氣體測量系統的制作方法

專利名稱：氣體測量系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及具有集成信號處理和改進的光學設計的主流呼吸氣體測量系 統，以及一種組合該系統的方法。
背景技術：
呼吸氣體測量系統具有氣體檢測、測量、處理、通信和顯示功能。認為其 為或者轉向即側流或者非轉向即主流。轉向氣體測量系統將一部分采樣氣體從 釆樣點經采樣管輸送至測量氣體成分的氣體傳感器，該測量點通常為呼吸管路 或者患者流道。非轉向或者主流氣體測量系統不使氣體從呼吸管路或者氣道離 開，但是釆用設置在呼吸管路上的氣體傳感器測量流經呼吸管路的氣體成分。
常規主流氣體測量系統包括將檢測或者測量信號例如電壓轉換為可被系統 用于確定所檢測氣體成分的值例如透射率所需要的氣體檢測、測量和信號處理 元件。在常規主流氣體測量系統中，氣體傳感器連至置于呼吸管路的樣品池。 位于設置在呼吸管路中的氣道接合器上的氣體傳感器僅僅包括輸出對應待檢測 氣體特征的信號所需要的元件。直接將樣品池設置在呼吸管路上造成"明確" 波形，該波形實時反映氣道中所測量氣體例如二氧化碳或者氧氣的偏壓。也稱 作試管或者氣道接合器的樣品池位于呼吸氣體流中，消除了側流氣體測量系統 中所需要的氣體釆樣和凈化。
對于能夠測量二氧化碳的常規氣體測量系統，氣體傳感器包括發射紅外射 線的源，該射線包括二氧化碳的吸收帶。以垂直于呼吸氣流路徑的方向發射紅
3外射線。樣品氣體內的二氧化碳吸收一些波長下的射線并通過其它波長。常規 氣體傳感器包括測量發射射線的光電檢測器。
對于能夠釆用發光猝滅測量技術測量氧氣的氣體測量系統，氣體傳感器可 包括激發設置在襯底上或者襯底內的光敏化學物且發出可見光射線的激發源，
以及測量化學物暴露于氧時所發出射線的檢測器。可釆用已知關系例如Stem-Volmer關系從發光的時間響應確定氣體濃度。
常規的主流主機系統包括控制氣體傳感器中發射器的電子設備，并提供基 于檢測器的輸出信號的氣體測量功能。現有技術中已知的主流氣體測量系統沿 著長度通常為6至8英尺的主機系統和氣體傳感器之間的電纜發射模擬信號， 同樣易受電磁干擾(EMI)的影響。對于向要求和國際醫療設備標準中提高的 電磁免疫水平一致的潮流這一點特別重要。在頒發給Knodle等人的美國專利號 4， 914, 720和頒發給Mace等人的5, 793, 044中示出了該常規主流氣體測量 系統的實例。
測量和信號電子設備位于主機系統中，現有的主流氣體測量系統復雜而昂 貴地連接主機系統。該主機系統通常包括執行例如如下功能的電路(l)產生 時間信號；(2)向固態紅外發射器供應脈動能量；(3)測量和精確控制紅外線 檢測器的溫度；(4)測量和控制氣道接合器加熱器；(5)包括過濾和可編程增 益設置的信號調節；和(6)防止意外破壞紅外線發射器的監控器電路。
另外，為應用于臨床，主流系統測量系統必須設計得結實從而其不受通常 的機械誤用和溫度、濕度的環境變化影響。儀器、或者至少儀器的氣體測量系 統部分必須小而輕以不阻礙患者或者其它醫療設備或者治療的運動。為實現小 而輕的目標，氣體測量系統的光學部分必須還設計為使得其占據盡可能少的空 間和盡可能小的重量。
假定常規氣體測量系統的這些已知復雜性，則期望提供小、輕、更易連接 主機系統的主流氣體測量系統。還期望該系統提供比已知氣體測量系統改進的 組裝方法。

發明內容
因此，本發明的目標在于提供一種克服已知發光猝滅基于氣體測量系統的 光平臺缺點的光平臺。根據本發明通過提供一種氣體測量系統組件實現該目標, 該組件包括適合于設置在氣道接合器上的罩和設置在罩內的發光猝滅氣體測量 組件。該發光猝滅氣體測量組件包括設置在第一平面內的光源，和至少一個也 設置在第一平面內的檢測器。在該至少一個檢測器上提供濾波器以通過關于發 光猝滅的射線波長并且基本上阻擋其它波長。圍繞至少一部分光源設置光屏蔽。 該結構提供發光猝滅氣體測量組件的相對緊湊的結構。
參考附圖考慮下面的說明和附加權利要求書將更清楚本發明的這些和其它 目標、性質和特征、以及操作方法和相關結構元件的功能和零件組合以及制造 成本，所有這些附圖形成該說明書的一部分，其中在各個附圖中相同的附圖標 記指代相應的零件。但是，可清楚理解附圖僅僅是用于描述和說明，而不用作 定義本發明的限制。


圖l是根據本發明原理的氣體測量系統的透視圖，該系統連至主機系統和 配置為可拆卸地固定至與患者呼吸管路元件組裝在一起的氣道接合器；
圖2是配置為連至主機系統的氣體測量系統的透視圖； 圖3是配置為可拆卸地固定至氣道接合器的氣體測量系統的透視圖； 圖4是具有示出的蓋和氣體測量系統電光組件的氣體測量系統的分解圖； 圖5是氣體測量系統電光組件的分解圖6是具有所示出的蓋、電子電路板、和氣體測量系統光學組件的氣體測 量系統的分解圖7是具有所示出的結構基本單元、檢測器組件和源組件的氣體測量系統 光學組件的分解圖8是檢測器組件的分解圖9和IO是檢測器組件的光罩組件部分的分解圖；圖11是組合光罩組件的橫截面圖12是源組件的分解圖13是源組件發射器罩部分的分解圖14是沿圖4中線14 - 14的組合氣體測量系統的橫截面透視圖； 圖15是放置于罩中之前的氣體測量系統組合元件的展平視圖； 圖16是根據本發明原理的氣體測量系統內光徑的光線跟蹤； 圖17是根據本發明原理的氣體測量系統的結構圖18是根據本發明原理的檢測器組件光學組件的簡單線性結構中四通道 光學系統的示意圖19是示出 一個相對于濾波器波長的分光器波長的實施例的圖表；
圖20是之字形結構中四通道光學系統的示意圖21是正方形陣列結構中四通道光學系統的示意圖22是具有透鏡結構的線性系統中四通道光學系統的示意圖23是具有透鏡結構的之字形結構中四通道光學系統的示意圖24是折彎(dogleg)結構中四通道光學系統的示意圖25是蛇形結構中四通道光學系統的示意圖26是通道結構中四通道光學系統的示意圖27是線性結構中四通道光學系統的實施例的側視圖28是根據本發明原理的氣體測量系統光學組件的 一部分的分解圖；以及
圖29是圖28氣體測量系統中發光猝滅測量電路板的分解圖。
具體實施例方式
根據本發明原理的氣體測量系統100包括所有信號和數據處理，其中需要 這些信號和數據處理來產生流經氣道接合器分壓或氣體濃度的連續值，該氣道 接合器與患者氣道進行流體連通。該氣體測量系統位于安裝至氣道接合器的"測 量頭"上。氣體測量系統包括測量和計算例如二氧化碳的紅外線吸收氣體和諸 如氧氣的發光猝滅氣體的連續值，并將氣體測量系統連接至主機系統所需要的電子電路。在示例性實施例中，氣體測量系統ioo釆集和處理模擬信號，然后 通過界面電纜120發射數字化患者參數和波形作為系列數據流。
本發明的氣體測量系統不需要主機系統中需要其來處理檢測器輸出信號的 附加電子板，從而節約了主機系統內的空間并降低了終端用戶的成本。通過設 計效率和通過小型化，所產生的氣體測量系統幾乎和現有的主流氣體測量傳感 器一樣小和重量輕。信號處理的添加而不明顯增加尺寸或者重量在應用中特別 重要，其中氣體測量系統具有一個氣道接合器，非常接近于氣管內導管或者鼻 插管遠端處的患者面部，以監控患者呼吸。
圖1-3中示出了根據本發明原理構造并釆用本發明原理的氣道接合器40 和氣體測量系統100的示例性實施例。常規氣體測量系統不將信號處理和控制 電子裝置設置在氣體測量系統中，而是將任何該特征設置在主機系統中。本發 明利用高度集成數字信號處理(DSP)技術以在小型單片處理器中執行許多復 雜電子界面功能，該單片處理器包括程序和數據存儲以及模數轉換。
許多在集成呼吸氣體測量系統中獲得的功效是將電子設備重新定位于氣體 測量系統中的結果。例如，該重新定位影響了界面電纜120的設計方面，例如 導體數、屏蔽要求、以及因此的電纜厚度、重量和成本。該電纜需要較少的導 體因此更小、更輕和更靈活，同時對傳感器的載荷和拉力較小。示例性實施例 釆用了 7條導線和一個屏蔽，而常規設備釆用16條導線和兩個屏蔽物。
和常規氣體測量系統相比，本發明具有多個附加優勢，包括自由/簡化連接 至主機系統70，以及增強了對射頻干涉的免疫性。釆用簡化的硬件和軟件界面， 主機系統70僅僅需要連至串行端口的簡單而小型的連接器，和幾個電源電壓。 在臨床應用中，通常關注對氣管內導管(ET管，endotracheal tube )附近的患者 管路增加重量，特別是兒童和新生兒應用。本發明在這方面提供了重大改進， 因為可減小電纜的重量和潛在的拖延。現有的至主機系統的電纜直徑更大，更 重和更不靈活。
具有位于患者氣道上或者在其附近元件的常規氣體測量系統常常難以滿足 現有的3伏/米的免疫標準。更新至醫療設備電磁相容性國際標準將該試驗電平提高至20伏/米。由于易受到經電纜發射的模擬信號的干擾的影響，因此使這 些標準滿足現有的設計將非常困難和昂貴。在本發明中，不必經電纜向主機系 統發射模擬信號，并且所有易受到射頻干擾(RFI)影響的元件和信號都位于氣 體測量系統中的測量元件附近。
不需要所有的復雜外部界面電子設備大大降低了系統成本。有效使用互聯 技術例如剛性-柔性電路板和其它制造功效使得總系統成本低于現有單獨主流 氣體測量系統的成本。
集成氣體測量系統的測量和信號處理電子設備增加了氣體測量系統100中
所產生的余熱。該設計的緊湊性質要求認真考慮熱設計。例如，將氣體測量系
統100配置為允許氣體測量系統的發射器和電子設備所產生的余熱加熱氣道接
合器的窗口以減少霧。本發明的該特征允許去除在常規氣體測量系統中所使用 的陶瓷加熱器(也稱作箱加熱器)。另外，去除了陶瓷加熱器連同該設計的其它
功效使得本發明的總功率消耗從大約5瓦(W)減小至1.25W。
圖1為連至主機系統70并配置為可拆卸地固定至氣道接合器40的氣體測 量系統100的透視圖，該氣道接合器40和患者呼吸管路20元件組合在一起。 氣道接合器40通常組裝在彎管25和"Y"形管30之間的呼吸管路20內，彎 管25為至患者界面例如面罩或者內氣管的連接，"Y"形管30被連至正壓發生 器例如通風設備。主機系統70對氣體測量系統IOO供電，接收氣體濃度信號和 從氣體測量系統輸出的測量值，并且在氣體濃度信號為二氧化碳濃度信號的情 況下顯示測量值例如(a)患者呼氣中的二氧化碳濃度，(b)吸入的二氧化碳， (c)呼吸速率，和(d)潮氣末二氧化碳。相似地，在氣體濃度信號為氧氣濃 度信號的地方，主機系統70顯示測量值例如(a)患者呼氣中的氧氣濃度，(b) 吸入的氧氣，(c)呼吸速率，和(d)潮氣末氧氣。
如上所述，電纜120將氣體測量系統組件100和主機系統70連接在一起。 電纜120的遠端110可靠且可拆卸地連至主機系統。電纜120的近端123包括 允許對電纜120施加張力而不影響其中的導體的應變釋放元件130。從主機系 統經該電纜向氣體測量系統供電。但是，本發明還考慮氣體測量系統可以以集成或者分離電池組供電并將其數據無線傳送至主機系統，從而不需要電纜120。
考慮采用現有技術已知的協議例如在體域網(BAN)和個域網(PAN)中釆用 的藍牙(Bluetooth)、紫蜂(Zigbee)、超寬帶(UWB)的無線通信。氣體測量 系統還可經電纜連至網絡集線器，該網絡集線器將氣體測量系統的信號和其它 氣體生理測量值相集成。
氣道接合器40(圖1和3)的端部設計為連至患者界面和呼吸系統。例如， 氣道接合器可設置在插入患者氣管的內氣管(未示出)和正壓發生器或者通風 設備75的呼吸管路之間。在示例性實施例中，氣體測量系統100用于測量患者 的二氧化碳和氧氣水平。在圖l和3中所描述的特別氣道接合器40本身不是本 發明的一部分。同樣，本發明考慮本發明的氣體測量系統可以和任何常規氣道 接合器一起使用，包括吸收或者發光猝滅接合器。在頒發給Mace等人的美國 專利申請號09/841， 451和美國公開號2002/0029003 ( " '451申請，")中公開了 經紅外線吸收和發光猝滅適用于測量氣體的接合器，其內容被組合參考在此。 通常從聚碳酸酯或者同等聚合物模制氣道接合器40。
在圖3和14所示出的本發明的示例性實施例中，氣道接合器40具有總體 為平行六面體的中心部分42和兩個柱狀端部44和46,具有釆樣通道47經接 合器從一端到另一端。端部44和46和中心部分42軸向對準。中心部分42為 氣體測量系統100提供一個座。整體U形的箱元件48確定地將氣體測量系統 100向前定位在接合器上，并且沿著由圖l和3中箭頭50所示的橫向。箭頭50 還示出了其中移動氣道接合器40將其和氣體測量系統100組合在一起的方向。 在氣道接合器40的中心部分42中形成了孔52、 53和54。
將氣體測量系統100組裝至氣道接合器，例如如圖14所示沿光徑56對準 孔52和54。光徑56從氣體測量系統100中的光源組件或者發射器400橫向延 伸通過氣道接合器40和流經氣道接合器的一種或多種氣體。該光徑繼續從氣道 接合器延伸至氣體測量系統100中的檢測器組件300。為防止流經氣道接合器 40的氣體通過孔52和54逃逸而不可接受地削弱橫切光徑56的紅外線射線， 以及防止外部材料不進入氣道接合器，通常通過紅外射線透射窗口 58和60密封該孔。另外，由窗口49覆蓋孔53。和窗口 49物理接觸并位于氣道接合器40 內部的是具有光敏化學物的敏感膜。該化學物響應于當化學物暴露于氣體例如 氧氣時的激發而發射射線。應當理解，氣道接合器可包括一個或多個孔52、 53 和54,以及一種或多種釆用該孔的氣體測量技術。
圖4為包括聚合物蓋210和氣體測量系統電光組件220的氣體測量系統100 的分解圖。也許在圖4和7中最佳示出的氣體測量系統電光組件220包括如下 元件(a)紅外線輻射源組件400 (在圖12-13中更詳細地示出)，(b)紅外線 輻射檢測器組件300 (圖8-11中更詳細地示出)，和(c)選擇發光猝滅測量電 路板235。在組合氣體測量系統中，通過提供在底部250和蓋210上的壁214 和252將應變釋放元件130保持在合適的地方。當蓋連至底座時壁214和壁252 配合，釆用任何常規技術例如嚙合配合或者摩擦鎖制結構實現這一點。
圖5-6中所示出的氣體測量系統電-光組件220和柔性電路230、支架232、 發光猝滅測量電路板235、以及總體以240表示包括氣體測量系統的光學元件 的光學組件組合在一起。光學組件中的光源和檢測器組件連至"U"形底座250 并機械和電連至柔性電路板，該電路板在這些組件周圍折疊并連至底座250。 該組件允許待測試的氣體測量系統有源元件在組裝前用作單元而非獨立。因此， 不必等到徹底組裝氣體測量系統以確定其是否滿足性能規格。結果顯著減低了 成本，這也是通過減少配線和顯著減少組裝費用而促進的目標。
圖5為具有與氣體測量系統光學組件240隔開的柔性電路230、支架232、 發光猝滅測量電路板235的氣體測量系統電-光組件220的分解圖。柔性電路 230包括剛性板部分225、 226、 227和228 (參見圖15 )。該剛性部分由柔性部 分相互連接在一起。該柔性電路板包括驅動紅外線源和將檢測器組件的信號轉 換為紅外線吸收氣體例如二氧化碳的輸出值、和/或將發光猝滅組件的信號轉換 為氣體例如氧氣輸出值所需要的模擬和數字電路。電路板235包括由發光猝滅 技術檢測氧氣的電路和光學元件。光學組件240包括檢測器組件300、光源組 件400、和用于控制氧氣薄膜溫度的加熱器柔性電路245。加熱器柔性電路245 和"U"形底座250頂部的氣體測量光學組件240組合在一起。在焊接以前，加熱器柔性電路245遠端的針246被插入發光猝滅測量電路板235端部中相應 的孔237內。相似地，檢測器柔性跳線380的針381被插入沿著柔性電路230 板部分226邊沿相應的孔231中。
圖6為示出蓋、電子電路板、和氣體測量系統光學組件的氣體測量系統100 的分解圖。具有柔性電路230、支架232和電路板235的氣體測量系統電光組 件220被示出為與氣體測量系統光學組件240相分隔。
圖7為示出結構底座元件250、檢測器組件300和源組件400的氣體測量 系統光學組件240的分解圖。氣體測量系統100的底座元件250支承源組件室 253中的源組件400并支承檢測器組件室254中的檢測器組件300。在室253 和254支架之間設置總體為矩形的間隙66。間隙66被設置為嚙合氣道接合器 40的中心部分42。大部分由底座元件250的側壁和邊緣限定的第一端部258 和第二端部257中的兩對互補腔相互配合以分別限定紅外線輻射源室253和紅 外線輻射檢測器室254。可從聚碳酸酯或者任何其它合適的聚合物模制氣體測 量系統底座元件250。在所描述的示例性實施例中，底座元件250具有平坦的 側壁以及和側壁垂直的集成邊緣。
在罩壁中限定源孔256以提供光徑使源組件400所產生的射線進入氣道接 合器的樣品室(cdl)部分。在罩壁中限定源孔255以提供光徑使經過現有氣道 接合器的射線到達檢測器組件300。在所描述的實施例中，還在罩內提供和孔 53對應的發光猝滅孔260以測量由樣品氣體中的氧氣所猝滅的材料發光。將理 解，可單獨或者組合使用本發明的發光猝滅特征和吸收特征。因此，根據采用 一種或兩種該氣體測量技術，可去除孔255、 256和260。
圖8為氣體測量系統100的檢測器組件300的分解圖，圖9為檢測器光學 組件350的分解圖。檢測器組件300包括設置在散熱片330上的檢測器340和 345、散熱片間隔裝置320和檢測器組件電路板310。散熱片330連至散熱片間 隔裝置320，散熱片間隔裝置320被連至檢測器組件電路板310。通過對準光塊 370中的孔335、 336和337與散熱片330中的相應定位針將所產生的支承組件 325組裝至檢測器光學組件350。檢測器光學組件350包括光學元件例如透鏡364、濾波器356和358、鏡354和分光器352,并和檢測器支承組件325組合 在一起。
設置在散熱片330凹槽中的是在相同平面內(即共面)對準的數據和參考 檢測器340和345,從而允許更有效地溫度調節檢測器。由于硒化鉛具有對包 括所關心波長的紅外線輻射的靈敏度，因此優選以硒化鉛檢測器元件制造該檢 測器。另外，硒化鉛數據和參考電極340和345對溫度非常靈敏。因此將該兩 個檢測器維持在相同的溫度優選不超過0.02t:的公差是重要的。由檢測器加熱 系統將檢測器340和345維持在選擇的工作溫度，檢測器加熱系統包括檢測器 加熱元件391和392、溫度控制熱敏電阻(未示出)和位于檢測器組件電路板 310和柔性電路230中的操作/控制電路(未示出)。
檢測器340和345連至檢測器組件電路板310，跨越相同配置和尺寸的檢 測器紅外線射線檢測元件部分向該電路板310施加偏壓。檢測器和恒溫支承中 容納檢測器凹槽的邊界之間的間隙用于將檢測器和導電、恒溫支承實現電絕緣。 設置熱電阻(未示出)以使其中心位于散熱片間隔裝置320的槽322中。加熱 元件391和392位于散射片330端部并和散熱片緊密接觸。加熱元件391和392 包括具有用于傳遞熱量的遠表面設置電阻的柔性電路部分。
在加熱元件中提供兩個針388和389以將其連至檢測器組件電路板310。 加熱元件391和392的柔性電路部分與散熱片330緊密接觸。在示例性實施例 中，采用優選具有高熱導率的環氧樹脂以將每個加熱元件的柔性電路部分粘接 至散熱片330。加熱元件391和392的針388和389插入檢測器組件電路板310 上相應的孔386和387內。檢測器柔性跳線380將檢測器組件電路板310通過 界面連至柔性電路230的板部分226。檢測器柔性跳線380的針382插入沿著 檢測器組件電路板310邊緣的相應孔383內。檢測器柔性跳線380的針381插 入柔性電路230板部分的孔231中。
將參考圖9-11描述檢測器光學組件350。檢測器光學組件350包括分光器 352、鏡354、濾波器356和358、和檢測器透鏡364。分光器總體為平行六面 體結構。從例如硅或者藍寶石的材料制造該元件，該材料基本上對所關心波長上的電磁能量透明。分光器暴露的前表面完全覆蓋能夠反射撞擊分光器、波長 比選擇值長的電磁能量的涂層。在所描述的本發明的實施例中，涂層將向數據
濾波器356和數據檢測器340反射波長大于約4微米的能量。相反，通過分光 器352向鏡354和參考濾波器358和參考檢測器272發射較短波長的能量。
通過環氧樹脂或者以其它方式將分光器352粘至和光塊370構成一體的架 狀突出物351而將分光器352固定在合適的地方。將該分光器352精確定位于 光塊370內具有不再需要隨后調整分光器方向的優點。相似地，通過環氧樹脂 或者以其它方式將鏡粘至架狀突出物353，將鏡354固定在合適的地方，該突 出物和光塊370構成一體。而且，本發明的電光組件具有最佳焦距，這一點使 得可釆用較小的不太昂貴的氣體檢測系統的檢測器組件。
帶通濾波器356和358限定紅外線輻射能量，該能量分別從分光器352反 射和分光器352其發射并撞擊數據和參考檢測器340和345到達選擇帶寬中的 能量。在所討論和在附圖中所描述的本發明的示例性實施例和應用中，參考檢 測器濾波器358名義上以3.7微米的波長為中心。這樣的濾波器發射由數據檢 測器340所吸收的二氧化碳帶附近的最大能量。選擇在相鄰帶寬中的最大能量 吸收從而參考檢測器345的輸出將至少和數據檢測器340的輸出一樣大。這一 點明顯有利于提高通過隨后確定數據和參考信號的比率而獲得的氣體濃度表示 信號的精度。
數據檢測器帶通濾波器356名義上以4.26微米的波長為中心。二氧化碳吸 收曲線非常窄而強，并且帶通濾波器356以該吸收曲線內的發射帶為中心。因 此，如果存在所分析的一種或多種氣體中二氧化碳水平的變化，則可獲得二氧 化碳水平中指定變化的最大模數。數據和參考帶通濾波器356和358被粘接至 光塊370的槽360和362中。當光塊370連至檢測器電路板時，數據和參考帶 通濾波器356和358分別與數據和參考檢測器340和345對準。
沿光徑56傳播并且到達檢測器組件300、波長大于所選擇截取的紅外線射 線束全部和相同間隔上所有的能量被反射至數據檢測器340。相似地，較短波 長的能量通過分光器286傳輸至參考檢測器345。因為這一點，上述檢測器340和345之間的物理關系、和那些檢測器的能量截取檢測元件的尺寸和結構，兩 個檢測器都"看到"電磁能量射線束的相同圖像。這一點明顯提高了檢測器組
件300的精度。
換言之，光學上，相互精確定位的數據和參考檢測器340和345并且以上 述方式布置分光器352,這些元件進行運作就好像兩個檢測器精確堆疊在另一 個上面。因此，光東的電磁能量以空間相同模式到達兩個檢測器。通過從光學 角度使得該兩個檢測器340和345空間一致，以及同時對檢測器輸出進行電子 采樣，還可通過隨后數據和參考檢測器輸出信號的比例來有效消除對可歸因于 在上述氣道接合器光學窗口 58和60、源組件的窗口 460、或者下文描述的檢測 器組件300的窗口 364的任意一個收集的外來材料的精度不利影響。
沿光徑56傳播的光東中的電磁能量通過在光塊370前壁339中限定的孔 366到達分光器352。通常由藍寶石制成的紅外線射線透明透鏡364跨過孔366 并防止二氧化碳和其它外來材料進入光塊370的內部。以任何便捷和合適的方 式將透鏡364粘接于光塊。
現在將參考圖12和13描述紅外線射線源組件400。紅外線射線源組件400 發射沿光徑56傳播的光東480 (參見圖14和16)形式的紅外線射線。紅外線 射線源組件包括紅外線射線發射器445、設置在光源環狀組件420中的轉換器/ 引線框446和447、和設置在連至光源環形組件420透鏡支架440中的透鏡460。 紅外線射線發射器445包括由低導熱系數材料形成的襯底。因為其明顯減少將 發射器加熱至工作溫度所需要的能量，所以這一點是重要的。當在發射器445 的發射層448上施加電流時，加熱發射層和襯底，襯底由于熱膨脹而生長或增 加長度，通過彈性粘接劑適應而不是限制該生長。因此，避免了如果兩端被嚴 格固定將被施加于發射器上的應力，這樣消除了如果施加高機械應變可能產生 的對發射器造成的破壞或者該元件的完全失效。
發射器445對光源組件400的發射器445通電而將其加熱至某工作溫度， 在該溫度下其通過影響源自合適電源經過發射層448的電流而發射合適帶寬范 圍上的紅外射線。電源經導電引線451和452連至發射層448。該引線被焊接或者以別的方式物理和電連接至接合器446和447的相對端。
接合器446和447被安裝至源組件400的源環420內。由于紅外線射線發 射器445發射層448的加熱，其中該元件運行的環境可達到提高的溫度。因此 該源環由其在紅外線射線發射器445工作時其所達到的溫度下保持結構穩定的 聚合物制成。在所描述的示例性實施例中，源環420具有包括集成壁454和底 部453的圓柱形結構。從底部453以相同方向突出的是組件設置凸臺或者突起 456、 457、 458和459。間隔開的突起456和457和補充的間隔開的突起458 和459圍繞接合器446和447的相對側。凸臺或者突起461和462將接合器部 分隔開，同時在其間提供間隙以將兩個接合器部分電絕緣。這一點是必要的從 而可在發射器445上產生電壓以使工作電流流過發射器。
現在參考圖14-16以及圖12和13,通過設置在透鏡支架440內的透鏡430 沿著光徑56聚焦和傳播由紅外線射線發射器445發射層448輸出的紅外線射 線。由藍寶石或者其它跨過和封閉其中設置透鏡430的孔的紅外線射線透射窗 460將外部材料與紅外線射線源組件400的內部隔開。窗460接合或者以別的 方式粘接至在紅外線射線源組件400的透鏡支架440中形成的架狀突出物或者 槽442。
由流過氣道接合器的所關心氣體(通常為二氧化碳)將能特別帶上的能量 吸收至與該氣體濃度相稱的程度。其后，衰減的紅外線射線東穿過罩210檢測 器部分前壁308中的孔306，被分光器352截取，并且向數據檢測器340反射 或者在被鏡354反射后透射至參考檢測器345。那些檢測器前面的帶通濾波器 356和358將到達其上能量限制在特定(并且不同)的能帶上。每個檢測器340 和345輸出在量值上與撞擊該檢測器的能量強度相稱的電信號。由檢測器系統 電路板310上的電子電路放大該信號，并且該信號被傳送至柔性電路230的板 部分225上的數字信號處理器。處理器通常確定檢測器的信號比例以產生精確 反映正在監視的氣體濃度的第三種信號。
示出了光徑56,該距離分別由設置在孔52和54中的窗口 58和60之間的 紅外線射線橫穿，并且位于氣道接合器40的整體"U"形箱元件48內。容易從橫截面視圖清楚底部250的光學對準特征。連至源環形組件420的透鏡支架 440的特征用于適當對準底部250中的源組件400。相似地，檢測器光學組件 350的特征用于適當對準底部250中的檢測器組件300。
發光猝滅光學系統236被組裝至發光猝滅測量電路板235。發光猝滅測量 電路板235包括電路，該電路驅動激發源243和釆用基于幅值或者相的檢測技 術測量檢測器238和239的響應。示例性發光猝滅光學系統236包括激發源243 和位于激發源243每側上的檢測器238和239 (參見圖29 )。
圖15為氣體測量系統組合元件被置于罩中之前的展平視圖。將檢測器組件 300和源組件400組裝至"U"形底部250之前，這些組件物理和電連接至柔性 電路230。檢測器組件300被連至具有檢測器柔性跳線380的柔性電路230的 板部226 (參見圖5和8 )。源組件400的引線443和444 (圖12 )的端部以及 線纜120的連接器被連至柔性電路230的板部227。為將展平電光組件222組 合至底部250，將源組件400和檢測器組件連至底部250。柔性電路230的板部 225置于底部250的"U"形頂部。板部228被折疊以適應檢測器組件室254, 而板部227被折疊以適應源組件室253。
圖16為組合氣體測量系統中光徑的射線軌跡。圖16中的射線480僅僅是 描述性的并且被表示為如同發射器445的發射層為點源。由半球透鏡430對準 源自發射器445的紅外線。透鏡氣道側的形狀用于將射線"匯聚"成平行線。 該射線撞擊處于氣道接合器內且被吸收和散射的紅外線吸收氣體和物質。剩余 的射線經過氣道接合器的窗口并進入檢測器組件300。該射線經過透鏡364并 被校準/聚焦至分光器352上，這里將近一半的射線被反射并經過濾波器356和 檢測器340,而另 一半被鏡354透射和反射至濾波器358和指向檢測器345。
圖17是根據本發明原理的氣體測量系統500的結構圖。微處理器510提供 本發明的控制、測量和信號處理功能。示例性處理器為由Texas Instruments制 造的TMS320F2812DSP。微處理器510向源組件400提供源時間信號，源組件 由單極模式的5.0VDC脈沖電壓驅動。源發射器監視器51]監視源脈沖寬度并 將其維持在可允許的窗口內。在加電順序期間釆用系統重置發電機520,從而僅僅在達到穩定電壓時和在掉電順序期間對處理器重置從而將發生有序的掉電 序列。
可存儲在電可擦可編程只讀存儲器(EEPROM) 530或者其它地方的可執 行程序被傳送至微處理器510。通過數字衰減540在微處理器510內模數轉換 之前放大源自檢測器組件300的數據和參考通道信號。由微處理器510通過反 饋循環來控制位于檢測器組件300內的檢測器加熱器590。檢測器的低電平信 號被AC耦合、放大和電平轉換以完整地釆集信號。雙釆樣和將平臺保持在ADC 中可對數據和參考通道同時采樣。有源增益和偏差調整補償了信號鏈中的光學 和電子變量。檢測器加熱器驅動器控制向檢測器發送能量同時檢測器熱電阻驅 動器對處理器提供熱電阻信號。控制算法例如PID控制器用于將通常處于40 C和5(TC之間的溫度調節至土0.02。C之內。由+ 5V DC電源對檢測器加熱器供 電，該電源還用于對模擬電路調節器供電。窗口加熱器245包括溫度檢測元件 和加熱元件。電路板235上的電子設備聯合微處理器控制向加熱元件傳送能量。 釆用檢測溫度的微處理器510中的控制算法將加熱元件的溫度維持在遠高于氣 道接合器內環境溫度的溫度。CODEC 555為具有集成數模轉換器和模數轉換器 的解碼器和編碼器。和微處理器510連接的CODEC 555以進行相基壽命測量 的方式釆用檢測器238和239的輸出來調制激發源243。串行驅動器570釆用 分別以Tx和Rx表示的發射和接收線雙向通信。提供信號返回和數模接地，電 源560從VSRS和VA線接收電能。
本發明的上述示例性實施例示出了具有線性配置的紅外線檢測器系統的光 學組件，它包括單一分光器、單一鏡、兩個濾波器和兩個檢測器。該配置非常 適合于檢測流經樣品室的單種氣體。但是，對釆用和用于進行單種氣體測量的 換能器尺寸相同的換能器測量附加氣體的需要正在增長。為此，本發明考慮包 括能夠測量多種氣體的紅外線分光計部分的氣體測量系統的其它實施例。例如， 四通道系統將允許連同參考通道對二氧化碳、 一氧化二氮和某些麻醉劑的濃度 進行量化。本發明還適合于作為采用一個或多個下述新穎特征和組合的有效非 分散紅外線多通道氣體分析配置a) 將光譜分為二進制序列的多個雙色分光器，以窄帶通濾波器選擇特
定波長；
b) 在單個襯底上組合兩個或多個雙色分離器
c) 其中所有檢測器被設置在單平面上并且可釆用多通道單轉向鏡的
幾何配置；
d) 代替兩個雙色分光器的寬帶帶通濾波器；
e) 環形聚焦鏡，以及聯合藍寶石或者鍺透鏡；和/或
f) 位于光東分光元件兩側的透鏡以緊湊地提供對反射和透射光的獨 立控制。*
圖18為根據本發明原理的設置在線性結構中的光學系統示例性實施例的 示意圖。該實施例中的光學系統由四個通道組成，每個通道具有窄帶通濾波器 和檢測器。每個濾波器/檢測器組件611、 612、 613和614釆用相似的檢測器，
但是每個濾波器具有不同的帶通。在經過樣品室后紅外線源的光束進入光學系 統。在附圖中以參考標記600表示該光束。光東600撞擊第一雙色分光器601。 第一雙色分光器601可被配置為使比所關心最短波長通過或者使所關心的最長 波長通過。將反射所有其它的波長。由第二和第三雙色分光器602和603依次 從反射光束分裂其它波長或者通道。分光器的順序有點任意。最終的元件、平 面鏡604將最終的通道反射至濾波器/檢測器組件614。釆用該鏡允許所有的檢 測器處于相同的平面內(即共面)。
圖19描述了短(低)帶通分光器605、 606和607作為波長函數的濾波器 特征，相對于圖19的線性系統每個通道的帶通濾波器615、 616、 617和618 的濾波器特征。每個檢測器具有窄帶濾波器，以選擇用于檢測需要的波長，具 有比采用雙色分光器所完成的更多特征。注意，可顛倒該邏輯，意味著第一分 光器可使最長波長618通過而將其它波長反射至濾波器615、 616和617。然后， 下面的分光器可以為短通，其中順序將為617、 616和615,或者其可以為長通， 其中順序為615、 616和617。
可選擇地，可以以某順序混合長帶通和短帶通。注意，釆用雙色分光器代替更常規的寬帶分光器以實質上改進將到達檢測器特別是最后的檢測器的信號 能量量。該線性系統具有簡單設計的優點，并且所有的檢測器都處于相同的平 面上。但是，光束基本上沿著路徑長度擴展到最后的檢測器，因此由最后的檢 測器所收集的能量小于前面的檢測器。
圖20為具有之字形結構的光學系統的示意圖。該系統利用介質帶通濾波器 將反射所有未透射的波長的事實。實質上，存在能量守恒。就之字形而言，第
一元件為鏡621。每個分光器626、 627、 628和629都是窄帶通濾波器。不是 從特別通道選擇的所有能量都被反射至其它通道，所以濾波器/檢測器組件622、 623、 624和625的順序是任意的。注意，必須設計每個濾波器以在選擇角度(通 常為40°到45°)下運行。因為該窄帶通濾波器執行對通道排序以及狹窄地限定 期望波長的雙重功能，所以該系統的路徑長度較短，零件數較小。該檢測器現 在處于兩個平面上，但是檢測器組件相同。所示出的系統示出了從光源至相同 平面上的最終檢測器的光徑。為便于包裝，鏡621后面的組件可圍繞光軸旋轉 90度，從而光源光軸與之字形平面垂直。
圖21為具有正方形陣列結構的光學系統示意圖。在更直接的二進制選擇過 程中釆用雙色分光器。例如，釆用圖21所示出的濾波器和分光器的特征，可將 第一分光器631設置在4微米以將所關心的光譜分成兩半。在4.4微米處再次 分離所反射的半部，所反射的部分直接到達窄帶通濾波器/檢測器組件632，而 隨后在鏡636反射通過的部分至窄帶通濾波器/檢測器組件633。在鏡638將分 光器631通過的半部反射至設置為3.45微米的分光器637。和第一個所描述的 腿中一樣，分光器637分開光東和將光東引向窄帶通濾波器/檢測器組件634和 635。分別在鏡636和分光器631圍繞光軸旋轉光束通道1和2以及通道3和4 的路徑。通過"旋轉腿部"的設備，可在相同平面上將所有的檢測器設置得非 常接近。另外，在該系統中，可將示出為鏡636的兩個鏡制造為單件，并且還 可在單個襯底上形成示出為分光器637的分光器。
應當注意，可將組合分光器構造為一對重疊的雙色分光器，在藍寶石襯底 的每一面都有一個，或者其可構造為寬帶通濾波器，這里帶沿形成波長分割函數。下面描述的系統可在總體結構上相似，但是其包括藍寶石透鏡、凹球面鏡 或者非凹球面鏡形式的聚焦元件。
對添加聚焦元件的系統的優點在于在每個檢測器上大大改進能量收集效 率。沒有聚焦元件，光源發出的光束將比在檢測器平面上的檢測器大得多。該 特大型是因為兩個原因而產生的系統放大，和變形。光源數值孔和檢測器上 的數值孔的比率為放大倍率。數值孔為折射率光東半角時間的正弦(在該實施
例中為1 )。根據焦點所設置的位置，放大倍率從5到7。光源直徑大約為0.02〃， 因此檢測器平面上的圖像將處于0.16〃至0.2〃的范圍。但是檢測器直徑通常為 0.08〃 (釆用更大的檢測器是可能的，但是成本隨著尺寸迅速提高)。另外，雖 然源透鏡在場中心產生了非常好的圖像，但是源邊沿的點變形，其提高了基本 圖像放大率。但是，如果可將正聚焦元件置于檢測器附近，則可徑向減小放大 率，并且還可絕對意義上減小變形。在實例系統中，壓縮光東可改進檢測效率 四倍或更多。注意，考慮到光束的變形狀況，使簡單透鏡在檢測器上形成良好 圖像是不可行的，但是實際上因為目標僅僅是收集盡量多的紅外線射線，所以 不需要良好的圖像。
圖22是具有包括光學組件中透鏡的線性系統配置的光學系統示意圖。該配 置在布置上與圖18的線性配置相似，增加了沿著光學路徑插入的透鏡645，通 常位于分光器642和643與濾波器/檢測器組件652和653之間。透鏡的功能在 于將光東能量壓縮至檢測器組件653和檢測器組件654，這一點將改進這些通 道中的檢測效率。透鏡的作用在于減小系統的放大倍率。此外，透鏡655 -658 可添加至每個通道，從而進一步減小了放大倍率，并改進和平衡所有檢測器的 效率。
圖23是具有透鏡再次包括在光學組件中的之字形配置的光學系統的示意 圖。在該配置中，其實質上是圖20所示出的配置的更改，在每個通道添加透鏡 以壓縮光束尺寸。如果在分光器和檢測器之間添加單個透鏡，則僅僅透射的光 束將受影響，并且反射的光東將放大得比最后的通道所期望的還要多。但是如 果在足夠強以壓縮適合于該檢測器的光束的分光器前面添加單個透鏡，則對反射光束的影響將加倍，并且將過強。
本發明通過將透鏡分割為兩個元件，在窄帶通濾波器任意側上具有一個部
分，而解決該難題。例如，分割透鏡/濾波器組件669包括透鏡666和668以及 濾波器667。通過以此方法分割每個通道上的透鏡，透射的部分和反射的部分 每個都受到全透鏡的效果。可選擇地，每個通道上的兩個透鏡可以不同，從而 例如和反射光束相比透射光束受到更強的壓縮。注意釆用該系統去除了雙色分 光器。
圖24為具有折彎結構的光學系統的示意圖。該結構與正方形陣列的相似之 處在于雙色分光器用于以二進制方式按波長分割光東。雙色分光器682進行第 一次分割。反射的光束到達反射器681。這是被添加以壓縮光東而改進檢測效 率的四個聚焦鏡的其中一個。這些鏡可以為球形，但是優選地，其是非球形。 因為高入射角的球形元件將產生兩個不同的焦點， 一個處于入射平面內，另一 個與入射平面垂直，所以產生上述優選。換言之，這樣的鏡將產生散象。通過 使兩軸上的曲率半徑不同，可校正散光。非球形是非球形表面的總稱。這里所 示出的鏡為環形，總類別的子集。在本情況下，即使不需要良好圖像，非球形 鏡也能產生更均勻的圓形光束模式。
所反射和再聚焦的光束在雙色分光器675處被再次分割。再次，反射的光 東被重新聚焦至帶通濾波器/檢測器組件672上。透射的光束到達濾波器/檢測器 組件671。該從分光器682透射的光束由聚焦鏡683再次聚焦，由分光器678 再次分割。和其它兩個通道一樣，該光束到達濾波器/檢測器組件674,或者通 過聚焦鏡677到達濾波器/檢測器組件673。注意，該系統提供高收集效率和緊 湊單平面檢測器陣列。
圖25是具有蛇形結構的光學系統的示意圖。"蛇形"結構與線性陣列相似， 只是向每個通道添加聚焦鏡691 -694。由雙色分光器681進行初次分割，接下 來由分光器682和683和鏡684進行。聚焦鏡可以為球形，但是非球形鏡的收 集效率大大改進。在本發明的示例性實施例，以單個長模式構造該鏡。濾波器/ 檢測器組件685、 686、 687和688由窄帶通濾波器和檢測器組成，和其它前面描述的實施例相同。
圖26是具有通道結構的光學系統的示意圖。紅外線能量可以以不同方法分
配至檢測器的平面陣列。源698的能量可由鏡699引向管696，或者可以成為 光學通道。如果該管的內部695為鏡，并且如果該管足夠長(為直徑十倍的數 量級)，則管端部的能量將在幾何上良好地混合。即，例如由于氣道不足或者液 體落至氣道窗口上，輸入光東的任何結構在輸出時將是不可檢測的(盡管總能 量水平將下降)。相似地，如果輸入光束不精確處于正確的位置或者處于正確的 角度，實質上在輸出端將沒有影響。
該實施例的概念為將窄帶通濾波器的平面陣列697和相關的檢測器置于輸 出端。隧道的作用將使能量對稱地分配至檢測器。注意在輸出端的能量徑向對 稱，但是在該區域上將不均勻。由于管輸出端為圓形，但是該陣列為正方形(對 四個檢測器)并且進一步每個檢測器的面積是全部輸出端面積的一部分，所以 所描述的系統不是很有效率。可通過使管成為方形以匹配檢測器陣列或者可選 擇地將一組通道置于輸出端而緩解效率的損失。這些通道將作為一組接收管道 的所有能量，并以多種方法對其劃分以匹配隧道數，并且會聚能量向下至檢測 器尺寸。在該附圖中，切除了管(和源鏡)的側面以進行描述。該檢測器平面 未示出陣列。
圖27是設置于襯底705上的線性結構內的四通道光學系統700的實施例的 側視圖。紅外線射線通過首先通過透鏡710進入檢測器/光學組件700。然后由 分光器743、 753和763連續分割和反射紅外線射線。透射的紅外線射線在進入 檢測器745、 755和765之前分別通過濾波器740、 750和760。由聚焦鏡720 反射通過分光器763的剩余紅外線射線通過濾波器770并到達檢測器775上。 加熱器735和730用于將檢測器塊780維持在恒定的溫度下。
在上述實施例中，提供多個吸收型檢測器組件以檢測流入樣品室的氣體中 的多種氣體成分。將理解本發明還考慮單獨或者聯合吸收型檢測器為發光猝滅 型氣體檢測器提供多種氣體。多種發光猝滅型氣體檢測器將需要多個源、檢測 器，而將濾波器和多種化學物設置在氣道接合器的襯底上。圖28是氣體測量系統光學組件240和具有支架232的發光猝滅測量電路板 235的透視分解圖。從發光猝滅光學系統236移開的檢測器濾波器233顯示在 圖29中，將其組合至發光猝滅測量電路板235。發光猝滅測量電路板235包括 驅動激發源243和測量采用已知檢測技術的檢測器238和239響應的電路。
圖29是發光猝滅測量電路板的透視分解圖。該示例性發光猝滅光學系統 236包括激發源243、位于激發源243每側上的檢測器238和239、檢測器濾波 器233、選擇激發源濾波器241和屏蔽物234。所有的部件被設置在允許減小尺 寸和重量的相同平面上。示例性激發源由綠色發光二極管組成。由電屏蔽和光 濾波器相互隔開激發源243和檢測器238和239。示例性檢測器由光電二極管 組成。將理解，本發明考慮提供圍繞或者部分圍繞源243的光電探測器環。該 環可以為單個檢測器或者多個檢測器并且可具有然后合適的模式，例如圓形、
正方形、三角形、矩形等等。
在示例性實施例中，檢測器濾波器233為具有孔229的矩形濾波器結構， 通過該孔從激發源發射射線。檢測器過濾器的光學特征為，將下列射線波長基 本上透射經過濾波器這種射線涉及敏感膜/化學物的發光猝滅，響應與被測一 種或多種氣體接觸，將不涉及這種相互作用的射線基本上不透射經過濾波器。 該檢測器濾波器可以為帶通、高通、低通、或者任何其它現有技術已知的濾波 器類型。此外，光學激發源濾波器241可用于將射線發射限制在敏感膜被激發 的射線波長外從而防止不需要的波長到達敏感膜。
優選將對所關心氣體靈敏的敏感膜設置在與示例性發光猝滅光學系統236 的所述第一平面平行并從其轉移的平面上。為盡量減小激發源和檢測器之間的 不需要的相互反應，將屏蔽物234置于激發源周圍。示例性實施例中屏蔽物234 的內表面對激發源發射的射線基本上是反射性的從而用作兩個目的。這一點允 許其將外來的光改變方向回到敏感膜，同時改進系統的效率。另外，激發源例 如LEDs向比敏感膜對向的更大角度發射光。優選將該屏蔽物的形狀設置為阻 擋光線直接到達檢測器和影響發光測量。
在所示出的示例性實施例中，從激發源243發射的射線透射通過濾波器241和通過半球形窗口 247和入射至敏感膜上。基于氧氣的濃度，敏感膜以不同的
波長發射射線，該射線向回透射通過窗口 247并由檢測器濾波器233過濾并由 設置在檢測器濾波器233中的兩個檢測器測量。
此外，指數匹配層(未示出)可選擇地置于檢測器和檢測器濾波器之間以 盡量減小反射損失。向所有方向發射敏感膜發出的射線并且僅僅一小部分發射 射線指向檢測器。由于菲涅耳反射，進一步在沿著光徑的每個界面上衰減該射 線。因此，以例如指數匹配材料的材料填充空氣隙允許盡量減小該反射損失。
加熱器柔性電路245電連接至如上所述的發光猝滅檢測電路板235。因為
溫度影響敏感膜所發出的發光量，所以需要溫度控制或者補償。為在薄膜上維 持恒溫，窗口加熱器245熱連通一般為藍寶石的窗口 247的平面側。該加熱器 將窗口 247維持在恒定溫度，其反過來維持敏感膜的溫度。將該窗口加熱器245 設計為環形以保持在光徑外部。窗口 247為半球形而非平面以改進和敏感膜之 間的熱接觸。該兩個元件和曲線輪廓之間的緊密接觸還具有改進透射通過敏感 膜和返回檢測器光的數量影響。如上所述，在'451申請中公開了適合用于本 發明的發光猝滅光學系統236的示例性實施例。
將理解可單獨或者聯合以及在側流結構中采用本發明的發光猝滅特征和本
發明的吸收特征。
現在考慮本發明的幾個選擇結構。例如，本發明考慮在激發源之前釆用棱 鏡或者非球形透鏡以在敏感膜上更均勻地分配光線。還考慮相互交換激發源和 檢測器的位置，即釆用由兩個或多個激發源圍繞的單個大檢測器。本發明還考 慮轉向或者傾斜檢測器從而檢測器面基本上和從發光材料發射的射線垂直以改 進檢測效率。
本發明還考慮在氣體測量系統的罩上提供顯示器800 (參見圖3)。該顯示 器可以是任何合適的顯示器，例如LED、 OLEDs、 LCD等等。在氣體測量系統 上的罩上提供顯示器允許醫師或者其它用戶直接從患者附近的單元顯示警告或 者報告信息、波形、趨勢和其它相關的信息，而不必重新定位自身以看到常規 的監視屏，因為在常規的系統中該監視屏通常離患者幾英尺遠所以這一點通常是必要的。在需要緊急注意和醫師反應的不利醫療事件中這一點特別重要。
盡管基于現在認為是最實用和優選的實施例為描述目的詳細描述了本發 明，但是將理解該細節僅僅用于該目的并且本發明不限于所公開的實施例，而 是相反，期望涵蓋處于附加權利要求書的實質和范圍內的更改和等效設置。例 如，將理解本發明考慮盡可能地組合任何實施例的一個或多個特征和任何其它 實施例的一個或多個特征。
權利要求
1.一種氣體測量系統(100)，包括(a)一個罩(250)，適合于固定在氣道接合器上；(b)一個發光猝滅氣體測量組件(236)，設置在罩內，包括(1)一個設置在第一平面內的源(243)，和(2)至少一個也設置在第一平面內的檢測器(238，239)；(c)一個檢測器上的濾波器(233)，其中濾波器通過和發光猝滅相關的射線波長并且基本上阻擋其它波長；以及(d)一個光屏蔽物(234)，設置在至少一部分光源周圍。
2. 如權利要求l所述的系統，其中至少一個檢測器設置在光源附近。
3. 如權利要求l所述的系統，其中至少一個檢測器包括多個檢測器。
4. 如權利要求1所述的系統，其中至少一個檢測器包括設置在光源第一側 上的第一檢測器，和設置在光源第二側上的第二檢測器。
5. 如權利要求l所述的系統，其中罩總體為U形。
6. 如權利要求l所述的系統，還包括一個設置在罩內的處理器(510),其 中對處理器編程以基于檢測器的輸出測量氣道接合器中氣流的氣體成分。
7. 如權利要求1所述的系統，還包括設置在罩內的紅外線吸收氣體測量組 件(240 )。
8. 如權利要求9所述的系統，其中罩包括總體為U形、具有第一腿和第二 腿的結構，其中紅外線吸收氣體測量組件包括設置在第一腿中的源組件和設置 在第二腿中的檢測器組件，并且其中發光猝滅氣體測量組件設置在第一腿和第 二腿之間的罩內。
9. 如權利要求9所述的系統，其中發光猝滅氣體測量組件包括和導管中氣 流連通的敏感膜。
10. 如權利要求U所述的系統，其中所述敏感膜設置在氣道接合器上。
全文摘要
本發明的氣體測量系統(100)包括適于設置在氣道接合器(adapter)上的罩(250)和設置在罩內的發光猝滅氣體測量組件(236)。該發光猝滅氣體測量組件包括設置于第一平面內的源(243)，也設置在第一平面內的至少一個檢測器(238，239)。在該至少一個檢測器上提供濾波器(233)以通過關于發光猝滅的射線波長并基本上阻擋其它波長。在至少一部分源周圍設置光遮蔽物(234)。
文檔編號G01N21/35GK101589302SQ200780000861
公開日2009年11月25日 申請日期2007年3月5日 優先權日2006年3月6日
發明者詹姆斯·T·拉塞爾 申請人:Ric投資有限公司