[发明专利]光学探头及其制造方法

说明书

本发明涉及一种侵入性测定血液参数用的光学探头的制造方法，所述光学探头具有至少一个对血气参数（例如氧分压pO₂或二氧化碳分压pCO₂）敏感的传感器和至少另一个对血液的pH值敏感的传感器，所述诸传感器具有一些选择性薄膜，此外所述光学探头还具有一至少部分覆盖所述传感器并用胶固定在所述传感器上的外壳。

侵入性测定血液参数用的探头一般由至少一个传感器组成，传感器包括一根光纤，光纤的终端是一个含染剂的凝胶区。染剂的光密度或其它光学参数随待测定的血液参数（例如pH值）的不同而异。含染剂的凝胶的另一端配置有一个反射器。光纤的所述端部、凝胶和反射器都包在一个半渗透性的包层（例如在pH传感器的情况下是个氢离子可渗透的包层）中，使凝胶固定就位。

来自光纤的光透过含染剂的凝胶，为所述反射器所反射，再次透过凝胶，然后通过光纤被传送到一适当的检测器中，由检测器测定由染剂所引起的光衰减程度或其它光学参数的变化。这种衰减或变化是待测定的血液参数的函数，而光的衰减、吸收或其它光学参数的变化与血液参数之间的关系则是众所周知的。

这类探头可以插入病人的动脉中来测定各种血液参数，例如pH、pO₂或pCO₂，这视所使用的染剂而定。

有关用光纤测定pH值更为详细的情况可参看在1980年5月的《生物力学工程杂志》（Journal    of    Biomechanical    Engineering》第141页以后发表的题为《生理学上使用的微型光纤pH传感器》的文章。

当前研制探头的一个主要目标是将一个以上的传感器组合在单个探头中。其原因是不想使病人因其动脉中插入各种各样的探头而变得过度紧张。这种组合式或多传感器探头可以包括（例如）pH传感器、pO₂传感器pCO₂传感器和/或诸如金属丝之类的稳定元件。

探头是多传感器探头时，各传感器必须以机械方式加以耦合。这可采用一层外壳来实现机械耦合：外壳覆盖住探头的前端，且适当冲有一些孔眼，以便使离子（传感器是pH传感器时）或气体分子（传感器是pO₂或pCO₂传感器时）到达传感器具渗透性的包层，并将其传送和扩散入含染剂的凝胶中。所述外壳必须用胶或粘接剂加以固定。

制造这类探头时存在着一个严重的缺点：即往传感器上涂胶时，胶往往会沿传感器移动或蠕动，从而覆盖着选择性薄膜，即含染剂凝胶区中具渗透性的包层的扩散区。结果离子或气体分子不能或几乎不能到达选择性薄膜。这类探头不是不灵敏就是时间常数极大，在半个小时或更长的范围内，因而使其不合用。

本发明的一个主要目的是提出一种制造光学探头的方法，这种方法确保离子和/或气体分子能够到达相应的传感器，并确保探头具有足够的机械稳定性。

根据本发明，上述课题是通过下列制造工序加以解决的：

（1）将外壳安置在大致上水平的位置;

（2）将各传感器插入外壳内，使得：

（2.1）pH传感器处在上部位置，而

（2.2）血气传感器则安置在pH传感器下面;

（3）往外壳中灌入凝固状态下允许气体分子扩散的一种胶。

根据所提出的方法，将外壳固定到各传感器上是采用能让气体分子通过或渗透的一种胶。这种胶是通过外壳上的其中一个孔口或借助于负压通过管状元件灌入外壳中的。在外壳中，pH传感器安置在上部位置， 其它传感器则安置在pH传感器下面。这样，胶就会完全盖住血气传感器（例如pO₂或pCO₂传感器），同时只盖住pH传感器的底部。于是胶不会在pH传感器顶部蠕动，这是本发明的一个重要发现。因此pH传感器的顶部不被胶盖住，而其下部则分别固定到其它传感器以及外壳上。这是一个重要的特点，因为一方面必须把pH传感器牢靠固定到外壳上，另一方面必须使氢离子能到达pH传感器具渗透性的包层和扩散区。我们发现，在pH传感器下侧的胶几乎不影响传感器的响应时间或灵敏度;相反，如所谈过的那样，将传感器的下侧加以固定具有若干优点，这即将在下面谈到。

本发明的另一个方面是所述胶使气体分子能到达血气传感器（例如对血液的氧分压pO₂或二氧化碳分压pCO₂敏感的传感器）上。因此这些传感器可以完全埋置在胶中，从而确保机械稳定性。