具有自动和不突兀滤波器校准功能的呼吸气体监测器制造技术

技术编号:22569868 阅读:21 留言:0更新日期:2019-11-17 10:10
一种呼吸气体监测器(RGM)设备包括:红外光源(30),其发射通过呼吸空气流动路径(36)的红外光(34);以及光学探测器(40),其探测在通过所述呼吸空气流动路径后的所述红外光。吸收线带通滤波器(42)具有涵盖目标气体的吸收线的通带。参考线带通滤波器(44)具有呼吸空气在其上透明的通带。控制设备(62、64、70、80、90)在以下状态之间切换所述RGM设备:监测状态,其中,吸收线带通滤波器在红外光的路径中;以及校准状态,其中,所述参考线带通滤波器在所述红外光的路径中并且所述吸收线带通滤波器不在所述红外光的路径中。

Breathing gas monitor with automatic and non abrupt filter calibration function

A breathing gas monitor (RGM) device includes an infrared light source (30), which emits infrared light (34) through the breathing air flow path (36), and an optical detector (40), which detects the infrared light after passing through the breathing air flow path. The absorption line band-pass filter (42) has a band-pass covering the absorption line of the target gas. The reference line band-pass filter (44) has a passband on which breathing air is transparent. The control device (62, 64, 70, 80, 90) switches the RGM device between the following states: a monitoring state, wherein the absorption line band-pass filter is in the path of the infrared light; and a calibration state, wherein the reference line band-pass filter is in the path of the infrared light and the absorption line band-pass filter is not in the path of the infrared light.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有自动和不突兀滤波器校准功能的呼吸气体监测器
以下总体涉及呼吸气体监测器(RGM)设备领域,气体检测校准单元领域和相关领域。
技术介绍
呼吸气体监测仪(RGM)设备用于测量呼吸空气中的二氧化碳(CO2)的分压或浓度,或一些其他呼吸气体,如氧气(O2)、氧化亚氮(N2O)或者施予的麻醉气体。用于测量CO2的RGM设备通常被称为二氧化碳计。可以采用各种气体组分检测技术。在采用光学探测器的某些RGM设备中,红外光源发射宽带红外光,所述红外光穿过呼吸空气流动通过的采样单元。相对的光学探测器模块包括窄带滤波器和红外探测器。调节滤波器以使被目标气体强烈吸收的波长(例如对于CO2为4.3微米)通过。在这种设计中,通过在不存在目标气体的情况下测量参考信号来校准光学探测器。这需要使来自采样单元的呼吸气流转向,并引入参考气体如空气或氮气流过采样单元。选择参考气体以具有可忽略的目标气体浓度(例如在二氧化碳计的情况下,可忽略的CO2)。因此,在具有参考气体流动的情况下,光学探测器输出的测量信号是最大值,因为目标气体的吸收可忽略。通过确定该参考信号,发射通过呼吸的气流的红外光的测量的信号对发射通过参考气流的红外光的测量的参考信号的比率提供了由于目标气体的红外吸收而导致的信号减少。以下公开了新的和改进的系统和方法。
技术实现思路
在一个公开的方面中,一种呼吸气体监测器(RGM)设备包括:呼吸空气流动路径,其用于承载呼吸空气;红外光源,其被布置为发射通过呼吸空气流动路径的红外光;以及光学探测器,其被布置为探测在经过所述呼吸空气流动路径之后的红外光。吸收线带通滤波器具有包围目标气体的吸收线的通带。参考线带通滤波器具有呼吸空气在其上透明的通带。控制设备可操作以使RGM设备在以下状态之间切换:监测状态,其中,所述吸收线带通滤波器在所述红外光的路径中并且所述参考线带通滤波器不在所述红外光的路径中;以及校准状态,其中,所述参考线带通滤波器在所述红外光的路径中并且所述吸收线带通滤波器不在所述红外光的路径中。在另一个公开的方面中,公开了一种操作呼吸气体监测器(RGM)设备的方法。呼吸空气流动通过呼吸空气流动路径。红外光被发射通过所述呼吸空气流动路径。在使所述呼吸空气流动通过所述呼吸空气流动路径的同时,执行目标气体监测,包括:在吸收线带通滤波器被设置在红外光的路径中的情况下测量红外透射信号,所述红外透射信号指示发射的通过呼吸空气流动路径的红外光的透射;并且根据所述红外透射信号和参考红外信号来确定所述呼吸空气中的所述目标气体的值。在使呼吸空气流动通过呼吸空气流动路径的同时,执行校准,包括:在参考线带通滤波器被设置在红外光的路径中的情况下测量参考红外信号,所述参考红外信号指示发射的通过呼吸空气流动路径的红外光的透射。在另一个公开的方面中,一种呼吸气体监测器(RGM)设备包括:呼吸空气流动路径,其用于承载呼吸空气;测量设备,其被配置为测量通过所述呼吸空气流动路径的光学透射;切换的光滤波设备,其被配置为在使用吸收线带通滤波器对所测量的光透射进行滤波与使用参考线带通滤波器对所测量的光透射进行滤波之间切换;以及电子器件,其被配置为通过使用所述吸收线带通滤波器滤波的测量光学透射与使用所述参考线带通滤波器滤波的测量光学透射的比较,来输出所述呼吸空气中的所述目标气体的浓度或分压。一个优点在于提供对呼吸空气中二氧化碳或另一种目标气体的更准确监测。另一个优点在于提供呼吸气体监测器(RGM)设备的更频繁校准。另一个优点在于提供一种不需要连接氮气或另一种校准气体的RGM设备。另一个优点在于提供一种RGM设备,其中,流过RGM设备的呼吸气体流不被中断以执行校准。给定实施例可以不提供前述优点,提供前述优点中的一个、两个、更多或全部,和/或可以提供其它优点,对于本领域普通技术人员而言,在阅读和理解了本公开后,这将变得显而易见。附图说明本专利技术可以采取各种部件和各部件的布置以及各种步骤和各步骤的安排的形式。附图仅出于图示优选的实施例的目的并且不应被解释为对本专利技术的限制。图1图解地示出了呼吸气体监测器(RGM)设备。图2-7图解地示出了图1的RGM设备的控制设备的实施例,其可操作以在监测目标气体的监测状态与校准状态之间切换RGM设备。图8图解地示出了用于图1的RGM设备的操作的操作流程图。具体实施方式在采用目标气体的光学探测的呼吸气体监测器(RGM)设备中,红外光源通常包括红外发射元件(例如陶瓷元件),其通过使电流脉冲队列通过红外元件而被电阻地加热。红外元件被电阻地加热到有效产生宽带黑体辐射的温度,在红外中具有强发射。该红外发射强烈地取决于加热的红外元件的精确温度。在RGM设备的操作期间,加热的红外发射元件的温度可随时间漂移。红外光探测器可以是硒化铅(PbSe)探测器,微测辐射热计、热电偶、热电探测器等,并且其灵敏度通常也是强烈依赖于温度的。在RGM设备的操作期间,探测器温度也可以随时间漂移。取决于IR源和传感器的热稳定性,光学探测单元的校准可能需要以每几分钟到几十分钟的频率间隔重复,以确保对危重患者的鲁棒医学监测的足够准确性。在现有的RGM设备中,光学探测单元的校准通过流切换来执行,其中呼吸空气流被转移离开采样单元,并且参考气流(例如,氮气或空气)流过采样单元。该方法具有如本文所认识到的特定缺点。对于除空气之外的参考气体,例如氮气,参考气体必须在患者的病房中可用并与RGM设备连接。如果使用空气作为参考气体,则由于可能存在于空气中的目标气体(例如,在二氧化碳计的情况下为CO2)的残余水平而存在误差的可能性。本文中认识到的另一个缺点是当通过RGM设备的采样室的流从呼吸气流切换到参考气流时,呼吸气体监测被中断一段时间间隔,然后从参考气流切换回呼吸气体流量。除了监测数据的明显中断之外,如果在通过采样池的呼吸气体恢复并达到平衡之前恢复呼吸气体监测测量,则有可能产生错误的测量。鉴于这些困难,本文公开了一种呼吸气体监测器(RGM)设备,其包括发射通过呼吸空气流动路径的红外光的红外光源,以及探测在通过呼吸空气流动路径后的红外光的光学探测器。吸收线带通滤波器具有涵盖目标气体的吸收线的通带。参考线带通滤波器具有呼吸空气在其上透明的通带。控制设备在以下状态之间切换RGM设备:监测状态,其中,吸收线带通滤波器在红外光的路径中;以及校准状态,其中,所述参考线带通滤波器在所述红外光的路径中并且所述吸收线带通滤波器不在所述红外光的路径中。以此方式,可以快速执行校准,而不需要对呼吸空气流动通过呼吸气体流动路径的任何中断。参考图1,示例性呼吸气体监测器(RGM)设备10通过合适的患者附件(例如,在说明性示例中的鼻插管14)或通过与针对机械通气机使用的气管内导管连接的气道适配器等等与患者12连接。患者配件14可以任选地包括一个或多个辅助部件,例如空气滤波器,集水器等(未示出)。在说明性RGM设备10中,呼吸空气由泵22从患者附件14抽吸到空气入口16中并且通过目标气体测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种呼吸气体监测器(RGM)设备,包括:/n呼吸空气流动路径(36),其用于承载呼吸空气;/n红外光源(30),其被布置为发射通过所述呼吸空气流动路径的红外光(34);/n光学探测器(40),其被布置为探测在通过所述呼吸空气流动路径后的所述红外光;/n吸收线带通滤波器(42),其具有涵盖目标气体的吸收线的通带;/n参考线带通滤波器(44),其具有呼吸空气在其上透明的通带;以及/n控制设备(62、64、70、80、90),其能使所述RGM设备在以下状态之间切换:/n监测状态,其中,所述吸收线带通滤波器在所述红外光的路径中并且所述参考线带通滤波器不在所述红外光的路径中,以及/n校准状态,其中,所述参考线带通滤波器在所述红外光的路径中并且所述吸收线带通滤波器不在所述红外光的路径中。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170320 US 62/473,5141.一种呼吸气体监测器(RGM)设备,包括:
呼吸空气流动路径(36),其用于承载呼吸空气;
红外光源(30),其被布置为发射通过所述呼吸空气流动路径的红外光(34);
光学探测器(40),其被布置为探测在通过所述呼吸空气流动路径后的所述红外光;
吸收线带通滤波器(42),其具有涵盖目标气体的吸收线的通带;
参考线带通滤波器(44),其具有呼吸空气在其上透明的通带;以及
控制设备(62、64、70、80、90),其能使所述RGM设备在以下状态之间切换:
监测状态,其中,所述吸收线带通滤波器在所述红外光的路径中并且所述参考线带通滤波器不在所述红外光的路径中,以及
校准状态,其中,所述参考线带通滤波器在所述红外光的路径中并且所述吸收线带通滤波器不在所述红外光的路径中。


2.根据权利要求1所述的RGM设备,其中,所述控制设备包括:
滤波器切换器(62、64、70),其被连接以:
通过将所述吸收线带通滤波器机械地移动到所述红外光的路径中并且将所述参考线带通滤波器机械地移动到所述红外光的路径之外来切换到所述监测状态,并且
通过将所述参考线带通滤波器机械地移动到所述红外光的路径中并且将所述吸收线带通滤波器机械地移动到所述红外光的路径之外来切换到所述校准状态。


3.根据权利要求2所述的RGM设备,其中,所述滤波器切换器包括滤光轮(70)。


4.根据权利要求1所述的RGM设备,其中,所述控制设备包括:
电光束操纵设备(80),其能在以下状态操作:
第一电偏压,其通过将所述红外光操纵到穿过所述吸收线带通滤波器并且不穿过所述参考线带通滤波器的光路(P1)来实现所述监测状态,以及
第二电偏压,其通过将所述红外光操纵到穿过所述参考线带通滤波器并且不穿过所述吸收线带通滤波器的光路(P2)来实现所述校准状态。


5.根据权利要求1所述的RGM设备,其中,所述控制设备包括:
电可调谐光学带通滤波器(90),其能在以下状态操作:
第一电偏压,其通过将所述电光可调谐带通滤波器调谐到所述吸收线带通滤波器的通带来实现所述监测状态,由此所述电可调谐光学带通滤波器将所述吸收线带通滤波器(42)具现化;以及
第二电偏压,其通过将所述电光可调谐带通滤波器调谐到所述参考线带通滤波器的通带来实现所述校准状态,由此所述电可调谐光学带通滤波器将所述参考线带通滤波器(44)具现化。


6.根据权利要求1-5中的任一项所述的RGM设备,其中,所述参考线带通滤波器(44)具有涵盖3.6微米的通带。


7.根据权利要求1-6中的任一项所述的RGM设备,其中,所述目标气体是二氧化碳,并且所述吸收线带通滤波器(44)具有涵盖4.3微米二氧化碳吸收线的通带。


8.根据权利要求1-7中的任一项所述的电子RGM设备,还包括:
电子器件(46),其被配置为:
使用所述光学探测器(40)在所述RGM设备处于所述校准状态的情况下测量参考红外信号(50),并且
使用所述光学探测器在所述RGM设备处于所述监测状态的情况下并且还使用所述参考红外信号来测量所述呼吸空气中的所述目标气体的浓度或分压。


9.根据权利要求1-8中的任一项所述的RGM设备,其中,所述控制设备在操作以将所述RGM设备切换到所述校准状态时不操作为将呼吸空气流转移为通过所述呼吸空气流路径(36)。


10.一种操作呼吸气体监测器(RGM)设备的方法,所述方法包括:
使呼吸空气流动通过呼吸空气流动路径(36);
发射通过所述呼吸空气流动路径的红外光(34);
在使所述呼吸空气流动通过所述呼吸空气流动路径的同时,执行目标气体监测,包括:在吸收线带通滤波器(42)被设置在所述红外光的路径中的情况下测量红外透射信号,所述红外透射信号指示通过所述呼吸空气流动路径的发射的红外光的透射;并且根据所述红外透射信号和参考红外信号来确定所述呼吸空气中的所述目标气...

【专利技术属性】
技术研发人员:E·P·格雷蒂
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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