用于光电血色计的波长可调节光源制造技术

一种发射具有预选波长的光能的可调光发射网络，包括： 供应预选源电流的电流源； 与电流源相连的发光二极管，发光二极管的波长可以随着选定的调节参数的变化而移动；和 与发光二极管并联的调节元件，调节元件的值具有阻性值，调节元件至少可以吸入预选源电流的第一部分使得预选源电流的第二部分流过发光二极管，预选源电流的第二部分使发光二极管产生具有预选波长的光能。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
专利
专利技术涉及对发光二极管的更加有效的校准和使用。更加具体地讲，本专利技术涉及对与光电血色计系统一起使用的传感器中的发光二极管进行校准和使用的设备和方法。相关技术描述发光二极管(LED)应用于许多领域。在特定的应用中，为了获得精确的测量结果需要知道LED的具体工作波长。通常用于监测动脉氧饱和度的非侵入式光电血色计就是这样的一种应用。在传统的确定动脉氧饱和度的光电血色测定程序中，分别具有不同波长的光能从LED射出，穿过输运血液的人体组织。通常，LED是安装在光电血色计系统上的传感器的一部分。在普通应用中，传感器附着在指尖或耳垂上。光检测器检测经血液衰减后的光能，经过分析光能判定氧饱和度。利用具有其它波长的LED可以监测血液的其它成份或特征，例如carboxyhemoglobin饱和度和散射。New，Jr.，等的US专利第4,653,498号公开了一种脉冲式光电血色计，它利用两个LED提供两束波长虽然不同但是是经仔细挑选的光束。在传统的光电血色计中，为了精确地计算氧饱和度，必须准确地知道传感器中的各个LED的波长。然而，为了替换或消毒，传感器必须能够从光电血色计系统上卸下来。当替换传感器时，由于制造的误差，对于预定的LED驱动电流，新传感器上的LED可能具有稍微不同的波长。因此，传统的光电血色计为了向光电血色计指示而提供了给定传感器中的LED的具体波长。在一种已知的系统中，电阻器用于对发光LED进行编码。选择电阻器的阻值使之可以表示LED的波长。光电血色计读取传感器上的电阻值，并利用该电阻值判定LED的实际发光波长。在授予Nellcor公司的US专利第4,621,643号中公开了该校准过程。附图说明图1中展示了这种现有技术传感器。专利技术概述在为每个传感器提供LED工作波长指示的传统光电血色计中，光电血色计系统经编程对各种波长进行所期望的计算。这使得光电血色计系统的设计变得复杂，因此增加了光电血色计系统的费用。因此提供对于不同的传感器均具有相同波长特性的传感器是十分有利的。另外，传统的传感器要求对各附加的波长具有附加的传感器。对于可替换的传感器，由于在医院中使用着大量的传感器等原因，每个LED显著地增加了总的额外开销。因此，希望提供这样一种传感器，它可以从单个LED中获得多种波长。可以观察到作为对改变驱动电流、驱动电压、温度或其它可调节参数例如指向LED的光线的响应，许多LED会发生波长移动。本专利技术包括一种利用这种波长移动来校准LED的改进的方法和设备。另外，本专利技术还包括利用波长移动的原理使单个LED提供多个工作波长的技术。波长数目的增加提供了在不增加LED的前提下对待测媒质的附加参数进行监测的能力。在光电血色测量中，这允许在不向光电血色计系统添加额外LED的条件下监测血液中的额外成份。本专利技术还包括在不知道传感器中的LED的精确工作波长的条件下，利用LED的波长移动获得关于血氧饱和度的生理学数据的技术。本专利技术的一个方面提供了能够在预选的波长上发射光能的可调光发射网络。网络配置有一个可以向与电流源相连的发光二极管提供预选源电流的电流源。发光二极管是那种在选定的调节参数发生变化时其波长会随之发生移动的发光二极管。优选地，调节参数是驱动电流或驱动电压。选择与发光二极管并联的调节电阻的阻值使之至少能够吸收预选源电流的第一部分，这样预选源电流的第二部分可以流过发光二极管。选择预选源电流的第二部分使发光二极管能够发出具有预选波长的光能。在本实施方案中，可调光发射网络还包括一个能够对发光二极管射出的光能进行响应进而产生指示光能强度的输出信号的检测器。本专利技术的另一方面包括对产生光线的传感器进行预校准的方法。该方法包括几个步骤。首先确定使光源工作于预选波长所需的流经光源的电流的第一级(first level)，然后定义电流的第二级(second level)。电流的第二级高于电流的第一级，电流的第二级构成了驱动电流。然后选择在与光源并联时构成可调光源网络的电阻器。选择电阻器使之在与光源并联时能够吸收足量的驱动电流，这样电流的第一级流过光源。本专利技术的另一个方面是一种从单个发光二极管获得两种波长的方法。选用的发光二极管是那种在一定的驱动电流范围内波长会随着流经发光二极管的驱动电流的变化而发生移动的发光二极管。电源与发光二极管相连，以便提供驱动电流。在一定的驱动电流范围内，驱动电流的第一级驱动发光二极管使之激活并作为对驱动电流第一级的响应工作在第一波长。然后，在一定的驱动电流范围内，与驱动电流的第一级不同的驱动电流的第二级驱动发光二极管使之激活并作为对驱动电流第二级的响应工作在第二波长。在一实施方案中，其中发光二极管向待测媒质发射光能，该方法还包括以下步骤。当发光二极管工作在第一波长时，光线作为具有第一波长的第一光能穿透待测媒质。根据在待测媒质中传播时光能的第一预定衰减特性选择第一波长。利用光检测器测量发光二极管射出的经衰减后的光能。此外，当发光二极管工作在第二波长时，具有第二波长的光能穿透待测媒质。根据在待测媒质中传播时光能的第二预定衰减特性选择第二波长。在第二波长处测量发光二极管射出的经衰减后的光能。在一个优选实施方案中，利用该方法判定血氧饱和度，待测媒质包括具有流动血液的人体的一部分。在该实施方案中，方法还包括将能量耦合到工作在与第一和第二波长均不相同的第三波长的第二发光二极管。此外，在第一和第二波长之间的波长变化具有预定值，波长为第三波长的第三光能穿透待测媒质，在穿透待测媒质之后测量第三光能。根据测量结果，判定血氧饱和度。在一个实施方案中，当第一波长为已知值、第一和第二波长之间的波长变化为预定值时，还可以判定与待测媒质有关的、除氧饱和度之外的参数。在该实施方案中，确定第二波长的值，然后计算关于血液的另一个参数。在一个实施方案中，另一个参数是carboxyhemoglobin饱和度。另一个参数也可以是散射。另一个参数还可以是Methhemoglobin。优选地，利用上述的波长可调设备，利用调节电阻调节第一发光二极管，使得由驱动电流增量的变化产生的波长变化与预定的波长变化相匹配。优选地，调节过程包括并联调节电阻和第一发光二极管，选择调节电阻的阻值使得第一发光二极管随着电流增量的变化而具有预定的波长变化。本专利技术的另一方面提供了具有第一发光装置的光电血色计传感器，该装置利用与第一发光装置并联的电阻产生具有第一已知波长的光线。优选地，发光装置包括一个发光二极管。在一个实施方案中，电阻器包括一个其阻值能够指示第一已知波长值的编码电阻器。编码电阻器的阻值足够高，使得在第一发光装置工作时它所吸入的电流非常小。在另一个实施方案中，电阻器包括一个其阻值能够指示光电血色计系统是预定类型的安全电阻。此外，安全电阻的阻值足够高，使得在第一发光装置工作时它所吸入的电流非常小。本专利技术的另一方面包括在一定的波长范围内调节发光二极管使之工作在预定波长的方法。该方法包括选择发光二极管使之在一定的驱动电流范围内能够随驱动电流的变化而发生波长移动，以第一驱动电流驱动发光二极管。在工作于第一驱动电流时测量发光二极管的波长，如果发光二极管没有工作在预定波长，在驱动电流和第二驱动电流之间调节该驱动电流，使得发光二极管的工作在预定波长。本专利技术的另一方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：M·K·迪尔布，E·基尔尼阿扎尔贝亚，C·R·拉斯达勒，小·J·M·勒佩尔，
申请(专利权)人：马西默有限公司，
类型：发明
国别省市：