合片204的制造。通过将可热固化弹性体流动到模具中、然后热固化经流动的层来形成基板层(426)。通过基板层模设计的作用或者通过基板层固化之后的冲压/切割工艺在基板层426中形成面向下的孔(212/214)。然后通过模制步骤或通过将弹性体波导元件的分开的预制造版本(如，单独地模制的版本)放在孔上与孔合适地对齐，在基板层(426)上形成弹性体波导元件(210/216)。如上所述，通过模形状(如，在那些位置具有合适地倾斜的模侧壁)的作用、或者在精确预固化切片步骤中，可形成基板平面的反射表面(428/432)。然后在基板层/弹性体波导元件组件顶上形成包覆层(422/424)，形式为导致与平面反射表面相邻的空气隙(430/434)的存在，这可用多种方法实现。在一个示例中，在平面反射表面(428/432)上放置可移除限动件的同时流动第一包覆层(424)。 在固化第一包覆层(424)之后，将可移除限动件移除来以未覆盖的形式暴露空气隙。最后，将第二包覆层(422)的单独预制造的版本(如，单独地模制的版本)粘附在第一包覆层顶部来封住空气隙(430/434)。
图6示出光耦合组件202在光耦合片204和源光纤光缆206S之间的界面处的侧剖视图，光稱合片204和源光纤光缆206S被机械地且光学地通过边缘适配器208稱合。源光纤光缆206S包括外护套606和多个光线604。在一个优选实施例中，边缘适配器208被配置带有通道610，光纤604被插入该通道中并邻接源弹性体波导元件210的边缘面418。边缘适配器208包括由不锈钢或其他刚性材料制成的本体，被制成如图所示的槽状形状，其可压缩地夹持光耦合片204来保持边缘面418和光纤604的邻接，任选地使用丙烯酸的或环氧粘合剂来进一步固定光耦合片204。任选地，可使用折射率匹配的粘合剂或者其他折射率匹配的方法来降低光纤604和源弹性体波导元件210之间的界面处的反射损失。在返回光线光缆206R和检测弹性体波导元件216之间设置类似的交互。可理解的是图6表示了可被用于机械地并光学地连接光耦合片204和源/返回光纤光缆206S/206R的各种不同配置的仅一个示例，鉴于本公开，本领域内技术人员可在不进行过度试验的情况下获得这些配置。
对于一个优选实施例，光纤光缆组件206和边缘适配器208可以是可重复使用的，而光耦合片204是可丢弃的，在这个情况下，可使用小的、可丢弃的预防物(未示出)来在每次使用过程中覆盖边缘适配器208。在其他优选实施例中，包括光纤光缆组件206、边缘适配器208、光耦合片204的整个光耦合组件202是可丢弃的，鉴于光耦合片204的相对较低的材料和制造成本，这个选项是更实际的。在还有其他优选实施例中，用光纤光缆组件206和光耦合片204之间的非刚性的、永久的耦合方案来代替边缘适配器208，整个光耦合组件仍是可丢弃的。图7A-7B分别示出类似于上文的图2_6的光耦合片204的光耦合片704的俯视图和仰视图，除了设置了多个源和检测弹性体波导元件。光耦合片704表示了落在优选实施例范围内的所有弹性体光耦合件(或者基本上所有弹性体光耦合件，见图11和下文中相关联的描述)的丰富种类的设计可能性的仅其中之一。图8示出光耦合片704的仰视图，而图9示出光耦合片704的展开透视图。光耦合片704包括源弹性体波导元件710、发射孔714、检测孔716、检测边缘面718、源边缘面720、第一包覆层724、第二包覆层722和基板层726。源弹性体波导元件710每一个包括与其结合形成的倾斜的、基本平面的反射表面930，且检测弹性体波导元件716每一个包括与其结合形成的倾斜的、基本平面的反射表面934。在一个示例优选实施例中，光耦合片704具有约3英寸(7. 62cm)乘以I. 5英寸(3. 81cm)、且厚度为约0. 15英寸(3. 8mm)的尺寸。发射孔714每一个的一个示例尺寸是约0. 08英寸(2mm)见方，这个尺寸也描述了每一个源弹性体波导元件710的横截面形状。检测孔716每一个的一个示例尺寸是约0. 08 (2mm)英寸乘以0. 24英寸(6mm),这个尺寸也描述了每一个检测弹性体波导元件716的横截面形状。使用术语“纵向”来指发射/检测孔712/714和源/检测边缘面720/718之间的基本横向的方向(即，图7A-9之间的“y”方向)，且使用术语“侧对侧(side-to-side) ”来指与经向垂直的横向方向(即，图7A-9之间的“x”方向)，源弹性体波导元件710，当其纵向地在它们分别的发射孔712和源边缘面720之间延伸时，其在侧对侧方向中被绝热地走线(routed)，用于适应检测弹性体波导元件716的较大的横截面尺寸。所谓绝热地走线，是指源弹性体波导元件710中的任何侧对侧走线是在与它们横截面尺寸相比较长的纵向距离上逐渐实现的，以减少与侧对侧引导相关联的光损失。由于在分光光度技术中，相比源光子而言，被检测到的光子是珍贵且稀少的，优选的是将检测孔716在尺寸上做得更大，而不是发射孔714在尺寸上更大，在这样的情况下，通过使用特定分光光度技术可允许这样的尺寸差异。基于类似理由，优选的是，为适应理想的设备尺寸和孔图案所需的任何侧对侧走线被施加到源弹性体波导元件而不是检测弹性体波导元件上。
图10示出根据另一个优选实施例的光耦合片1004的透视图，为清楚起见省略了包覆层。图10中示出基板层1026，其上设置有包括平面反射表面特征1030的源弹性体波导元件1010和包括平面反射表面特征1034的检测弹性体波导元件1014。检测弹性体波导元件1016在侧对侧横截面尺寸上被绝热地变尖，且源弹性体波导元件1010在侧对侧方向中被绝热地走线而适应光耦合片的长的、纤细的形状，这在各种监测应用中都是有用的。图11示出根据优选实施例的类似于上文的图2-6中的光耦合片204的光耦合片1104的侧面横截面视图，除了包括了一个或多个刚性反射光组件来帮助在横向和基本垂直方向之间的传播辐射的反射重定向。如图11中所示的是沿光耦合片1104的检测弹性体波导元件1116的侧面横截视图，光耦合片1104还包括检测孔1114、基板层1126和下/上包覆层1124/1122、检测弹性体波导元件1116包括相对于垂直倾斜一角度(如，45度)的基本平面的表面1132。根据图11的优选实施例，替代相邻于平面表面1132的空气隙，直接将平面镜面元件1150放置在相邻平面表面1132来辅助光辐射的反射重定向。在图12中所示的另一个优选实施例中，将平面镜面元件1250实现为棱镜形状固体1251的镀银(或者其他可反射的涂层)表面，在一些制造场合下，这可提供平面镜面元件的更容易的操作和摆放。可以与上文的光耦合片204类似的方式来继续光耦合片1104的制造，区别在于，替代在流动下包覆层1124之前在平面表面1132上放置的可移除限动件，而是在此时放置平面镜面元件1150。还有，对于图11的优选实施例，可在公共的流动和固化步骤中与下包覆层1124—体地形成上包覆层1122。图13示出根据优选实施例的类似于上文的图2-6中的光耦合片204的光耦合片1304的侧面横截面视图，除了使用内反射的棱镜1360来在垂直地和水平地传播状态之间偏转光。图13中所示的是沿光耦合片1304的检测弹性体波导元件1316的侧面横截面，光耦合片1304还包括检测孔1314、基板层1326和下/上包覆层1324/1322。此处，然而，检测弹性体波导元件1316仅从端面1318延伸到棱镜1360，而不是具有肘并一直延伸到面向下的检测孔1314。通过棱镜1360在垂直和水平传播状态之间偏转光辐射。在图13的优选实施例中，相邻于棱镜1360的内反射表面形成空气隙1330来进一步辅助光辐射的完全内反射。在图13的优选实施例中，正位于棱镜1360之下的基板层1326中的开口 1362被空气占据。在图14的优选实施例中，在棱镜1360上没有空气隙，但是包覆层1324占据了这个空间。在其他优选实施例(未示出)中，可使用不同的低折射率的材料来占据这个空间。对于图14的优选实施例，可使用相对包覆材料而言具有对于完全内反射足够高的反射率的棱镜材料来实现全部内反射。在图15的优选实施例中，正位于棱镜1360之下的开口 1362由与检测弹性体波导元件1316—样的弹性体材料所占据。在其他优选实施例(未示出)中，可使用不同的材料，诸如折射率匹配的材料，来占据开口 1362。虽然在阅读了上述描述后，本发明的优选实施例的许多更改和修改对本领域普通技术人员无疑会变得显而易见，但可以理解，作为说明所示出和描述的具体实施例绝不旨在被解释为限制。以举例的方式，尽管根据上文描述的优选实施例的一个或多个的光耦合片在功能上是双向的(即，既提供光源耦合也提供光检测耦合功能)，但是功能上单向的光耦合片(即，仅提供光源耦合、或仅提供光检测耦合)也落在优选实施例的范围内。通过进一步举例的方式，尽管上文的优选实施例中的一个或多个中描述源辐射(被检测的辐射)是在面向横向的端面处进入(离开)光耦合片的，在可选的优选实施例中，源辐射(被检测的辐射)可沿垂直端面进入(离开)光耦合片。在这样的情况下，使用类似于一个或多个上述偏转方案(例如，上文图2的靠近孔212/214的偏转方案)的偏转 方案，光辐射可在靠近入口面(出口面)处在垂直和水平传播状态之间偏转。因此，在这样的情况下，在光耦合片中，光辐射可在横向远离彼此的相应位置被偏转两次，通过弹性体波导元件在这些位置之间横向地引导光辐射。因此，对于所描述的实施例的细节的参考并不限制其范围，其范围仅由下述权利要求的范围所限制。


描述了用于分光光度患者监测的柔性、低成本、物理稳健的光耦合片、以及制造其的方法。该光耦合片包括具有与皮肤接触的表面和形成为穿过其中的第一孔的柔性基板层，当基板层被靠放在皮肤表面时，所述第一孔建立了与皮肤表面的光学界面。光耦合片进一步包括横向地设置在该基板层上的与接触皮肤的表面相对的表面上的弹性波导元件。光耦合片在横向地远离第一孔的第一位置处的横向传播状态和在第一孔的基本垂直传播的状态之间引导光辐射。