使用在空间上均匀的多色光源的光体积描记术制造技术

本发明专利技术涉及一种用于在空间上均质化自不同光源发射的电磁能量来测量一生理参数的装置。所述装置包括一用于在空间上均质化自一第一光源发射的电磁能量与自一第二光源发射的电磁能量以形成在空间上均质的多光源电磁能量的结构；及一用于将所述在空间上均质的多光源电磁能量递送至一组织部位来测量所述生理参数的出口。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
一般而言，本专利技术涉及光体积描记术。具体地说，本专利技术涉及在诸如脉动式血氧计等医学诊断装置中将来自具有不同光谱范围的光源的电磁能量射向一组织部位来测量一生理参数。
技术介绍
典型的脉动式血氧计测量两个生理参数动脉血液血红蛋白的氧饱和度百分比(SpO2或sat)及脉搏率。可使用各种技术来估测氧饱和度。在一常用技术中，调节并处理由光电检测器产生的光电流以确定红色信号对红外信号的调制比之比(比率之比)。人们已发现此调制比与动脉血氧饱和度密切相关。脉动式血氧计及传感器是通过针对一组患者、健康的志愿者、或动物在一系列在体内测量的动脉血氧饱和度(SaO2)内测量调制比来凭经验校准。根据所测量的患者的调制比的值，以逆向方式使用所观察到的关联性来估测血氧饱和度(SpO2)。通常，脉动式血氧计利用如下事实在活的人体组织内，血红蛋白为波长介于500与1100nm之间的光的强吸收剂。使用在此波长范围内由血红蛋白吸收的光量可很容易地测量出流过组织的动脉血液的脉动。一随时间变化的动脉脉动波形的曲线图称作光体积描记图。体积描记波形的幅值随用于测量其的光的波长而变化，而所述光波长由脉动地流过动脉的血液的吸收特性决定。通过将其中氧血红蛋白及脱氧血红蛋白具有不同吸收系数的两个不同波长区域中的体积描记测量相结合，便可估测动脉血液的氧饱和度。市售脉动式血氧计中所采用的典型波长为660及890nm。脉动式血氧计涉及使用体积描记术，而体积描记术涉及通过一体积描记器测量并记录器官或其他身体部位的体积变化。光体积描记器是一种用于测量并记录部位、器官或整个身体的体积变化的装置。光体积描记脉动式血氧计要求在至少两个不同光谱区域中发射的一或多个光源。大多数传感器使用两个光源，一个在红光区(通常为660nm)，而另一个在近红外区(通常为890至940nm)。这些光源通常为两个发光二极管(LED)。光源在空间上分开的事实可降低传感器所进行的测量的准确性。一种脉动式血氧计理论假定两个光源自同一空间位置发出，并在组织内穿过同一路径。两部分(例如两个波长)光穿过组织的不同区域的程度可降低计算所得的氧饱和度的准确性。即使当两个LED安装于同一小芯片上，组织中的局部不均质性及尤其由移动导致的光耦合效率中的差异可导致不准确的氧饱和度测量结果。他人已叙述使用光耦合装置均质化光源来进行光体积描记的方法。举例而言，第5,790,729号美国专利揭示一种具有整合式多模式光耦合装置的光体积描记仪器。所述′729号专利的耦合装置具有其中形成有复数个光学通道的基材，每一光学通道的一端均连接入单个输出光学通道中。此整合式光耦合器如下形成，即将银离子或其他等效离子扩散入在这些所界定区域中的玻璃基材中，在基材本体中形成具有高光折射率的通道。在形成于所述基材中的各光学通道的一端处，这些复数个光学通道在基材的体积区域连接在一起，在这里各单个通道合并成一个联合的公用结构。这些光学通道连接至此组合器来将组合后的光输出传送至输出端。第5,891,022号美国专利揭示一种利用波分多种复用的光体积描记测量装置。来自多个光发射器的信号在递送至附着至一检测受试者的在物理上分隔开的探头之前在一检测单元中组合成单一多路复用光信号。然后所述探头使所述单一多路复用信号穿过测试受试者上进行测试的组织，之后对其进行处理来确定所述测试受试者的血液分析物水平。这些光学装置的缺点在于它们相当复杂，需要仔细的光学调准，同时较昂贵。因此业内需要使用不具有上述缺点的装置来均质化光源以进行光体积描记。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于在空间上均质化自不同光源发射的电磁能量来测量一生理参数的装置。所述装置包括一用于接收自一第一光源发射的电磁能量的第一入口；一用于接收自一第二光源发射的电磁能量的第二入口；用于在空间上均质化自所述第一光源发射的电磁能量及自所述第二光源发射的电磁能量以形成一空间上均质的多光源电磁能量的装置；及一用于将所述在空间上均质的多光源电磁能量递送至一组织部位来测量所述生理参数的出口。在一实施例中，用于在空间上均质化的装置包括一具有一源于所述第一入口的第一近端及一终止于所述出口的第一远端的第一光纤束；一具有一源于所述第二入口的第二近端及一终止于所述出口的第二远端的第二光纤束；其中在所述出口处，所述第一束纤维的各纤维的各第一远端在空间上与所述第二束纤维的各纤维的各第二远端混合，由此形成在空间上均质的自所述第一及所述第二入口接收的多光源电磁能量。一方面，本专利技术提供一种用于测量一布满血液的组织部位中的生理参数的传感器。所述传感器包括一配置成把辐射射向所述组织部位的第一电磁能量光源；一配置成把辐射射向所述组织部位的第二电磁能量光源；及一用于在空间上均质化自所述第一及第二电磁能量光源发射的电磁能量的装置。所述装置包括一用于接收自所述第一光源发射的电磁能量的第一入口；一用于接收自所述第二光源发射的电磁能量的第二入口；用于在空间上均质化自所述第一光源发射的电磁能量及自所述第二光源发射的电磁能量以形成一空间上均质的多光源电磁能量的装置；及一用于将所述在空间上均质的多光源电磁能量递送至所述组织部位来测量所述生理参数的出口。所述传感器亦包括经配置以接收来自所述组织部位的在空间上均质的多光源电磁能量来测量所述生理参数的光检测光学器件。为了更详尽地了解本专利技术各实施例的性质及优点，应参照下文结合附图作出的详细说明。附图说明图1为一实例性血氧计的方块图。图2係根据本专利技术一实施例用于均质化来自一个以上光源的电磁能量(例如光)的装置的示图。具体实施例方式本专利技术实施例提供一种用于将来自多个光源的光或电磁能量耦合入一个部位来向一组织部位提供在空间上均质的多光源或多光谱电磁能量来测量一生理参数的装置。所述装置的一种应用是在光体积描记术领域，例如在脉动式血氧计仪器中。本专利技术实施例允许提供来自多个光源及/或波长的电磁能量来(例如)在光学上分析一组织成分，在那里在一公用出口或一发射部位内的电磁能量被均质地或均匀地或均一地分布。在诸如脉动式血氧计等装置中，本专利技术实施例与一包括光发射及检测光学器件的血氧计传感器一起工作。在此实施方案中，用于在光学上分析一组织成分的来自两个或多个各自发射不同波长电磁能量的LED的电磁能量在根据本专利技术实施例的装置中组合，以使电磁能量在所述公用发射器出口或开孔内的分布是等效分布。等效分布包括在本文中称为近场等效的在空间上均质的分布及在本文中称为远场或数值孔径等效的在角度上均质的分布。本专利技术实施例通过组合来自两个或多个可发射两个或多个波长的电磁能量的光源的电磁能量提供一均质的电磁能量光源，由此有助于确保在脉动式血氧测定应用中两个或多个波长的光沿其分散的路径穿过相同的组织到达所述光电检测器，并且所述传感器相对于组织床的任何耦合效率变化均可等效地处理这两个或多个波长。如下所述，此通过使电磁能量的空间及/或角度分布跨越一公用出口或发射器开孔均质化来达成。图1为一可经配置以实施本专利技术各实施例的实例性脉动式血氧计的一方块图。本专利技术实施例可与光源110耦合。特定而言，本专利技术实施例可耦合于光源110与患者112之间，如下文所述。来自光源110的光进入患者组织112内，散射并由光电检测器114检测。含有光源及光电检测器的传感器100也可含有一编本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在空间上均质化自不同光源发射的电磁能量来测量一生理参数的装置，其包括：一用于接收自一第一光源发射的电磁能量的第一入口；一用于接收自一第二光源发射的电磁能量的第二入口；用于在空间上均质化自所述第一光源发射的所述 电磁能量及自所述第二光源发射的所述电磁能量以形成一空间上均质的多光源电磁能量的装置；及一用于将所述在空间上均质的多光源电磁能量递送至一组织部位来测量所述生理参数的出口。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁德布赖采尼，
申请(专利权)人：内尔科尔普里坦贝内特公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]