本发明专利技术涉及用于经皮测量气体浓度的化学‑光学传感器单元，包含：至少一个透气感测层，适于用预定辐射照射；和至少第一透气层，其紧邻所述至少一个感测层的一侧，适于使浓度待测的气体朝着感测层的方向通过透气层；在从皮肤至感测层的气体通道中的至少一个挥发酸和/或碱结合层，适于使浓度待测的气体朝着感测层的方向通过挥发酸和/或碱结合层；其中所述化学‑光学传感器单元适于与化学‑光学传感器单元和皮肤之间的接触介质协作，并且其中化学‑光学传感器单元适于测量所述至少一个感测层的光学响应，所述至少一个感测层的光学响应取决于气体的浓度。本发明专利技术还涉及用于患者监测和/或患者通气的系统，其包含该化学‑光学传感器。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于经皮测量气体浓度的化学-光学传感器单元，包含：至少一个透气感测层，适于用预定辐射照射；和至少第一透气层，其紧邻所述至少一个感测层的一侧，适于使浓度待测的气体朝着感测层的方向通过透气层；在从皮肤至感测层气体通道中的至少一个挥发酸和/或碱结合层，适于使浓度待测的气体朝着感测层的方向通过挥发酸和/或碱结合层；其中所述化学-光学传感器单元适于与化学-光学传感器单元和皮肤之间的接触介质协作，并且其中化学-光学传感器单元适于测量所述至少一个感测层的光学响应，所述至少一个感测层的光学响应取决于气体的浓度。本专利技术还涉及用于患者监测和/或患者通气的系统，其包含该化学-光学传感器。
技术介绍
神经肌肉疾病、慢性阻塞性肺病(COPD)和肥胖型肺换气不足患者经常患慢性呼吸衰竭。所述患者需要在家定期治疗他们的呼吸衰竭。通过氧气治疗低血氧患者(通常无通气机支持)，而使用环境空气的有创通气(ventilation)(IV)和无创通气(NIV)的治疗帮助高碳酸血患者的高二氧化碳(CO2)血液气体水平回归至可接受水平。夜间NIV期间，通过测量基线以及动脉氧气和二氧化碳水平的趋势检查通气的效力。动脉血液气体测量构成金标准。在家开始通气治疗之前，患者留在医院以优化通气设置并监测动脉血液气体值。根据疾病严重性和稳定性，患者必须或多或少地定期返回医院检查。呼吸科护士也可以拜访在家患者，以检查通气机，并安装实现血液气体分压的无创监测的装备。在家里，通常在夜间监测血液气体水平，并且将数据与通气机和呼吸数据一起存储，用于以后在医院进行分析。无创血氧监测的现有技术是通过测量动脉血氧饱和度，其经由氧离解曲线与氧分压相关。血氧饱和仪(SpO2)是用于无创监测患者内动脉氧气饱和度的光学方法，并且已成为临床实践中最常用的技术之一。脉搏血氧饱和
仪是一种合理低成本的技术，并且容易使用。其为用于家庭血氧监测的优选方法。CO2分压无创监测的现有技术是借助于二氧化碳图或通过经皮CO2(PtcCO2)监测。对于具有健康肺部的插管患者，通过二氧化碳图获得的潮气末CO2(etCO2)值提供对动脉CO2值的良好指示。然而，在面罩与面部之间经常存在漏气且患者有严重呼吸疾病的无创通气的情况中，二氧化碳图通常不是可靠的方法。在大多数医院中，使用用于趋势监测的二氧化碳图与动脉血样品分析的组合，以获得偶然精确值(occasional accurate value)。经皮CO2监测不受漏气和呼吸疾病干扰，但需要训练有素的人员以获得可靠的数值，并且因成人间皮肤性质的差异而表现出一些不准确性。尽管家用CO2血液气体监测对于接受通气的患者是高度可靠的，但其使用频率不如血氧饱和仪。目前经皮CO2传感器都是基于40年之久的概念：(i)恒温控制的加热器，以增加血液灌注和皮肤的透气性；(ii)皮肤与传感器膜之间的流体层；(iii)覆盖传感器的透气膜；(iv)膜与传感器之间的电解质溶液；(v)包含电化学pH传感器和参比电极的传感器；以及(v)补偿温度效应和皮肤代谢的算法。EP1965198A1描述了一种测定气态或液态样品中CO2的装置，包含多聚物基质和包埋于多聚物基质中的指示器，其中指示器包含pH敏感染料和金属阳离子复合物，其中pH-敏感染料的阴离子和金属阳离子形成在多聚物基质中可溶的盐。图1所示的是用于经皮施用的现有化学-光学传感器的另一实例，其中在光学透明载体材料顶部沉积两层“硅橡胶样”透气材料。第一层为感测层，包含在疏水聚合物内的两种发光染料的混合物，即具有长发光寿命的参比染料和具有短发光寿命的pH-敏感指示染料。第二膜层包含光反射材料(TiO2)颗粒，并防止离子运输至和运输离开感测层。CO2气体通常扩散穿过所述膜进入第一(感测)层，并改变pH，其进而改变来自指示染料的发光。通过使用双寿命参比技术(dual life-time referencing technique)，其有效地测量调制的光激发的时间响应，CO2气体的百分比能够得以计算。然而，化学-光学传感器相对于挥发酸和/或碱是交叉灵敏的。人皮肤产生不同的分子，包含细菌在皮肤上代谢产生的或药物治疗或疾病产生的例
如醋酸的酸，或者出汗产生的或由于肾病或糖尿病产生的例如氨的碱。挥发酸的另外来源是烟，例如在化学-光学传感器储存的环境中。来自皮肤或环境或储存过程中的包装的例如醋酸、HCl和SO2气体的挥发酸或例如氨的挥发碱可进入化学-光学传感器，在传感器中引发不可逆的偏差，并因此破坏传感器响应。因此，需要开发一种改良的用于经皮施用的化学-光学传感器，其中挥发酸或碱对传感器运行的影响降低、抵消或补偿。目的和专利技术概述本专利技术满足了这些需求，并且提供降低化学-光学传感器位点中对挥发酸或碱的不可逆的交叉灵敏度的装置和方法。上述目的具体通过用于经皮测量气体浓度的化学-光学传感器单元来实现，其包含：至少一个透气感测层，适于用预定辐射照射；和至少第一透气层，其紧邻所述至少一个感测层的一侧，适于使浓度待测的气体朝着感测层的方向通过透气层；在从皮肤至感测层气体通道中的至少一个挥发酸和/或碱结合层，适于使浓度待测的气体朝着感测层的方向通过挥发酸和/或碱结合层；其中所述化学-光学传感器单元适于与化学-光学传感器单元和皮肤之间的接触介质协作，并且其中化学-光学传感器单元适于测量所述至少一个感测层的光学响应，所述至少一个感测层的光学响应取决于气体的浓度。具体地，专利技术人惊讶地发现，在从皮肤至感测层气体通道中的所述至少一个挥发酸和/或碱结合层允许降低或避免挥发酸或碱对传感器运行的影响。挥发酸和/或碱结合层相应地被发现与不希望的挥发酸或碱结合，和/或将其转化成不挥发分子，其不再破坏传感器响应。使用该结合层具有进一步的优势，即其与目前的制造工艺大体适应，例如由于使用相同或相似的材料，或使用相同或相似的沉积技术。另外，他们简单的形式和结构不会对传感器装置造成进一步的复杂性增加。而且，对光学检测方法没有影响，因为该额外的层位于光学通道之外。本专利技术的一个实施方案涉及用于经皮测量气体浓度的化学-光学传感器单元，包含：至少一个透气感测层，适于用预定辐射照射；和至少第一透气层，其紧邻所述至少一个感测层的一侧，适于使浓度待测的气体朝着感测层的方向通过透气层；在从皮肤至感测层气体通道中的至少一个挥发酸
和/或碱结合层，适于使浓度待测的气体朝着感测层的方向通过挥发酸和/或碱结合层；其中所述化学-光学传感器单元适于与化学-光学传感器单元和皮肤之间的接触介质协作，并且其中化学-光学传感器单元适于测量所述至少一个感测层的光学响应，所述至少一个感测层的光学响应取决于气体的浓度，其中所述至少一个透气层和所述至少一个透气感测层是不同的层。本专利技术的一个实施方案涉及用于经皮测量气体浓度的化学-光学传感器单元，包含：至少一个透气感测层，适于用预定辐射照射；和至少第一透气层，其紧邻所述至少一个感测层的一侧，适于使浓度待测的气体朝着感测层的方向通过透气层；在从皮肤至感测层气体通道中的至少一个挥发酸和/或碱结合层，适于使浓度待测的气体朝着感测层的方向通过挥发酸和/或碱结合层；其中所述化学-光学传感器单元适于与化学-光学传感器单元和皮肤之本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于经皮测量气体浓度的化学‑光学传感器单元，其包含：‑至少一个透气感测层(2)，适于用预定的辐射(5)照射；以及‑紧邻所述至少一个感测层(2)一侧的至少第一透气层(3)，适于使浓度待测的气体(6)朝着感测层(2)的方向通过透气层(3)；‑从皮肤(10)至感测层(2)的气体通道中的至少一个挥发酸和/或碱结合层(20)，适于使浓度待测的气体(6)朝着感测层(2)的方向通过挥发酸和/或碱结合层(20)；其中所述化学‑光学传感器单元适于与化学‑光学传感器单元和皮肤(10)之间的接触介质(12)协作，并且其中化学‑光学传感器单元适于测量所述至少一个感测层(2)的光学响应，所述至少一个感测层(2)的光学响应取决于气体(6)浓度。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.07 EP 14150298.91.用于经皮测量气体浓度的化学-光学传感器单元，其包含：-至少一个透气感测层(2)，适于用预定的辐射(5)照射；以及-紧邻所述至少一个感测层(2)一侧的至少第一透气层(3)，适于使浓度待测的气体(6)朝着感测层(2)的方向通过透气层(3)；-从皮肤(10)至感测层(2)的气体通道中的至少一个挥发酸和/或碱结合层(20)，适于使浓度待测的气体(6)朝着感测层(2)的方向通过挥发酸和/或碱结合层(20)；其中所述化学-光学传感器单元适于与化学-光学传感器单元和皮肤(10)之间的接触介质(12)协作，并且其中化学-光学传感器单元适于测量所述至少一个感测层(2)的光学响应，所述至少一个感测层(2)的光学响应取决于气体(6)浓度。2.权利要求1的化学-光学传感器单元，其中所述至少一个挥发酸和/或碱结合层(20)包含至少一种化合物，所述化合物能够结合挥发酸和/或碱(11)，优选能够固定化所述挥发酸或挥发碱(11)，或将所述挥发酸或挥发碱(11)转化成不挥发分子，和/或将所述挥发酸转化成酸性较低的挥发分子，和/或将所述挥发碱转化成碱性较低的分子。3.权利要求1的化学-光学传感器单元，其中所述至少一个挥发酸和/或碱结合层(20)具有不连续结构(40)，其允许接触介质(12)在一或多个位置直接接触所述至少一个透气层(3)。4.权利要求3的化学-光学传感器单元，其中所述不连续结构(40)是伴随单个或多个间隙的单系列或多系列的挥发酸和/或碱结合层模块。5.权利要求1的化学-光学传感器单元，其还包含至少另一个第二透气层(3)，所述第二透气层(3)紧邻所述至少一个挥发酸和/或碱结合层(20)的一侧，或紧邻第一透气层(3)的一侧，适于使浓度待测的气体(6)朝着感测层(2)的方向通过，并进一步适于防止离子(30)从化学-光学传感器单元通过进入皮肤(10)，或从皮肤(10)通过进入化学...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·A·H·M·卡尔曼，N·兰贝特，H·W·范克斯特伦，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL
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