[发明专利]用于呼吸气体检测的纤维组件

说明书

一种用于二氧化碳描记或氧合描记的纤维组件(60)采用壳体(61)、准直器(64)、后向反射器(67)，以及单模光纤(63)。壳体(61)包括呼吸气体检测室(62)。准直器(64)被刚性地设置在壳体(61)内或被能拆卸地附接到壳体(61)，并且后向反射器(67)被刚性地设置在壳体(61)内或被能拆卸地附接到壳体(61)。准直器(64)与后向反射器(67)在壳体(61)内越过呼吸气体检测室(62)光学对准。光纤(63)与壳体(61)内部或外部的准直器(64)光学对准。在操作中，光纤(63)以发射气体感测光束通过准直器(64)，穿过呼吸气体检测室(62)，到达后向反射器(67)，并且光纤(63)接收从后向反射器(67)反射，穿过呼吸气体检测室(62)，通过准直器(64)，到达光纤(63)的气体检测光束。气体检测光束指示流过呼吸气体检测室(62)的任何气体中的二氧化碳或氧气的程度。

技术领域

以下内容总体上涉及用于呼吸气体检测的纤维组件，更具体地涉及用于二氧化碳描记或氧合描记的容差友好的单模纤维组件以及相关的制造方法和使用方法。

背景技术

一种类型的呼吸气体检测是二氧化碳描记，其是监测呼吸气体中二氧化碳(CO₂)的浓度或分压。已知的呼吸气体检测设备是 CO₂传感器，其可从荷兰埃因霍温的Koninklijke Philips N.V.获得，这种传感器使用非分散红外(NDIR)单光束光学测量技术经由鼻插管或其他患者配件来测量呼吸气体样品中的CO₂。传感器包括用于将呼吸气体吸入样品池的泵。另一种呼吸气体检测是氧合描记，其是监测呼吸气体中氧气(O₂)的浓度或分压。能够将氧合描记与二氧化碳描记结合用于监测患者的新陈代谢。

本公开内容提供了对 CO₂传感器的替代方案。具体地，本文公开和描述的是一类基于光路的组件，其在呼吸气体检测室的一侧具有一根或多根光纤，而在呼吸气体检测室的另一侧具有光学反射器，这类组件对于用于二氧化碳描记和其他气体检测应用具有明显优势。

一个这种优势在于使用光纤来传输光源和检测光的光辐射消除了对泵的需要。在来自Philips Respironics的侧流呼吸气体检测设备中，泵产生了单元的大部分成本，并且泵消耗大量功率，抑制了低功率移动设备。(一条或多条)光纤的使用还使得在患者的床周围具有较少的线缆，在采样管中没有拥塞问题并且没有由于气体传输引起的信号延迟和二氧化碳图失真。

在主流配置中，也能够使用(一根或多根)光纤，其优点在于CO₂测量单元的笨重部分能够远离气道适配器放置，从而允许重量轻且舒适的传感器。

适合用于二氧化碳描记或氧合描记的纤维组件应当是刚性、鲁棒且成本低的。

迄今为止，由于主要问题和此前未能克服的问题，还没有已知的呼吸气体检测设备结合现有的能够适当起作用且适合用于商业用途的纤维。

结合纤维的呼吸气体检测设备的主要问题之一是测量CO₂或O₂速率所需的光学组件的成本价格相当高。

另外，测试结果表明：当应用多模光纤时，检测信号包含因模式干扰所引起的显着扰动。单模光纤在这个问题上给出了更好的结果。然而，单模光纤的应用会使得所需光学组件具有非常严格的容差，这将使成本显着增加到对于商业用途来说通常认为不切实际的水平。

在可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)中，通常使用平行光束，该平行光束通过窗口进入和离开气室。多通道室也是已知的，其中，光束被多次反射以增强气室中的吸收。光源与窗口之间的光路通常是开放光路，但是光纤光路也是已知的。