Датчик определения концентрации газа

Датчик определения концентрации газа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к датчику определения концентрации газов и системе, содержащей такой датчик.

Уровень техники изобретения

Пациенты, страдающие нервно-мышечной болезнью, COPD (хроническая обструктивная болезнь легких) и гиповентиляцией, связанной с ожирением, часто испытывают хронический отказ дыхания. Пациенты с хроническим отказом дыхания нуждаются в регулярном лечении отказа дыхания в домашних условиях. Гипоксемические пациенты лечатся кислородотерапией, тогда как лечение неинвазивной вентиляцией (NIV) помогает обеспечить возвращение высокого уровня газообразной двуокиси углерода в крови гиперкапнических пациентов обратно к допустимому уровню. Эффективность вентиляции проверяется, измеряя отсчетный уровень и тенденции в уровнях артериального кислорода и углекислого газа во время NIV.

Измерения газов в артериальной крови формируют золотой стандарт. Прежде, чем начать NIV дома, пациенты пребывают в больнице, чтобы оптимизировать настройки вентилятора и значения газа в артериальной крови. В зависимости от серьезности болезни и стабильности состояния, пациенты должны возвращаться более или менее регулярно в больницу для проверки. Медсестра, специализирующаяся на дыхании, может также навещать пациента дома, чтобы проверять вентилятор и устанавливать оборудование, позволяющее неинвазивный контроль парциального давления газов в крови. В домашних условиях уровни, как правило, контролируются в течение ночи и данные хранятся вместе с данными вентилятора и дыхания для более позднего анализа в больнице.

Уровень техники контроля неинвазивной оксигенации крови заключается в измерении насыщения кислородом артериальной крови, которое относится к парциальному давлению кислорода, посредством кривой диссоциации кислорода. Пульсоксиметрия (SpO₂) является оптическим способом неинвазивного контроля артериального насыщения кислородом в пациенте и стала одной из наиболее распространенных технологий в клинической практике. Пульсоксиметрия является разумно дешевой технологией и проста в использовании. Это предпочтительный способ контроля оксигенации крови в домашних условиях.

Состояние техники неинвазивного контроля парциального давления CO₂ производится посредством капнографии или чрескожного контроля CO₂ (PtcCO₂). Для интубированных пациентов со здоровой легочной системой конечное приливно-отливное значение CO₂ (etCO₂), полученное капнографией, предлагает хороший показатель значения артериального CO₂. Однако в случае неинвазивной вентиляции, где обычно присутствует утечка воздуха между маской и лицом и когда пациенты страдают тяжелыми дыхательными болезнями, капнография часто бывает недостоверным способом. Влага и грязь в трубах, соединяющих дыхательные пути пациента с вентилятором, могут также влиять на правильное функционирование датчика капнографии. В большинстве больниц используется комбинация капнографии для контроля тенденции и анализа пробы артериальной крови, чтобы получить периодически точное значение. Чрескожный контроль CO₂ не нарушается утечками воздуха, респираторными болезнями и влагой, но требует обученного персонала, чтобы получать достоверные значения, и у взрослых показывает некоторую неточность из-за разброса свойств кожи. В домашних условиях контроль газа CO₂ в крови используется менее часто, чем оксиметрия, несмотря на его высокую пригодность для пациентов, получающих NIV.

Существующий чрескожный датчик CO₂ обычно содержит нагреватель с термостатным управлением, чтобы увеличить перфузию крови и газопроницаемость кожи и стабилизировать реакцию датчика, слой текучей среды между кожей и мембраной датчика, газопроницаемую мембрану, покрывающую датчик, раствор электролита между мембраной и датчиком, датчик, содержащий электрохимический датчик pH и эталонный электрод, и алгоритм компенсации метаболизма кожи и влияния температуры.

Мембрана датчика и электролитный раствор обычно должны заменяться каждые 2 недели или перед использованием, когда датчик не использовался в течение долгого времени. Это требует некоторого опыта, потому что в датчике должен использоваться фиксированный объем электролитного раствора и никакие воздушные пузыри не могут присутствовать в растворе. Для крепления газонепроницаемой мембраны поверх датчика и электролитного раствора требуется специальный инструмент. Из-за дрейфа датчик должен калиброваться каждые 4-8 часов, используя газообразную смесь из баллона с эталонным газом. Перед прикреплением датчика к коже на фиксирующее кольцо, которое прикасается к коже, должно быть нанесено установленное количество контактной текучей среды.

Документ US 2001/0034479 описывает чрескожный датчик газа крови на оптической основе, имеющий головку датчика многократного использования и одноразовый колпачок датчика. Датчик многократного использования должен помещаться на одноразовый колпачок датчика, и затем этот блок должен помещаться в одноразовый приемник, который прикрепляется к коже пациента липкой пленкой.

Документ WO 02/056023 A1 раскрывает оптический датчик для определения по меньшей мере одного параметра в пробе. Оптический датчик содержит материал индикатора, реагирующий на параметр и имеющий короткое время затухания люминесценции, и эталонный материал, не реагирующий на параметр и имеющий большое время затухания люминесценции. Оптический датчик обнаруживает измеряемый сигнал, указывающий параметр, который должен обнаруживаться, на основе реакций люминесценции индикатора и эталонного материала, которые обычно обнаруживаются. Индикатор и эталонный материал фиксируются на общем основании. Слой, обращенный к пробе материала индикатора и эталонного материала, покрывается слоем, позволяющим контакт между материалом индикатора и пробой, но, по существу, непроницаемым для света, используемого для возбуждения индикатора и эталонного материала.

Документ US 2003/050543 А1 описывает способ и устройство для определения локального распределения измеряемого параметра относительно плоской или заранее определенной области измерения, относящейся к биологической пробе, предпочтительно, поверхности органа или эпидермису. В первом способе измерения для определения первого измеряемого параметра пленка датчика с люминесцентным индикатором, реагирующим на измеряемый параметр изменением по меньшей мере одной оптической характеристики, накладывается на плоскую область измерения и первый измеряемый параметр обнаруживается средством получения изображения. Выполняется второй способ оптического измерения, в котором пленка датчика используется для определения локального распределения по меньшей мере одного измеряемого параметра в одном и том же диапазоне измерений одновременно или сразу друг за другом.

Документ US 2006/004271 А1 раскрывает устройства, способы и наборы инструментов для неинвазивного измерения глюкозы. В целом устройства содержат кожные пластыри для размещения на поверхности кожи и измерительные устройства для измерения глюкозы, собранной в пластырях. Пластыри могут содержать липкий материал, слой сбора, интерфейсный слой и проницаемую для пота мембрану. Проницаемая для пота мембрана выполнена с возможностью действия в качестве барьера для эпидермиальных загрязнений и глюкозы, проходящей к поверхности кожи посредством диффузии. Таким образом, некоррелируемая глюкоза на поверхности кожи измеряться не будет. Пластыри могут дополнительно содержать компоненты, вызывающие локальную реакцию потоотделения. Измерительное устройство обычно содержит дисплей, процессор и измерительный механизм. Способы обычно содержат этапы протирки поверхности кожи тряпочкой, содержащей по меньшей мере один растворитель для удаляемой глюкозы, размещения пластыря на поверхности кожи и измерения глюкозы, собранной в пластыре. Также описываются наборы инструментов, содержащие пластырь и измерительное устройство.

Документ US 4274418 А описывает электрохимическое измерительное устройство для чрескожного измерения парциального давления газа в артериальной крови, особенно, парциального давления кислорода или углекислого газа. Измерительное устройство содержит круговой монтажный элемент, имеющий поверхность контакта с кожей, выполненную с возможностью крепления к поверхности кожи пациента, и датчик типа, имеющего полупроницаемую мембрану, выполненную с возможностью съемного соединения с монтажным элементом. В присоединенном положении датчика мембрана в осевом направлении отделена от поверхности контакта с кожей монтажного элемента так, что мембрана, внутренняя стенка кругового монтажного элемента и поверхность кожи определяют измерительную камеру, которая может заполняться гелем или другой средой.

Документ ЕР 0008460 А2 раскрывает липкую накладку для датчика измеряемых значений, который требует мембрану, в частности чрескожные кислородные электроды, содержащие липкий носитель, который, по меньшей мере, частично имеет липкие поверхности на обеих сторонах для наклеивания на поверхности применения датчика, с одной стороны, и приклеивания липкого носителя вместе с датчиком к точке измерения, с другой стороны, отличающуюся тем, что липкий носитель имеет форму кольца, состоящего из двух накладывающихся друг на друга кусков фольги, липких с обеих сторон, и между которыми мембрана расположена таким образом, что мембрана покрывает центральное отверстие липкого носителя и сама формирует часть липкого монтажа для датчика измеряемых значений.

Раскрытие изобретения

Задача настоящего изобретения состоит в обеспечении датчика для измерения концентрации газа, который может легко использоваться и имеет низкую производственную стоимость, и который не требует утомительной калибровки перед использованием. Дополнительно обеспечиваются система и способ, использующие упомянутый датчик.

Эта задача решается признаками независимых пунктов формулы изобретения.

Изобретение основано на идее объединения в едином блоке оптического датчика по меньшей мере одного слоя считывания и по меньшей мере одного газопроницаемого слоя и покрытии по меньшей мере газопроницаемого слоя по меньшей мере одним удаляемым защитным слоем, предпочтительно являющимся газонепроницаемым.

Непосредственно перед использованием, то есть прежде чем блок датчика присоединяется к объекту, выпускающему газ, например коже, защитный слой удаляется. Следовательно, покрывая, по меньшей мере, газопроницаемый слой по меньшей мере одним удаляемым перед использованием защитным слоем, блок датчика сохраняет свою известную реакцию на газ, который должен измеряться. Следовательно, калибровка может проводиться во время производства и калибровка перед использованием не требуется.

В соответствии с одним из вариантов настоящего изобретения, блок оптического датчика для измерения концентрации газа содержит по меньшей мере один слой считывания, выполненный с возможностью облучения заданным излучением, по меньшей мере одним газопроницаемый слой, соседствующий с одной стороны по меньшей мере с одним слоем считывания и выполненный с возможностью пропускания газа, концентрация которого должна измеряться, через газопроницаемый слой к слою считывания, и по меньшей мере один удаляемый защитный слой, покрывающий по меньшей мере газопроницаемый слой и выполненный с возможностью удаления перед использованием блока оптического датчика, в котором блок оптического датчика выполнен с возможностью измерения оптической реакции по меньшей мере одного слоя считывания, причем оптическая реакция зависит от концентрации газа.

В примерном варианте осуществления, когда блок оптического датчика прикрепляется к коже человека, газы, присутствующие в коже, например, кислород (О₂) или углекислый газ (CO₂), проходят через газопроницаемый слой, который может быть в прямом контакте с кожей, и/или контактную среду, расположенную по меньшей мере между одним газопроницаемым слоем и кожей, в слой считывания, пока газовое парциальное давление в коже выше, чем газовое парциальное давление в блоке датчика. Газ будет проходить проницаемую мембрану в слой считывания или из него, пока не установится равновесие. Слой считывания, который освещается например, видимым светом, инфракрасным светом и/или ультрафиолетовым светом, может формировать люминесцентный свет (оптическая реакция), интенсивность как функция времени которого зависит от концентрации газа, присутствующего в настоящее время в слое считывания. Из результата измерения этой оптической реакции (на люминесцентный свет в этом примере) может быть получена концентрация газа в коже.

Перед прикреплением блока оптического датчика к объекту, для которого должна быть определена концентрация растворенного газа (например, кожа), удаляется защитный слой, покрывающий газопроницаемый слой. Обеспечивая защитный слой и удаляя защитный слой непосредственно перед прикреплением датчика к упомянутому объекту, никакая калибровка блока датчика в этом случае не требуется. Это возможно, поскольку от момента производства до момента использования газопроницаемый слой и предпочтительно также слой считывания защищаются удаляемым защитным слоем, так что газопроницаемый слой и слой считывания сохраняют известную реакцию на газ, который должен измеряться, например, диффузионные характеристики и оптические характеристики, соответственно. Следовательно, калибровка может быть проведена во время производства и пользователь не должен иметь дело с утомительной калибровкой перед использованием.

Предпочтительно блок оптического датчика дополнительно содержит по меньшей мере один оптически прозрачный слой, соседствующий с другой или противоположной стороной по меньшей мере одного слоя считывания. Прозрачный слой (или прозрачная подложка) могут покрывать слой считывания и защищать его от прямого контакта с окружающей атмосферой. Предпочтительно, по меньшей мере один слой считывания закрывается, в частности, газопроницаемым слоем с одной стороны и оптическим прозрачным слоем с другой стороны. Поскольку газопроницаемый слой не препятствует попаданию влаги и/или выходу из слоя считывания, обеспечивается решение, соответствующее настоящему изобретению, в котором по меньшей мере один слой считывания газонепроницаемо упаковывается во время хранения. По меньшей мере один оптический прозрачный слой может быть прозрачным только для выбранных диапазонов длин волн. Например, когда в качестве заданного излучения используется излучение в первом спектральном диапазоне, чтобы облучить слой считывания, и излучение во втором спектральном диапазоне используется, чтобы определить реакцию слоя считывания, по меньшей мере один оптический прозрачный слой может позволить прохождение только в первом и втором спектральных диапазонах длин волн. Это повышает точность и чувствительность блока оптического датчика.

Предпочтительно блок оптического датчика дополнительно содержит контактную среду, помещенную, по меньшей мере, между по меньшей мере одним газопроницаемым слоем и по меньшей мере одним удаляемым защитным слоем. Контактная среда предпочтительно содержит гель или жидкость. Контактная среда предпочтительно выполнена с возможностью хранения/управления или влияния на содержание воды (содержание влаги) по меньшей мере одного газопроницаемого слоя и/или по меньшей мере одного слоя считывания, устанавливая контакт с текучей средой с фиксированной осмолярностью. В случае если блок датчика применяется как чрескожный датчик, значение осмолярности выбирается соответствующим осмолярности человеческой кожи. Следовательно, срок годности блока оптического датчика может быть увеличен и можно предотвратить ухудшение оптических характеристик слоя считывания и/или диффузионных характеристик газопроницаемого слоя. Дополнительно или альтернативно контактная среда выполнена с возможностью гарантии контакта текучей среды между газопроницаемым слоем и выпускаемым газом объекта. Это дополнительно повышает точность блока оптического датчика. Контактная среда предпочтительно полностью покрывает газопроницаемый слой.

В предпочтительном варианте осуществления блок оптического датчика дополнительно содержит второй газопроницаемый слой, помещенный между контактной средой и удаляемым защитным слоем. Газопроницаемый слой предпочтительно поддерживает контактную среду и блокирует прохождение нежелательных веществ между слоем считывания и кожей.

Предпочтительно, в блоке оптического датчика может обеспечиваться резервуар, чтобы обеспечить достаточную контактную среду в пространстве между защитным слоем и по меньшей мере одним газопроницаемым слоем.

Предпочтительно, блок оптического датчика дополнительно содержит структуру, соседствующую по меньшей мере с одним газопроницаемым слоем и имеющую полости и/или отверстия, через которые контактная среда попадает в полости. Полости и/или отверстия обеспечивают своего рода лабиринт, сохраняющий и удерживающий контактную среду.

Предпочтительно блок датчика дополнительно содержит липкий слой, расположенный по меньшей мере между одним удаляемым защитным слоем и структурой, поддерживающей по меньшей мере слой считывания и/или газопроницаемый слой. Липкий слой может иметь две функции. Во-первых, липкий слой может фиксировать удаляемый защитный слой на структуре, поддерживающей по меньшей мере слой считывания или газопроницаемый слой, изолируя, таким образом, слой считывания и/или газопроницаемый слой от прямого контакта с окружающей атмосферой (воздух или защитный газ в пакете). За счет этого срок годности блока оптического датчика может быть увеличен и ухудшение оптических характеристик слоя считывания и/или диффузионных характеристик газопроницаемого слоя может быть предотвращено. Во-вторых, липкий слой может использоваться, чтобы жестко фиксировать блок оптического датчика к объекту, выпускающему или обменивающемуся газом, например, коже после того, как защитный слой удален. Опять же, липкий слой, находящийся в прямом контакте с объектом, выпускающим газ, герметизирует газопроницаемый слой и/или слой считывания от окружающего воздуха, предотвращая, таким образом, ухудшение характеристик оптической реакции слоя считывания и/или диффузионных характеристик газопроницаемого слоя. Материал клея мог быть тем же самым материалом, который применяется в липком бандаже.

Предпочтительно, липкий слой содержит первый липкий слой, второй липкий слой и слой основы, расположенный между первым липким слоем и вторым липким слоем. Первый липкий слой может иметь отверстие для демонстрации по меньшей мере одного газопроницаемого слоя и/или контактной среды, причем второй липкий слой и слой основы покрывают по меньшей мере один газопроницаемый слой и/или контактную среду. Второй липкий слой и слой основы могут быть, по меньшей мере, частично перфорированы на участке, соответствующем газопроницаемому слою. Таким образом, первый липкий слой удерживает слой основы после удаления защитного слоя, удерживаемого вторым липким слоем.

Предпочтительно, по меньшей мере один слой считывания содержит люминесцентный материал/люминофор. Для контроля кислорода слой считывания может содержать флуоресцентную краску, а для контроля CO₂ слой считывания может содержать кремниевую резину, содержащую чувствительный к pH люминофор. По меньшей мере один слой считывания может быть выполнен с возможностью одновременного контроля кислорода и CO₂. Предпочтительно, слой считывания содержит первую и вторую области для обнаружения кислорода и CO₂, соответственно. Это дает возможность расширенного диапазона применения блока оптического датчика.

Предпочтительно, газопроницаемый слой выполнен с возможностью предотвращения прохождения света через газопроницаемый слой. Например, газопроницаемый слой может быть выполнен с возможностью отражения или рассеяния света, проходящего по меньшей мере через один слой считывания. Соответственно, интенсивность люминесцентного света, измеренная устройством обнаружения, расположенным рядом (то есть выше) со слоем считывания или оптическим прозрачным слоем, увеличивается, увеличивая, таким образом, отношение "сигнал-шум" и, таким образом, чувствительность и точность блока оптического датчика. Газопроницаемый слой, являющийся оптически непрозрачным, также предотвращает влияние света окружающей среды на интенсивность света, измеряемую устройством обнаружения на слое считывания.

Предпочтительно, удаляемый защитный слой содержит пластмассу и/или металл и/или оптически непрозрачен и/или является газонепроницаемым. Соответственно, может быть предотвращено ухудшение характеристик газопроницаемого слоя и/или слоя считывания, которое может быть вызвано, например, падающим рассеянным светом, приводящим к фотообесцвечиванию люминесцентной краски в слое считывания или испарению воды из слоя считывания и/или газопроницаемого слоя в окружающую атмосферу (например, воздух).

Предпочтительно, блок оптического датчика дополнительно содержит по меньшей мере один нагревательный элемент и/или по меньшей мере один температурный датчик. Например, когда блок оптического датчика прикрепляется к коже человека, нагревательный элемент может быть выполнен с возможностью увеличения перфузии крови и газопроницаемости кожи, повышая, таким образом, чувствительность и точность блока оптического датчика и/или блока чрескожного датчика. Нагреватель может быть выполнен в форме диода (стабилитрона) или может содержать тонкую фольгу для минимизации оптических расстояния и теплоемкой массы. Дополнительно, нагреватель предпочтительно является резистивным нагревателем или диодом (стабилитроном), так чтобы элемент мог также использоваться в качестве температурного датчика, то есть нагреватель и температурный датчик формируются одним и тем же элементом(-ами). Это уменьшает затраты и пространство, требующееся для установки нагревателя и температурного датчика. Однако температурный датчик может быть также реализован как отдельный элемент для считывания температуры блока оптического датчика, чтобы избежать травм или ожогов кожи.

Предпочтительно, блок оптического датчика является блоком чрескожного датчика для измерения концентраций газа в крови, в частности, концентраций газов О₂ и/или CO₂. Такое применение предпочтительно, так как позволяет использовать чрескожный контроль газа в домашних условиях без дорогостоящего обучения пациента или присутствия обученной медсестры.

Предпочтительно, блок оптического датчика содержит первый и второй слой считывания, причем первый слой считывания выполнен с возможностью измерения концентрации О₂, а второй слой считывания выполнен с возможностью измерения концентрации CO₂. Первый и второй слои считывания могут быть уложены друг на друга или могут располагаться рядом друг с другом относительно поверхности объекта, выпускающего газ. Это дает возможность расширенного диапазона применения блока оптического датчика.

Предпочтительно, блок оптического датчика дополнительно содержит по меньшей мере один источник света или световодную конструкцию, направляющую свет, выполненную с возможностью освещения слоя считывания светом, и по меньшей мере одну световодную конструкцию для направления света или устройство обнаружения, выполненные с возможностью обнаружения оптической реакции слоя считывания.

По меньшей мере один источник света может быть активным источником света, таким как светодиод (LED) и по меньшей мере одно устройство обнаружения может быть фоточувствительным устройством. Альтернативно, световодная конструкция может использоваться для освещения слоя считывания заданным излучением. Световодная конструкция может быть расположена выше слоя считывания/оптически прозрачного слоя и может быть связана через оптоволокно с источником света, внешним относительно блока оптического датчика. Свет от внешнего источника света направляется через оптоволокно и вводится в световодную конструкцию, выполненную с возможностью направления упомянутого света по меньшей мере к одному слою считывания. Дополнительно, та же самая световодная конструкция может использоваться для сбора оптической реакции слоя считывания и направления упомянутой оптической реакции, например, люминесцентного света, через то же самое или другое оптоволокно к устройству, внешнему относительно блока оптического датчика, для анализа.

В предпочтительном варианте осуществления используется комбинация обоих вариантов. В частности, активный источник света, содержащийся в блоке оптического датчика, может использоваться для освещения слоя считывания заданным излучением и световодная конструкция может использоваться для сбора оптической реакции слоя считывания и направления упомянутой оптической реакции, например люминесцентного света, по меньшей мере через одно оптоволокно к устройству, внешнему относительно блока оптического датчика, для анализа. Предпочтительно, свет соединяется в слое считывания и люминесцентный свет собирается через ту же самую поверхность слоя считывания. Альтернативно, световодная конструкция, связанная через оптоволокно с источником света, внешним относительно блока оптического датчика, может использоваться для направления света от внешнего источника света и пропускания его по меньшей мере через одно оптоволокно в направлении по меньшей мере одного слоя считывания. По меньшей мере одно устройство обнаружения, например, фоточувствительное устройство, может затем содержаться, чтобы считывать оптическую реакцию, и может быть выполнено с возможностью формирования, например, электрических сигналов, соответствующих считанной оптической реакции. Упомянутые сигналы могут быть переданы внешнему устройству для анализа. Альтернативно, блок оптического датчика может быть выполнен с возможностью проведения упомянутого анализа.

Предпочтительно, по меньшей мере один источник света и по меньшей мере одно устройство обнаружения формируют блок, соединяемый с возможностью его снятия с корпусом или конструкцией блока оптического датчика. Соответственно, остальные части блока оптического датчика, например, слой считывания, газопроницаемый слой, удаляемый защитный слой, корпус и/или опорная конструкция блока оптического датчика могут быть одноразовыми, причем остальной блок, который является источником света и устройством обнаружения, может использоваться многократно. Это позволяет экономить затраты, поскольку дорогостоящие части, такие как источники света и/или устройства обнаружения и/или электроника используются многократно. При использовании световодных конструкций можно соединить входную и/или выходную световодную конструкцию, которая связывается с блоком оптического датчика. Таким образом, не требуется никакой дополнительный блок для соединения с блоком оптического датчика, в котором располагаются источник света и по меньшей мере одно устройство обнаружения.

В соответствии с другим вариантом настоящего изобретения, обеспечивается система контроля пациента и/или вентиляции пациента, содержащая блок оптического датчика, как описано выше, устройство вентиляции и контрольное устройство. Блок оптического датчика может оперативно соединяться с контрольным устройством и/или с устройством вентиляции, причем контрольное устройство может быть выполнено с возможностью по меньшей мере анализа оптической реакции слоя считывания или управления нагревательным элементом и/или температурным датчиком или отображения определенных концентраций газа и т.п. Дополнительно, контрольное устройство может функционировать как интерфейс между блоком оптического датчика и устройством вентиляции. Предпочтительно, контрольное устройство содержит средство вычисления/определения концентрации газа по измеренной/считанной оптической реакции слоя считывания, например, по считанной интенсивности или времени затухания люминесцентного света. Когда слой считывания содержит чувствительную к газу краску с быстрым затуханием люминесценции и нечувствительную к газу эталонную краску с медленным затуханием люминесценции, может быть применена схема синхронного обнаружения. Интенсивность возбуждающего света модулируется с фиксированной частотой и фаза сигнала люминесценции обнаруживается и преобразуется в относительную интенсивность газочувствительной краски, по которой может быть определена концентрация газа. Средство вычисления/определения концентрации газа может использовать алгоритм, который также выполнен с возможностью компенсации метаболизма кожи и влияния температуры. Контрольное устройство или устройство вентиляции могут содержать средство хранения проконтролированных данных как функцию времени. Эти данные могут делаться доступными в более позднее время для анализа врачом. Дополнительно, устройство вентиляции может управляться на основе взвешенной/определенной концентрации газа.

В соответствии с еще одним другим вариантом настоящего изобретения, обеспечивается способ измерения концентрации газа. Способ использует блок оптического датчика, содержащий по меньшей мере один слой считывания, выполненный с возможностью освещения заданным излучением по меньшей мере одного газопроницаемого слоя, соседствующего с одной стороны по меньшей мере с одним слоем считывания и выполненного с возможностью пропускания газа, концентрация которого должна измеряться, через газопроницаемый слой к слою считывания, и удаляемый защитный слой, покрывающий, по меньшей мере, газопроницаемый слой и выполненный с возможностью удаления перед использованием блока оптического датчика, в котором блок оптического датчика выполнен с возможностью измерения оптической реакции по меньшей мере одного слоя считывания, оптическая реакция которого зависит от концентрации газа. Способ предпочтительно содержит этапы, на которых удаляют защитный слой с блока оптического датчика, присоединяют блок оптического датчика к объекту, выпускающему газ, например, к коже, принимают газ, концентрация которого должна быть измерена, в слое считывания после прохождения газопроницаемого слоя, освещают слой считывания заданным излучением, и считывают оптическую реакцию слоя считывания, зависящую от концентрации газа.

Хотя описанные варианты осуществления будут объяснены, в частности, в отношении чрескожного неинвазивного датчика для контроля газа в крови и устройства контроля пациента и/или устройства вентиляции, использующего то же самое, датчик, соответствующий изобретению, легко может быть также применен к различным сферам и другим системам, таким как другие датчики газа в крови, датчики для ухода за ранами и изделия для ухода за здоровьем в домашних условиях или, в целом, к датчикам для измерения концентраций газа.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - вид в разрезе блока оптического датчика, соответствующего первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 2 - вид в разрезе блока оптического датчика, соответствующего второму варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 3 - вид в разрезе блока оптического датчика, соответствующего третьему варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 4 - вид в разрезе блока оптического датчика, соответствующего четвертому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 5 - вид в разрезе блока оптического датчика, соответствующего пятому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 6 - вид в разрезе блока оптического датчика, соответствующего шестому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 7 - система, содержащая блок оптического датчика, соответствующий настоящему изобретению.

Фиг. 8 - блок-схема последовательности выполнения операций способа измерения концентрации газа, используя блок оптического датчика, соответствующий настоящему изобретению.

Подробное описание вариантов осуществления

Блок оптического датчика, соответствующий настоящему изобретению, может быть готовым пластырем с датчиком для измерения концентраций газа в крови. Готовый пластырь с датчиком объединяет в единый блок пластыря место установки датчика, которое содержит, по меньшей мере, слой считывания и газопроницаемый слой (мембрану). Блок пластыря может дополнительно включить содержать липкий слой (пленку). Блок пластыря упаковывается в воздухо- и светонепроницаемый пакет таким способом, что блок сохраняет свою известную реакцию на CO₂ и/или О₂. После открывания пакета и удаления защитного слоя (защитной фольги), покрывающего место установки датчика и липкий слой, блок пластыря может быть прикреплен непосредственно к коже пациента. Готовый пластырь с датчиком может, как правило, использоваться для контроля в течение одной ночи, но может также использоваться для контроля в течение нескольких дней. После удаления датчика с кожи пластырь с датчиком может быть выброшен. Калибровка выполняется во время производства. Калибровка перед использованием и отдельное применение контактной текучей среды между датчиком и кожей не требуется. Благодаря применению хемооптической технологии вместо электрохимической технологии, применение электролитного раствора также не потребуется. Настоящее изобретение использует одну или более газопроницаемых мембран, чтобы отделить слой считывания, например, люминесцентную краску, от кожи. Эти мембраны будут применены во время производства как часть места установки датчика и их не требуется устанавливать отдельно и калибровать перед использованием.

На фиг. 1 показан вид в разрезе блока 10 оптического датчика, соответствующего первому варианту осуществления настоящего изобретения. Блок 10 оптического датчика может иметь круглую форму. Блок 10 оптического датчика содержит первое устройство 100 и второе устройство 200. Второе устройство 200 предпочтительно может сниматься с первого устройства 100. Предпочтительно, второе устройство является повторно используемым, а первое устройство 100 является одноразовым. При использовании первое устройство 100 может прикрепляться к коже 300 пациента и второе устройство 200 может оперативно соединяться с первым устройством 100.

Первое устройство 100 содержит место 120 установки датчика, содержащее по меньшей мере один газопроницаемый слой 121, по меньшей мере один слой 122 считывания и по меньшей мере один оптически прозрачный слой 123. По меньшей мере один слой 122 считывания располагается между газопроницаемым слоем 121 и оптически прозрачным слоем 123. Оптически прозрачный слой является, по существу, газонепроницаемым, чтобы предотвратить ухудшение характеристик считывания/оптической реакции слоя 122 считывания. Место 120 установки датчика может поддерживаться опорной конструкцией 110. Опорная конструкция 110 может иметь цилиндрическую форму и может содержать верхнее отверстие и нижнее отверстие. В нижнем отверстии только ниже места 120 установки датчика может обеспечиваться контактная среда 130, которая может содержать контактный гель для поддержания/управления содержанием воды в газопроницаемом слое 121 и/или в слое 122 считывания, а также чтобы гарантировать контакт по текучей среде между газопроницаемой мембраной 121 и кожей 300 во время использования.

Нагревательный элемент 160 может обеспечиваться, например, на боковой стороне места 120 установки датчика, чтобы нагревать кожу 300 для увеличения перфузии крови и газопроницаемости кожи 300. Нагревательный элемент может иметь цилиндрическую или любую другую соответствующую форму. Нагревательный элемент 160 может быть, например, резистивным нагревателем, который снабжается мощностью через контактный элемент 230 второго устройства. Альтернативно, нагревательный элемент 160 первого устройства 100 может содержать теплопроводящий материал, который нагревается (резистивным) нагревателем, содержащимся в контактном элементе 230. В обоих вариантах осуществления контактный элемент 230 на