[发明专利]用于同时实时麻醉剂和呼吸气体浓度检测和测量信号处理的具有集成多光谱镶嵌带通滤波器/聚焦透镜阵列的微测辐射热计焦平面阵列

权利要求书

1.一种麻醉剂和呼吸气体监测装置(10)，其适于(i)识别目标麻醉剂或呼吸气体种类并且(ii)确定所识别的目标麻醉剂或呼吸气体种类的浓度，所述装置包括：

多光谱镶嵌滤波器和透镜阵列(12)，其包括成对的透镜结构(14)和长波红外(IR)带通滤波器元件(16)的二维阵列，所述多光谱镶嵌滤波器和透镜阵列被配置为接收宽带红外(IR)能量光束并将所接收的宽带IR能量光束聚焦和光谱滤波成多个聚焦和光谱滤波的IR光束(48)，所述镶嵌滤波器和透镜阵列(12)还具有以下中的至少一个：(i)覆盖至少在所述成对的透镜结构和长波IR带通滤波器元件的相邻透镜结构(14)之间的第一表面(20)的图案化热反射金属层(18)，以及(ii)覆盖至少在所述成对的透镜结构和长波IR带通滤波器元件的相邻滤波器元件(16)之间的第二表面(24)的图案化热反射金属层(22)；

复合热感测焦平面阵列(26)，其包括具有集成的读出集成电路的多个个体热感测焦平面阵列(28)，其中，为所述镶嵌滤波器和透镜阵列(12)的相应的成对的透镜结构和滤波器元件(14、16)提供个体热感测焦平面阵列(28)并将所述个体热感测焦平面阵列与所述镶嵌滤波器和透镜阵列的所述相应的成对的透镜结构和滤波器元件间隔开一距离，并且其中，所述多个聚焦和光谱滤波的IR光束(48)中的每个被引导到个体热感测焦平面阵列(28)的相应的表面上并且具有比所述相应的表面的总表面积小的聚焦斑点大小，其中，所述相应的表面的在所述聚焦斑点之外的其余未暴露区域是热暗的并且用于暗基线减法，其中，响应于接收到所述聚焦和光谱滤波的IR光束，对应的个体热感测焦平面阵列(28)的每个相应的集成的读出集成电路(ROIC)输出相应的感测通道数据(36)；以及

信号处理器(32)，其可操作地耦合以接收对应的个体热感测焦平面阵列(28)的每个相应的集成的读出集成电路(ROIC)的感测通道数据输出(36)，其中，所述信号处理器(32)适于利用暗基线减法，基于在(i)逐帧基础和(ii)所述感测通道数据输出(36)的图像堆叠基础中的一个或多个上对吸收信号的过采样来生成指示选自包括一种或多种麻醉剂和呼吸气体种类的组中的目标气体的标识(50)和浓度(52)中的至少一个的输出信号。

2.根据权利要求1所述的装置(10)，其中，每个图案化热反射金属层(18、22)包括金、铂、钛、钯、镍、铝或其任何组合中的至少一种，并且被配置为(i)创建窗框作为最小化相邻通道之间的串扰的孔径，并且(ii)在所述相邻通道之间创建相应的暗区。

3.根据权利要求2所述的装置(10)，其中，所述多光谱镶嵌滤波器和透镜阵列包括具有成对的与所述长波IR带通滤波器元件一体的透镜结构的二维阵列的透镜/滤波器封装基板，其中，所述复合热感测焦平面阵列包括具有形成在多芯片模块封装基板内的集成的读出集成电路的个体热感测焦平面阵列的二维阵列，并且其中，相邻通道之间的所述暗区在所述复合热感测焦平面阵列(26)的相应的热感测焦平面阵列(28)上形成暗像素以进一步用于在暗基线减法中使用。

4.根据权利要求1所述的装置(10)，其中，所述长波IR带通滤波器(16)被配置用于使延伸到包括从2μm至15μm的波长的中波红外波长的长波红外波长通过。

5.根据权利要求1所述的装置(10)，其中，所述镶嵌滤波器和透镜阵列(12)的每个IR滤波器元件(16)包括不同的窄带通滤波器，所述不同的窄带通滤波器的中心波长(λ_c)独特于要监测的对应的一种或多种目标麻醉剂或呼吸气体种类。

6.根据权利要求1所述的装置(10)，其中，所述镶嵌滤波器和透镜阵列(12)的各自具有不同的中心波长(λ_c)的两个或更多个IR滤波器元件(16)用于在监测一种或多种目标麻醉剂或呼吸气体种类中的每种中的加法测量。

7.根据权利要求1所述的装置(10)，其中，所述复合热感测焦平面阵列(26)的每个个体阵列(28)被配置有对相应的个体热感测焦平面阵列(28)独特的增益、偏置电压和帧率。