[实用新型]可实时监测血液中溶解氧的荧光光纤传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种可实时监测血液中溶解氧的荧光光纤传感器。

背景技术

溶解氧分压的测定在各类科学研究和实际应用中是很重要的。在医学诊断中，血液中氧分压是评估病人的重要监测指标，特别是对一些病危患者的诊断、重大的手术中对病人的监护以及早产新生婴儿的监护中，能够及时有效的连续监测其血液氧气的浓度是至关重要的。

目前国际上有两种相对比较成熟的连续无创血氧监测技术，分别是经皮氧分压(TcPO2)监测和脉搏血氧饱和度监测。TcPO2监测是通过对皮肤加热，增加皮肤的通透性，再用Clark氧电极来监测皮肤中弥散出来的氧气；脉搏血氧监测则基于氧合血红蛋白和还原血红蛋白的近红外吸收光谱的差异性来监测外周组织内动脉成分的血氧饱和度。这两种监测虽然方法简单，成本较低，能够实现氧浓度的实时监测，但是其监测的准确性不高，而且只能够间接地检测到血氧含量。此之外，这两类传感器还受到诸多因素的影响，如病人脉搏异常、休克、血红蛋白含量异常等，使得最终的检测结果不够精确。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种可实时监测血液中溶解氧的荧光光纤传感器，其将氧气感受膜涂在光纤末梢，表面做生物兼容性修饰，所得荧光光纤传感器具有反应快、选择性及可靠性好、灵敏度高的特点，可实时准确地监测血液中溶解氧分压。

一种可实时监测血液中溶解氧的荧光光纤传感器，包括光纤探头、Y字形光纤、光电接口模块，其特征在于：还包括数字信号处理模块、计算机、数模转换模块、第一低通滤波器、第二低通滤波器、模数转换模块，光纤探头是光纤去除有机包层之后镀上敏感膜形成，光纤探头与Y字形光纤的尾端连接，数字信号处理模块用于产生正弦波信号，所述正弦波信号通过数模转换模块、第一低通滤波器处理后输入光电接口模块生成激发光，激发光接入Y字形光纤的一个头端使光纤探头产生同频但有一定相移的荧光，激发光和荧光沿着Y字形光纤输入光电接口模块将激发光信号滤除，荧光经过光电接口模块光电转换之后通过第二低通滤波器、模数转换模块后转换成数字信号，然后输入到数字信号处理模块中进行处理获得荧光信号的滞后相移，计算机根据荧光信号的滞后相移实现溶解氧分压的计算和显示。

进一步的，光电接口模块包括第一带通滤光片、电光转换电路、第二带通滤光片及光电转换电路，所述正弦波信号通过数模转换模块和第一低通滤波器处理后输入电光转换电路生成激发光，激发光通过第一带通滤光片后接Y字形光纤的一个头端，激发光和荧光沿着Y字形光纤输入第二带通滤光片以将激发光信号滤除，荧光经过光电转换电路光电转换之后输入第二低通滤波器。

进一步的，所述敏感膜从下至上依次为多聚物层、指示剂层和聚氨酯水凝胶层。

进一步的，数字信号处理模块包括DDS波形产生器及矢量正交数字锁相放大器，DDS波形产生器的信号输出端与数模转换模块和DDS波形产生器的信号输入端连接，模数转换模块的信号输出端与矢量正交数字锁相放大器的信号输入端连接，矢量正交数字锁相放大器的信号输出端与计算机连接，数模转换模块的信号输出端与第一低通滤波器的信号输入端连接，第二低通滤波器的信号输出端与模数转换模块的信号输入端连接。

本实用新型可实时监测血液中溶解氧分压，具有反应快、选择性及可靠性好、灵敏度高、低成本、便携等特点，其中光电接口部分可以实现小型化和低廉化，由于信号的产生和处理均在在单一频率下，可以通过一片DSP芯片同时实现DDS和相位检测，从而大大简化电路板的空间。

附图说明

图1是本实用新型可实时监测血液中溶解氧的荧光光纤传感器的结构示意图；

图2是本实用新型中敏感膜的结构示意图；

图3是本实用新型光纤探头的结构示意图；

图4是指示剂在甲苯中的激发光谱和吸收光谱示意图。

图中：1—光纤探头，2—Y字形光纤，3—光电接口模块，4—数字信号处理模块，5—计算机，6—敏感膜，7—数模转换模块，8—第一低通滤波器，9—第二低通滤波器，10—模数转换模块，31—第一带通滤光片，32—电光转换电路，33—第二带通滤光片，34—光电转换电路，41—DDS波形产生器，42—矢量正交数字锁相放大器，61—多聚物层，62—指示剂层，63—聚氨酯水凝胶层，64—指示剂。

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述。