[发明专利]屏障接触介质在经皮使用的化学-化学-光学传感器中的应用

说明书

本发明涉及用于经皮测量气体浓度的化学‑光学传感器单元，所述化学‑光学传感器单元包括：至少一个感测层，适于用预定辐射照射；和至少一个透气层，其临近所述至少一个感测层的一侧，适于使浓度待测的气体朝着所述感测层的方向通过所述透气层；其中所述化学‑光学传感器单元适于与透气层和皮肤之间的接触介质协作，其中所述接触介质包含屏障层，所述屏障层透气但不透水和离子；其中所述化学‑光学传感器单元适于测量所述至少一个感测层的光学响应，所述至少一个感测层的光学响应取决于所述气体的浓度。本发明也涉及包括这样的化学‑光学传感器的系统，以及用于调节测量气体浓度的化学‑光学传感器单元的方法，和由此可获得的经调节的传感器。

技术领域

本发明涉及用于经皮测量气体浓度的化学-光学传感器单元，包括：至少一个感测层，适于用预定辐射照射；和至少一个透气层，其临近所述至少一个感测层的一侧，适于使浓度待测的气体朝着所述感测层的方向通过所述透气层；其中所述化学-光学传感器单元适于与所述透气层和皮肤之间的接触介质协作，其中所述接触介质包含屏障层，所述屏障层透气但不透水和离子；并且并且其中所述化学-光学传感器单元适于测量所述至少一个感测层的光学响应，所述至少一个感测层的光学响应取决于所述气体的浓度。本发明也涉及包括这样的化学-光学传感器的系统，以及用于调节测量气体浓度的化学-光学传感器单元的方法，和由此可获得的经调节的传感器。

背景技术

神经肌肉疾病、慢性阻塞性肺病(COPD)和肥胖型肺换气不足患者经常患慢性呼吸衰竭。所述患者需要在家定期治疗他们的呼吸衰竭。通过氧气治疗低血氧患者(通常无通气机支持)，而使用环境空气的有创通气(ventilation)(IV)和无创通气(NIV)的治疗帮助高碳酸血患者的高二氧化碳(CO₂)血液气体水平回归至可接受水平。夜间NIV期间，通过测量基线以及动脉氧气和二氧化碳水平的趋势检查通气的效力。

动脉血液气体测量构成金标准。在家开始通气治疗之前，患者留在医院以优化通气设置并监测动脉血液气体值。根据疾病严重性和稳定性，患者必须或多或少地定期返回医院检查。呼吸科护士也可以拜访在家患者，以检查通气机，并安装实现血液气体分压的无创监测的装备。在家里，通常在夜间监测血液气体水平，并且将数据与通气机和呼吸数据一起存储，用于以后在医院进行分析。

无创血氧监测的现有技术是通过测量动脉血氧饱和度，其经由氧离解曲线与氧分压相关。血氧饱和仪(SpO₂)是用于无创监测患者内动脉氧气饱和度的光学方法，并且已成为临床实践中最常用的技术之一。脉搏血氧饱和仪是一种合理低成本的技术，并且容易使用。其为用于家庭血氧监测的优选方法。

CO₂分压无创监测的现有技术是借助于二氧化碳图或通过经皮CO₂(PtcCO₂)监测。对于具有健康肺部的插管患者，通过二氧化碳图获得的潮气末CO₂(etCO₂)值提供对动脉CO₂值的良好指示。然而，在面罩与面部之间经常存在漏气且患者有严重呼吸疾病的无创通气的情况中，二氧化碳图通常不是可靠的方法。在大多数医院中，使用用于趋势监测的二氧化碳图与动脉血样品分析的组合，以获得偶然精确值(occasional accurate value)。

经皮CO₂监测不受漏气和呼吸疾病干扰，但需要训练有素的人员以获得可靠的数值，并且因成人间皮肤性质的差异而表现出一些不准确性。尽管家用CO₂血液气体监测对于接受通气的患者是高度可靠的，但其使用频率不如血氧饱和仪。

目前经皮CO₂传感器都是基于40年之久的概念：(i)恒温控制的加热器，以增加血液灌注和皮肤的透气性；(ii)皮肤与传感器膜之间的流体层；(iii)覆盖传感器的透气膜；(iv)膜与传感器之间的电解质溶液；(v)包括电化学pH传感器和参比电极的传感器；以及(v)补偿温度效应和皮肤代谢的算法。