[发明专利]二氧化碳分压的无创伤性光学测定

权利要求书

1.一种用于无创伤性测量人类皮肤中CO₂分压(pCO₂)的传感器，包括；

-外壳，

-气体测量室，所述气体测量室用于测量气体，

-至少一个通气管，所述通气管用于将透过皮肤扩散出的气体连通至所述气体测量室，

-宽带光源，所述宽带光源将光传输至所述气体测量室中，

-检测器系统，所述检测器系统包括用于检测从所述光源传输通过所述气体测量室的光的第一光电检测器和第二光电检测器，

-其中所述第一光电检测器检测其中CO₂吸收光的波长处的光，

-所述传感器的特征在于，所述第二光电检测器通过测量其中没有气体吸收光的自由谱带中的光而充当零参考检测器。

2.根据权利要求1所述的传感器，其中所述自由谱带以3.9μm为中心。

3.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中所述气体测量室具有诸如金、银或铝的反射材料的内表面，从而形成反射管。

4.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中所述反射管的粗糙度小于被待测定气体吸收的光的波长的1/4，优选地小于所述波长的1/8。

5.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，还具有：分束器，诸如反射棱镜或反射光栅，用于将来自所述聚光透镜的光在所述传感器的所述光电检测器之间分束。

6.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中所述测量室具有两个相对的开口，其中所述第一开口由所述光源封闭，并且所述第二开口由所述检测器系统封闭，从而在所述光源和所述检测器系统之间提供直线。

7.根据权利要求6所述的传感器，其中用于将透过皮肤扩散出的气体连通至所述气体测量室的所述至少一个通气管垂直于所述气体测量室。

8.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中所述光源是发光二极管。

9.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中所述光源是红外光源。

10.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中信号处理器连接至所述光电检测器。

11.根据权利要求8所述的传感器，其中所述第二光电检测器在反馈回路中通过所述信号处理器连接至所述光源，用于根据在所述第二光电检测器处接收的光的量来自动校准所述光源。

12.根据权利要求10或11所述的传感器，其中所述信号处理器基于在所述第一光电检测器和所述第二光电检测器处接收的信号之间的差值来计算所述CO₂分压。

13.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中所述气体测量室和所述至少一个通气管的总体积不超过2μL。

14.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中所述第一光电检测器具有以4.26μm为中心的带通滤波器。

15.一种通过如下计算人类皮肤中CO₂分压的方法：

-用宽带光源照射气体测量室中的CO₂气体样品，

-通过第一光电检测器和第二光电检测器检测传输通过所述气体测量室的光，其中所述第一光电检测器检测其中CO₂吸收光的波长处的光，并且其中所述第二光电检测器检测其中没有气体吸收光的自由谱带中的光，以及

-基于在所述第一光电检测器和所述第二光电检测器处接收的信号之间的差值借助信号处理器计算所述CO₂分压。