[发明专利]光纤装置

说明书

本发明涉及一种光纤装置，用于向其第一端传输入射光信号，并向第二端传输返回的光信号，该返回的光信号指示出第一端所在位置周围物质的特性。更具体地讲，本发明涉及一种插入在待分析液体中以测量该液体特性的光纤。

已知的利用光纤来传输表示出液体特性的光的传感系统通常有一个与光缆末端连接的腔。该腔一般包括一个或几个与待分析液体相配合的感受器点。腔的内部通常由能选择性地渗透的隔膜与液体隔开。这种隔膜被设计成允许特定的（即要分析的）液体进入腔的内部，而排斥其它所有不需要的部分。已知传感系统的例子见于美国专利4，357，106;4，344，438和参考31，879。

所述类型的已知传感系统存在的一个问题是与光缆末端连接的腔的结构易出故障。由于这种已知的腔是作为一种外部附件位于光缆的末端，因此是很容易损坏的。对光缆装卸的任何不慎都很容易损坏该腔。

已知的传感系统的另一个问题是很难将该腔与光缆的末端牢固地连接起来。许多传感系统被设计成用作插入人体血管的导管。作为导管使用就要求腔非常小，要把如此小的腔连接到小的光缆上是非常困难的。此外，固定连接方面的故障会导致腔与光纤分离，这显然会产生一系列问题。

本发明的一个目的是提供一种光纤装置，该装置向其第一端传输入射光信号，并向其第二端传输表示出所含液体特性的返回光信号，从而克服了先有技术的缺陷。

本发明的另一个目的是提供一种反应腔不需要与光缆末端连接的光纤装置，从而消除了任何损害该腔的可能性。

本发明的再一个目的是提供一种能消除有关腔与光缆末端连接这类问题的光纤装置。

根据本发明，提供了一个用于把入射光信号传输到位于液体内部的该装置的第一端的光纤装置。该装置还把返回信号送到位于液体外面的第二端。该返回信号表示出所含液体的特性。该装置包括一个在其第一端上形成有孔的能传输光的光缆。一个反应元件完全被插入在光缆末端的孔中。反应元件与待分析的液体反应，使返回的信号与入射光相比较改变了性质，从而使返回光表示出液体的特性。

在本发明的一些最佳实施例中，光缆的第一端可涂上一层有选择性的或高反射性的材料。采用反射涂层的一个优点是能使更多的入射光被反射通过反应元件并传输到光缆的第二端。

还是在本发明的一些最佳实施例中，光缆的整个表面基本上被涂上一层保护层。采用保护层的一个优点是能使光缆更好地适用于作导管来插入到人体的血管中。保护层的另一个优点是有助于防止光从光缆中失散，从而使更多的光通过光缆传输。

还是在本发明的一些最佳实施例中，光缆末端的孔是采用诸如激光加工，微型打孔或用化学蚀刻这类快速和精确的方法来形成的。这类形成孔的方法的一个优点是孔能被精确地形成。这类方法的另一个优点是许多光缆能这样连续地形成，并得到同样的规格，这样可使光缆能大批量生产。

还是在本发明的最佳实施例中，反应元件包括可与配合体模拟配合的用于所关心的配合体的特定耦合介质（例如抗体）。例如，配合体模拟可包括带有荧光基质的配合体标记，从而当配合体模拟被耦合到特定的耦合介质时，使所述标记出现量子产额（quantum    yield）变化。在非 标记配合体的情况下（由被分析的液体提供），配合体模拟被从特殊的耦合介质中挤开，结果引起发射强度的变化。

本发明的一个特点是反应元件被整个地容纳在光缆操作端的孔中。这种特点的一个优点是反应元件受到保护，从而避免了与外部异物接触而可能造成的破坏。该特点的另一个优点是光缆在其整个长度上具有均匀的直径。反应元件并不被固定在光缆的外表面，因此在传感端上并不产生直径增大区域。这就允许把光缆整个地容纳在一个光滑的生物相容的涂层内，从而减少了用其它方法时可能出现的凝血酶形成的可能性。这使光缆能更方便地作为（尤其在细小尺寸的血管中的）导管来使用。

在本发明的一个实施例中，光缆的第一端是平面，该平面与光缆的纵轴垂直，孔轴向地向光缆内延伸，并和光缆的外圆周同轴。但是，本发明的装置无论是孔或是光缆第一端均不限于这种结构。

例如，孔相对于光缆的外表面并不需要径向或轴向对称。这样，孔可在光缆的第一端上形成，以使其并不是集中地位于第一端面上，而且孔可和光缆的纵轴成一个角度地向内延伸。同样，在光缆的第一端上可形成多于一个的孔，每个孔中置有不同的反应元件。

光缆的第一端也可以是平面，该平面与光缆的纵轴不成90°角。在这种结构中，孔可在第一端，同时孔的轴可与光缆的纵轴平行;或孔可在光缆接近第一端的外表面上，同时其轴与光缆的纵轴垂直。孔也可以是呈环状的、在光缆接近第一端的外表面上圆周地延伸的槽。