用于光電血色計(jì)的波長(zhǎng)可調(diào)節(jié)光源制造技術(shù)

一種發(fā)射具有預(yù)選波長(zhǎng)的光能的可調(diào)光發(fā)射網(wǎng)絡(luò)，包括： 供應(yīng)預(yù)選源電流的電流源； 與電流源相連的發(fā)光二極管，發(fā)光二極管的波長(zhǎng)可以隨著選定的調(diào)節(jié)參數(shù)的變化而移動(dòng)；和 與發(fā)光二極管并聯(lián)的調(diào)節(jié)元件，調(diào)節(jié)元件的值具有阻性值，調(diào)節(jié)元件至少可以吸入預(yù)選源電流的第一部分使得預(yù)選源電流的第二部分流過(guò)發(fā)光二極管，預(yù)選源電流的第二部分使發(fā)光二極管產(chǎn)生具有預(yù)選波長(zhǎng)的光能。（*該技術(shù)在2016年保護(hù)過(guò)期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

技術(shù)介紹
專利
專利技術(shù)涉及對(duì)發(fā)光二極管的更加有效的校準(zhǔn)和使用。更加具體地講，本專利技術(shù)涉及對(duì)與光電血色計(jì)系統(tǒng)一起使用的傳感器中的發(fā)光二極管進(jìn)行校準(zhǔn)和使用的設(shè)備和方法。相關(guān)技術(shù)描述發(fā)光二極管(LED)應(yīng)用于許多領(lǐng)域。在特定的應(yīng)用中，為了獲得精確的測(cè)量結(jié)果需要知道LED的具體工作波長(zhǎng)。通常用于監(jiān)測(cè)動(dòng)脈氧飽和度的非侵入式光電血色計(jì)就是這樣的一種應(yīng)用。在傳統(tǒng)的確定動(dòng)脈氧飽和度的光電血色測(cè)定程序中，分別具有不同波長(zhǎng)的光能從LED射出，穿過(guò)輸運(yùn)血液的人體組織。通常，LED是安裝在光電血色計(jì)系統(tǒng)上的傳感器的一部分。在普通應(yīng)用中，傳感器附著在指尖或耳垂上。光檢測(cè)器檢測(cè)經(jīng)血液衰減后的光能，經(jīng)過(guò)分析光能判定氧飽和度。利用具有其它波長(zhǎng)的LED可以監(jiān)測(cè)血液的其它成份或特征，例如carboxyhemoglobin飽和度和散射。New，Jr.，等的US專利第4,653,498號(hào)公開(kāi)了一種脈沖式光電血色計(jì)，它利用兩個(gè)LED提供兩束波長(zhǎng)雖然不同但是是經(jīng)仔細(xì)挑選的光束。在傳統(tǒng)的光電血色計(jì)中，為了精確地計(jì)算氧飽和度，必須準(zhǔn)確地知道傳感器中的各個(gè)LED的波長(zhǎng)。然而，為了替換或消毒，傳感器必須能夠從光電血色計(jì)系統(tǒng)上卸下來(lái)。當(dāng)替換傳感器時(shí)，由于制造的誤差，對(duì)于預(yù)定的LED驅(qū)動(dòng)電流，新傳感器上的LED可能具有稍微不同的波長(zhǎng)。因此，傳統(tǒng)的光電血色計(jì)為了向光電血色計(jì)指示而提供了給定傳感器中的LED的具體波長(zhǎng)。在一種已知的系統(tǒng)中，電阻器用于對(duì)發(fā)光LED進(jìn)行編碼。選擇電阻器的阻值使之可以表示LED的波長(zhǎng)。光電血色計(jì)讀取傳感器上的電阻值，并利用該電阻值判定LED的實(shí)際發(fā)光波長(zhǎng)。在授予Nellcor公司的US專利第4,621,643號(hào)中公開(kāi)了該校準(zhǔn)過(guò)程。附圖說(shuō)明圖1中展示了這種現(xiàn)有技術(shù)傳感器。專利技術(shù)概述在為每個(gè)傳感器提供LED工作波長(zhǎng)指示的傳統(tǒng)光電血色計(jì)中，光電血色計(jì)系統(tǒng)經(jīng)編程對(duì)各種波長(zhǎng)進(jìn)行所期望的計(jì)算。這使得光電血色計(jì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)變得復(fù)雜，因此增加了光電血色計(jì)系統(tǒng)的費(fèi)用。因此提供對(duì)于不同的傳感器均具有相同波長(zhǎng)特性的傳感器是十分有利的。另外，傳統(tǒng)的傳感器要求對(duì)各附加的波長(zhǎng)具有附加的傳感器。對(duì)于可替換的傳感器，由于在醫(yī)院中使用著大量的傳感器等原因，每個(gè)LED顯著地增加了總的額外開(kāi)銷。因此，希望提供這樣一種傳感器，它可以從單個(gè)LED中獲得多種波長(zhǎng)。可以觀察到作為對(duì)改變驅(qū)動(dòng)電流、驅(qū)動(dòng)電壓、溫度或其它可調(diào)節(jié)參數(shù)例如指向LED的光線的響應(yīng)，許多LED會(huì)發(fā)生波長(zhǎng)移動(dòng)。本專利技術(shù)包括一種利用這種波長(zhǎng)移動(dòng)來(lái)校準(zhǔn)LED的改進(jìn)的方法和設(shè)備。另外，本專利技術(shù)還包括利用波長(zhǎng)移動(dòng)的原理使單個(gè)LED提供多個(gè)工作波長(zhǎng)的技術(shù)。波長(zhǎng)數(shù)目的增加提供了在不增加LED的前提下對(duì)待測(cè)媒質(zhì)的附加參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的能力。在光電血色測(cè)量中，這允許在不向光電血色計(jì)系統(tǒng)添加額外LED的條件下監(jiān)測(cè)血液中的額外成份。本專利技術(shù)還包括在不知道傳感器中的LED的精確工作波長(zhǎng)的條件下，利用LED的波長(zhǎng)移動(dòng)獲得關(guān)于血氧飽和度的生理學(xué)數(shù)據(jù)的技術(shù)。本專利技術(shù)的一個(gè)方面提供了能夠在預(yù)選的波長(zhǎng)上發(fā)射光能的可調(diào)光發(fā)射網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)配置有一個(gè)可以向與電流源相連的發(fā)光二極管提供預(yù)選源電流的電流源。發(fā)光二極管是那種在選定的調(diào)節(jié)參數(shù)發(fā)生變化時(shí)其波長(zhǎng)會(huì)隨之發(fā)生移動(dòng)的發(fā)光二極管。優(yōu)選地，調(diào)節(jié)參數(shù)是驅(qū)動(dòng)電流或驅(qū)動(dòng)電壓。選擇與發(fā)光二極管并聯(lián)的調(diào)節(jié)電阻的阻值使之至少能夠吸收預(yù)選源電流的第一部分，這樣預(yù)選源電流的第二部分可以流過(guò)發(fā)光二極管。選擇預(yù)選源電流的第二部分使發(fā)光二極管能夠發(fā)出具有預(yù)選波長(zhǎng)的光能。在本實(shí)施方案中，可調(diào)光發(fā)射網(wǎng)絡(luò)還包括一個(gè)能夠?qū)Πl(fā)光二極管射出的光能進(jìn)行響應(yīng)進(jìn)而產(chǎn)生指示光能強(qiáng)度的輸出信號(hào)的檢測(cè)器。本專利技術(shù)的另一方面包括對(duì)產(chǎn)生光線的傳感器進(jìn)行預(yù)校準(zhǔn)的方法。該方法包括幾個(gè)步驟。首先確定使光源工作于預(yù)選波長(zhǎng)所需的流經(jīng)光源的電流的第一級(jí)(first level)，然后定義電流的第二級(jí)(second level)。電流的第二級(jí)高于電流的第一級(jí)，電流的第二級(jí)構(gòu)成了驅(qū)動(dòng)電流。然后選擇在與光源并聯(lián)時(shí)構(gòu)成可調(diào)光源網(wǎng)絡(luò)的電阻器。選擇電阻器使之在與光源并聯(lián)時(shí)能夠吸收足量的驅(qū)動(dòng)電流，這樣電流的第一級(jí)流過(guò)光源。本專利技術(shù)的另一個(gè)方面是一種從單個(gè)發(fā)光二極管獲得兩種波長(zhǎng)的方法。選用的發(fā)光二極管是那種在一定的驅(qū)動(dòng)電流范圍內(nèi)波長(zhǎng)會(huì)隨著流經(jīng)發(fā)光二極管的驅(qū)動(dòng)電流的變化而發(fā)生移動(dòng)的發(fā)光二極管。電源與發(fā)光二極管相連，以便提供驅(qū)動(dòng)電流。在一定的驅(qū)動(dòng)電流范圍內(nèi)，驅(qū)動(dòng)電流的第一級(jí)驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管使之激活并作為對(duì)驅(qū)動(dòng)電流第一級(jí)的響應(yīng)工作在第一波長(zhǎng)。然后，在一定的驅(qū)動(dòng)電流范圍內(nèi)，與驅(qū)動(dòng)電流的第一級(jí)不同的驅(qū)動(dòng)電流的第二級(jí)驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管使之激活并作為對(duì)驅(qū)動(dòng)電流第二級(jí)的響應(yīng)工作在第二波長(zhǎng)。在一實(shí)施方案中，其中發(fā)光二極管向待測(cè)媒質(zhì)發(fā)射光能，該方法還包括以下步驟。當(dāng)發(fā)光二極管工作在第一波長(zhǎng)時(shí)，光線作為具有第一波長(zhǎng)的第一光能穿透待測(cè)媒質(zhì)。根據(jù)在待測(cè)媒質(zhì)中傳播時(shí)光能的第一預(yù)定衰減特性選擇第一波長(zhǎng)。利用光檢測(cè)器測(cè)量發(fā)光二極管射出的經(jīng)衰減后的光能。此外，當(dāng)發(fā)光二極管工作在第二波長(zhǎng)時(shí)，具有第二波長(zhǎng)的光能穿透待測(cè)媒質(zhì)。根據(jù)在待測(cè)媒質(zhì)中傳播時(shí)光能的第二預(yù)定衰減特性選擇第二波長(zhǎng)。在第二波長(zhǎng)處測(cè)量發(fā)光二極管射出的經(jīng)衰減后的光能。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，利用該方法判定血氧飽和度，待測(cè)媒質(zhì)包括具有流動(dòng)血液的人體的一部分。在該實(shí)施方案中，方法還包括將能量耦合到工作在與第一和第二波長(zhǎng)均不相同的第三波長(zhǎng)的第二發(fā)光二極管。此外，在第一和第二波長(zhǎng)之間的波長(zhǎng)變化具有預(yù)定值，波長(zhǎng)為第三波長(zhǎng)的第三光能穿透待測(cè)媒質(zhì)，在穿透待測(cè)媒質(zhì)之后測(cè)量第三光能。根據(jù)測(cè)量結(jié)果，判定血氧飽和度。在一個(gè)實(shí)施方案中，當(dāng)?shù)谝徊ㄩL(zhǎng)為已知值、第一和第二波長(zhǎng)之間的波長(zhǎng)變化為預(yù)定值時(shí)，還可以判定與待測(cè)媒質(zhì)有關(guān)的、除氧飽和度之外的參數(shù)。在該實(shí)施方案中，確定第二波長(zhǎng)的值，然后計(jì)算關(guān)于血液的另一個(gè)參數(shù)。在一個(gè)實(shí)施方案中，另一個(gè)參數(shù)是carboxyhemoglobin飽和度。另一個(gè)參數(shù)也可以是散射。另一個(gè)參數(shù)還可以是Methhemoglobin。優(yōu)選地，利用上述的波長(zhǎng)可調(diào)設(shè)備，利用調(diào)節(jié)電阻調(diào)節(jié)第一發(fā)光二極管，使得由驅(qū)動(dòng)電流增量的變化產(chǎn)生的波長(zhǎng)變化與預(yù)定的波長(zhǎng)變化相匹配。優(yōu)選地，調(diào)節(jié)過(guò)程包括并聯(lián)調(diào)節(jié)電阻和第一發(fā)光二極管，選擇調(diào)節(jié)電阻的阻值使得第一發(fā)光二極管隨著電流增量的變化而具有預(yù)定的波長(zhǎng)變化。本專利技術(shù)的另一方面提供了具有第一發(fā)光裝置的光電血色計(jì)傳感器，該裝置利用與第一發(fā)光裝置并聯(lián)的電阻產(chǎn)生具有第一已知波長(zhǎng)的光線。優(yōu)選地，發(fā)光裝置包括一個(gè)發(fā)光二極管。在一個(gè)實(shí)施方案中，電阻器包括一個(gè)其阻值能夠指示第一已知波長(zhǎng)值的編碼電阻器。編碼電阻器的阻值足夠高，使得在第一發(fā)光裝置工作時(shí)它所吸入的電流非常小。在另一個(gè)實(shí)施方案中，電阻器包括一個(gè)其阻值能夠指示光電血色計(jì)系統(tǒng)是預(yù)定類型的安全電阻。此外，安全電阻的阻值足夠高，使得在第一發(fā)光裝置工作時(shí)它所吸入的電流非常小。本專利技術(shù)的另一方面包括在一定的波長(zhǎng)范圍內(nèi)調(diào)節(jié)發(fā)光二極管使之工作在預(yù)定波長(zhǎng)的方法。該方法包括選擇發(fā)光二極管使之在一定的驅(qū)動(dòng)電流范圍內(nèi)能夠隨驅(qū)動(dòng)電流的變化而發(fā)生波長(zhǎng)移動(dòng)，以第一驅(qū)動(dòng)電流驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管。在工作于第一驅(qū)動(dòng)電流時(shí)測(cè)量發(fā)光二極管的波長(zhǎng)，如果發(fā)光二極管沒(méi)有工作在預(yù)定波長(zhǎng)，在驅(qū)動(dòng)電流和第二驅(qū)動(dòng)電流之間調(diào)節(jié)該驅(qū)動(dòng)電流，使得發(fā)光二極管的工作在預(yù)定波長(zhǎng)。本專利技術(shù)的另一方本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：M·K·迪爾布，E·基爾尼阿扎爾貝亞，C·R·拉斯達(dá)勒，小·J·M·勒佩爾，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：馬西默有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：