CN101677766A - 传感器系统以及和传感器系统使用的采样单元组件 - Google Patents

传感器系统以及和传感器系统使用的采样单元组件 Download PDF

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Abstract

提供了检测气态化学物质的传感器系统，其包括保持容积至多为20mm的采样室的光学采样单元(2)、光发射器(3)和光接收器(4)。采样单元适合于光束(5)空间自由地、单一的单模地传播。对于该传感器系统，通过消除干涉噪声而获得了高的灵敏度。

Description

传感器系统以及和传感器系统使用的采样单元组件
技术领域
本发明涉及传感器系统以及和传感器系统使用的采样单元组件。
背景技术
在化学、生物和生理的各种领域中，广泛采用用于测量试验流体的参数的传感器。
该领域之一是血液气体(blood gas)监测。动脉血液气体参数的测量是监测危重患者的必需部分。尽管分析动脉血液样品被认为是确定患者的血液气体状态的最精确的方法，但是由这样的精确测量提供的信息仅反映样品采集时的情形。由于血液气体值在某些临床条件下可以迅速变化，特别是对于呼吸或者心肺状态不稳定的患者，要求进行频繁甚至连续的血液气体参数监测，以为患者提供最佳的护理。
对这种类型的监测的需求已经促进了几个评估血液气体参数的介入和非介入方法的发展。其中，经由皮肤(transcutaneous)监测血液气体是如今仅有的允许同时测量氧气和二氧化碳的分压的非介入技术。该方法的独特特征是提供人体经由心肺系统给组织传输氧气并去除二氧化碳的能力的即时信息。
优选地，传感器应当具有高的灵敏度，即检测和区别真实参数信号与错误信号的能力。传感器的灵敏度涉及对样品体积(sample volume)的要求和响应时间。对于大的样品体积，灵敏度可能高，而响应时间也长。对于小的样品体积，可以减少响应时间，而传感器的灵敏度也下降。另一方面，在很多情况下，根本得不到大的样品体积。
对于小的样品体积，可以参考Pandraud，G等人的文章(Pandraud，G.et al.in″Sensors and actuators B″，Chemical 85(2000)p.158-162)，其中揭示了用于液体样品分析的传感器系统。该传感器系统基于：运用Lambert-Beer定律作为读出原理的以检测介质的光吸收为重点的渐逝波传感，以及用于采样单元的构造和微型化的微流体(micro-fluidic)直接结合。得到的样品单元的体积约为0.8mm3，很适合小体积分析。
然而，对于很多应用，需要测量的分析物可能处于气态相，如血液气体监测的情况。这增加了对灵敏度的要求，因为与液体或者固体样品相比气体样品的样品密度比较低。
在GB 2219656中，描述了分析气体样品的检测原理，其是采用准直光束和回复反射器(retro-reflector)的连续信号(DC)检测。在经由进入光纤返回之前，光束在气体内相互作用超过两倍的单元长度，该单元长度定义为准直仪与反射器之间的距离。然而，由于光返回到进入光纤，所以向前传播的模式与向后传播的模式发生干扰，并且产生谐振信号(干涉噪声)，这将降低系统性能。
US6,599,253中描述的呼吸气体分析器适合于红外光谱监测病人的呼吸气体。分析器可以检测样品体积在1000mm3量级的气体，对应于人类呼吸气流监测的要求。然而，为了高频率或者连续的血液气体监测，采样体积比实际得到的气体体积高数十倍，即在mm3的范围内。
在经由皮肤的血液气体传感的具体领域中，对传感器系统的要求是：(1)在短的响应时间内根据气体渗透和扩散来获取气体浓度；(2)以小的体积实现高灵敏度和高选择性；(3)获取血液气体的局部浓度和(4)以实时监测的方式执行(1)-(3)。
通过1993年引入MicroGas 7650，引入了新一代经由皮肤的监测器。该传感器包括Clark型pO2传感器和Severinghaus型pCO2传感器的基本元件。通过确定电解质的pH值来电位滴定(potentiometrically)测量pCO2。pH值的改变与pCO2改变的对数成比例。通过测量微型pH玻璃电极与Ag/AgCI参考电极之间的电势来确定pH值。
然而，尽管迄今已经提出了小体积气体检测的传感器系统，例如渗透气体，但是仍然需要结合高灵敏度、低样品体积和短响应时间的传感器系统。还优选不用校准的操作，即仅在制造期间校准。
发明内容
因此，在本发明的一个方面中，提供检测介质中的气态化学物质的传感器系统，其包括：光学采样单元，保持容积至多为20mm3的采样室，用以接收包括化学物质的样品；光发射器，用于产生光束，并且使光束耦合进入采样单元以在采样单元内沿着光束的光学路径空间自由地传播并与保持在采样室中的样品相互作用；以及光接收器，检测来自采样单元的光束并且产生反映样品的化学物质的输出信号，该传感器系统的特征在于，光束通过单一的单模传播来传播。
本传感器系统仅需要样品体积非常小的气体。此外，其提供简单的操作，并且与例如WO 03/023374中描述的基于渐逝波传感的传感器技术相比具有高的灵敏度。
本发明的传感器系统提供精确的操作，因为光学测量原理是基于检测的化学物质的物理特性。不涉及化学反应。
在经由皮肤的血液气体监测领域中，通过以预先校准且易于使用的监测系统非介入地测量动脉pCO2，传感器系统允许频繁或甚至连续地监测病人通气(ventilation)。因此，先前可用的系统是基于电化学原理，需要频繁地再校准并从而必须包括校准单元，而新的系统利用光学技术通过小的光学采样单元中的光学装置在经由皮肤的传感器的表面处检测化学物质，优选利用调制光谱的技术。传感器优选在工厂预先校准并且没有任何偏离。
然而，应当理解的是，除了经由皮肤的应用外，传感器系统可以在很多技术领域内用于监测化学物质，包括其它临床领域、化学和食品工业、生物降解以及监测环境参数。因此，它可以应用于化学、生物学、生理学、气体分析学、气体安全性、气体产生和微结构处理的检测、汽车、环境、生物和食品工业以及气液层析的各种领域。
本发明的传感器系统允许操作者测量渗透的气体和非常小的气流。例如，每分钟几微升的气体可以以分钟范围的响应时间来测量，这是非常小的气流渗出病人皮肤进行经由皮肤的血液气体监测的情况。该系统可以确定气体浓度，被应用在介质上，即应用在界面处(例如，用包围的粘合剂粘合在人的皮肤上，内置在生物反应器壁上，在薄片上以表征其气体扩散特性)，或者被直接应用在介质内，即用作探针(例如，在人的胃里进行胃部气体分析，在生物反应器内的不同深度处进行生物降解监测)。
在本系统可能测量的所有化学物质和同位素中，最常规的目标化学物质的非完全列表包括CO2、O2、H2O、NO2、C2H4、NH3、CO、HBr、HF、C2H2、H2S、HI、CH4、HCN、NO、SO2、HCHO、N2O、HCI、NO3和CH3COCH3(丙酮)。在药物应用的领域中，尤其关心CO2、O2、H2O、CO、麻醉气体、N2O和丙酮。
正如这里所采用的，词语“光学采样单元”是指保持由光学装置分析的样品的物体。应当理解的是，词语“单元”涉及该单元内的任何采样室以及该采样单元的主体。正如这里进一步采用的，词语“采样室”是指采样单元内用于接收包括化学物质的样品的腔室。采样室具有一定的容积，并且可以是空的，或者它可以填充有多孔材料以使其不妨碍气体样品的扩散，然而，这反过来减少了采样室中气体可以使用的容积。
根据本发明，采样室的容积至多为20mm3。
应当理解的是，光束传播可以发生在采样室以及光学采样单元的主体内。还应当理解的是，与任何的波导传播(波导芯或者覆层基于具有比自由空气或者气体高的折射系数的固态相体材料)相反，这样的传播被认为是空间自由的传播。因此，对于波导传播，通过其渐逝波实现传感，该渐逝波是非传播的波，通常以垂直于传播方向的指数衰减来定义，但是本发明的光束传播是通过其传播方向内的传播波来执行传感。
因此，正如这里所采用的，词语“空间自由的传播”是指光在采样室的气态相内、采样室的任何多孔材料内或者采样单元的主体内传播，而不是像现有技术(如WO03/023374)所描述的在任何类型的固态波导内传播。
词语“光发射器”是指提供、产生、整形光束并将光束传输到采样单元中的任何装置。因此，光发射器包括光源、光源控制器、诸如光纤的光传输器、透镜、准直仪和分束器。
词语“光束的光学路径”应当理解为光束在光学采样单元内的传播路径。传播可以发生在采样室的气态相内、采样室的任何多孔材料内以及光学采样单元的主体内。然而，应当理解的是，气态样品仅发生在采样室的气态相内，而不是采样单元的主体内，从而光束与化学物质之间的相互作用呈现为仅沿着光束光学路径的一部分。
词语“光接收器”是指接收、传输和转换来自采样单元的光束的装置。因此，光接收器包括光检测器、光传输器(例如，光纤)、转换器(例如，滤光器、模拟和/或数字电子设备、微控制器、信号分析/配合、归一化处理、校准算法、安全控制器、通讯控制器)和放大器。
根据本发明，光束通过单一的单模传播(single monomodal propagation)来进行传播。
“单模传播(monomodal propagation)”是指各光学模式之间没有相互作用或干涉的光束传播。因此，“单模传播”确保沿着光学系统只有一个光学模式传播，或者在多个光学模式传播的情况下，每个模式传播与其本身或者任何其它传播模式没有干扰。例如，围绕光束的采样室应当保持传播的单模，并且在空间自由的传播模式转换为几个模式的点上不扰动光束，否则将发生干涉和寄生噪声。
应当强调的是，正交取向的偏振模式彼此不干扰，并且会贯穿系统传播，而不产生寄生噪声或者干涉噪声。
应当注意的是，光束的单模传播沿着整个光束光学路径发生，即在采样单元内发生。然而，优选光束传播在光发射器以及光接收器内也是单模的，并且这样从光源经由诸如波导的任何光传输器到达光检测器。
“单一的传播(single propagation)”是指光束仅向前传播，不发生光束的反射、折射、衍射或者散射，或者不与光束本身干涉。
典型地，被认为是寄生噪声的主要来源的标准具条纹(etalon fringe)来自于将光束叠加在其本身上的局部背反射以及与它的干扰。对于本发明，整个系统，特别是采样单元适合于光束的形状、光束的截面及光束光学路径，以为了实现高性能传感器系统的单一的单模传播。例如，采样室的形状可以根据由光发射器整形的高斯光束来制作，以使得可以忽略扰动的发生。
实际上，优选通过选择窄带光发射器来提供单模传播，如分布反馈(DFB)激光二极管、垂直腔面发射激光器(VCSEL)和量子级联激光器，从而提供单一的纵向模式。
本发明的单一的单模传播保证最大可能地减少任何类型的寄生噪声，寄生噪声来源于折射系数不连续、模式间干涉、光束传播扰动、光束局部散射等。如果光束保持单模并且从(沿着)光发射器到(沿着)光接收器传播一个信号时间，则可以实现这样的噪声减少。
应当理解的是，特别是对于本发明的小采样体积，单一的单模传播是必须的，以为了减少任何类型的寄生噪声并从而提供传感器系统的高灵敏度。
在空间自由传播的情况下，优选通过选择Helmoltz方程的零级模式来提供单模传播，其一般的解法通过Hermite-Gauss、Laguerre-Gauss和高斯束接近的Bessel强度分布而描述在Saleh et Teich的文章(1991，ISBN0-471-83965-5，81、100和104页)中。实际上，为了获得单模传播，优选选择窄带宽的光源，即带宽应当比气体吸收线窄，并且优选为单一的纵向模式。
关于采样体积，在Applied Optics，June 2002，vol.41，no.18的“Tunablediode laser absorption spectroscopy in coiled hollow optical waveguides”中，Fetzer揭示了传感系统具有每分钟60cm3的流速。该系统具有短的响应时间。该系统基于Φ＝1mm且长度约为4m的中空光纤，对应于约4cm3的采样室容积。根据Fetzer的公开，该系统的采样体积可以减小到50mm3(Φ＝0.25mm，长度为1m)，然而，而没有超越那个数字。这样，该系统可能适合于呼吸分析，而不能用于经由皮肤的血液气体监测，其需要mm3范围内的体积以及仅与气体扩散有关的传输。本发明通过将采样体积减少到20mm3以下而解决了该问题，其使得在短的响应时间内达到气体浓度平衡。例如，对于皮肤移植的氧化监视的应用，要求局部感应渗透通过皮肤的血液气体并显示移植成功。在此情况下，通过皮肤的血液气流被皮肤扩散限制，并且任何大于20mm3的采样体积都会将响应时间增加到该应用不可接受的水平。
根据本发明的优选实施例，采样室的容积为至多5mm3。
本发明的传感器系统的主要应用是婴儿或者成人的连续血液气体监测。这样的通气确定(ventilation determination)要求小于1分钟的短的响应时间，以避免任何的大脑损伤(血氧不足或者血酸过多)，例如，在心肺失调的情况下。在本发明的优选实施例中，通过将采样体积限定到小于5mm3以使得在所要求的短的响应时间内实现气体浓度平衡，解决了该问题。这样比较小的采样体积可以以至少两种方式实现：使采样室适合于所发射的光束的形状，从而采样单元不扰动光束；或者使采样单元适合，从而光束被引导，但是仍然在自由的空间中传播。
根据本发明的另一个优选实施例，采样室的容积为至多0.5mm3。
在本发明的传感器系统的应用中，生物降解的监测和控制要求极小的采样体积，低于或者在0.5mm3的量级。这样低的采样体积允许实时分解并继而连续控制生物反应器基板和氧气供应以实现最佳降解速度。
例如，在Journal of Polymers and the Environment，vol.9，no.1，January2002的“A New Test Method for Determining Biodegradation of Plastic MaterialUnder Controlled Aerobic Conditions in a Soil-Simulation Solid Environment”中，Grima揭示了纤维素在土壤中的降解，从400cm3的基板体积提供10mm3/min(20μg/min)的CO2。假定立体基板的总表面积为326em2，则得到的气体渗透率为0.03mm3/(min cm2)。因此，将本发明该实施例的传感器连接到这样的纤维素生物反应器并具有15cm2的感应面积，0.5mm3的采样体积对应于本传感器系统的小于60秒的响应时间，这对于生物降解监测和控制是可以接受的。降解监测通常采用的昂贵的质谱仪或者液相色谱法不能实现这样短的响应时间。
对于本发明，采样室(或者其一部分)的设计优选适合于光束路径以及沿着该路径的光束截面，以优化采样室容积(以及相应的系统响应时间)而不扰动光束。“不扰动光束”是指产生寄生噪声(干涉噪声)的光束扰动与所要求的传感器系统性能(例如，分辨率、稳定性和精确度)相比可以忽略。例如，为了这样的适合，可以使用高斯光束方程。
在本发明的优选实施例中，优选以化学和/或光学活性涂层涂覆采样室的内表面。化学涂层可以催化某些将化学物质转换为另一种化学物质的化学反应，该另一种化学物质可能比第一种化学物质更易于检测。光学涂层可以帮助引导或者整形光束，或者用于减少干扰/寄生噪声。
在本发明的优选实施例中，传感器系统包括光束在其中传播的引导结构。
正如这里所使用的，词语“引导结构”是指用来引导光束在采样单元内且可选地在采样单元外空间自由地传播，以限制光束的伸展并且可能延长光束与化学物质之间的相互作用长度。相反地，WO03/023374中揭示的波导基于多种固相材料的芯或覆层，其大部分引导光在固态材料内传播，而不是在气态相中，即不是在该引导结构所指的自由空间中。
对于引导结构，可以作为窄带宽光源的替代方式提供光束的单模传播。因此，引导结构的尺寸可以选择为促进光束的单模传播。
因此，对于引导结构的具体几何形状，单模传播取决于数值比D/λ，其中D是引导结构的特征尺寸，λ是所施加的光束的波长。
因此，对于特征尺寸为“Dmirror”的矩形面镜引导结构，应当满足Dmirror/λ＜(π)0.5，以便具有单模的传播。在上下文中，应当理解的是，“面镜引导结构”是具有类似于金涂层的反射内表面的结构。
另外，对于具有芯和电介质覆层、特征尺寸“Ddielectric”和限定为(n1 2-n2 2)0.5(其中n1和n2分别表示电介质芯和电介质覆层的折射系数)的数值孔径NA的矩形电介质引导结构，应当满足Ddielectric/λ＜1/(π0.5*NA)，以便具有单模的传播。在上下文中，应当理解的是，“电介质引导结构”是由电介质制成的结构，具有显示出不同折射系数的电介质芯和电介质覆层。
此外，对于具有直径Dcircular和数值孔径NAcircular的圆形电介质引导结构，应当满足Dcircular/λ＜2.405/(π*NAcircular)，以便具有单模的传播。
通常，特征尺寸“D”可以看作引导结构截面的较长尺寸，即矩形的长边。因此，如果相对于较长尺寸发生单模传播，则也会相对于较短尺寸发生。另一方面，如果相对于较短尺寸不发生单模传播，则根本就不发生单模传播。
可以对许多现有技术的装置的特征尺寸“D”进行评估。通过这样的评估，可以确定任何截面的较短尺寸。
因此，Lambrecht(Lambrecht，A.et al，″Miniature infrared gas sensors usingphotonic crystals″，Proc.of SPIE，vol.6480，p.68400D-1-68400D10，February2007)揭示了基于光子结晶的红外气体传感器，其呈现了特征尺寸(部分)为400μm的采样体积。采用4.24μm波长的热源，D/λ值在100(400μm/4.24μm)的范围，反映了高度的多模式，并从而不是单模传播。
另外，与气体吸收线相比，Lambrecht采用的热源提供了宽的带宽。这也反映了得到的多模式传播。
Ritari(Ritari，T.et al，″Gas sensing using air-guiding photonic bandgapfibers″，OPTICS EXPRESS，vol.12(17)，p.4080-4087，August 2004)揭示了具有特征尺寸D为10μm的采样体积(真空室)的气体传感器。对于1.5μm的波长，D/λ值在7(10μm/1.5μm)的范围。D/λ值显示出了真空室内的多模式传播。此外，应当注意的是，Ritari在真空室与检测器之间采用多模式光纤。因此，对于该结构，Ritari没有在从光源到检测器的整个光学路径上提供单模传播。
Kozodoy(Kozodoy，R.et al，″Small-Bore Hollow Waveguide InfraredAbsorption Cells for Gas Sensing″，Applied Spectroscopy，vol.50(3)，p.415-7，March 1996)揭示了具有特征尺寸D为250μm的采样体积的气体传感器。对于来自热源的4.26μm的波长，D/λ值在60(250μm/4.26μm)的范围。D/λ值与宽带宽的热源反映出得到的多模式传播。
对于Kong(Kong Fanliang and Depeursinge，C.，Optical sensor fortranscutaneous CO2 measurement：Design principle and feasibility study″，Chinese Journal of Biomedical Engineering，vol.11(3)，p.186-198，September1992)，同样考虑应用50(200μm/4.2μm)范围的D/λ值。因此，D/λ值与宽带宽的热源反映出得到的多模式传播。
Fetzer参考上述内容，揭示了Φ＝0.25mm的采样体积以及作为光源的波长为1.5μm的分布反馈激光器。从而，Fetzer系统的D/λ值在150(250μm/1.5μm)的范围。因此，即使Fetzer的激光器为窄带宽的类型并且曾经可以应用于适当的单模传播，但是D/λ值反映出多模式的传播运行。
因此，这些参考文献没有揭示本发明的单模传播。
优选地，采样单元包括引导结构，该引导结构全部或者至少部分地设置在采样单元内。
应当理解的是，根据本发明，引导结构也可以延伸出采样单元。因此，引导结构可以延伸在光发射器的方向上，即，引导结构可以在采样单元的入口或者其之前引导光束。另外，引导结构可以延伸在光接收器的方向上，即，引导结构可以在采样单元的出口或者其之后引导光束。因此，例如，可以通过粘合或者拼接(splice)而将引导结构连接到光发射器和/或光接收器。
引导结构可以是任何截面的任何管状装置，无论是圆形、矩形还是椭圆形，只要至少显示局部反射的内表面。词语“局部反射”是指引导结构适合于使光束以这样的方式传播：在沿着引导结构的传播过程中少于100％的光强被损耗掉。引导结构的局部反射性典型地通过具有光滑的表面来提供。“光滑表面”应当理解为明显小于光波长的任何表面结构(包括任何表面多孔性)，从而相对于这样的表面结构或者多孔性很少或者不发生光束的散射。
另一方面，应当理解的是，引导结构事实上可以是多孔的，以便允许化学物质扩散通过引导结构的表面。因此，典型的实施方式是采用具有光滑内表面的微型金管以实现长的相互作用长度，这改善了系统灵敏度并减少了采样体积以提供短的响应时间。优选地，引导结构选自管(毛细管)、中空光纤、多孔光纤和光子带隙装置的组。然而，应当理解的是，引导结构的任何多孔性都在分子水平，即比传感器系统的光波长小几个量级。
在具体的实施例中，中空光纤和中空光子晶体光纤(中空PCF)用于沿着引导结构的空间自由传播，其中高达甚至多于95％的光在中空中传播。通过传播波来实现由这样的光纤执行的传感。
备选地，引导结构对于气态化学物质是无孔的。
在大多数情况下，引导结构是化学惰性的，例如，如上所述的金管。然而，在本发明的优选实施例中，其可以涂覆有化学和/或光学活性涂层。化学涂层可以催化某些将化学物质转换成另一种化学物质的化学反应，该另一种化学物质可以比第一种化学物质更易于检测。光学涂层可以与化学物质相互作用，以产生可检测的输出信号。
在本发明的优选实施例中，引导结构接收气体样品。因此，由于引导结构至少部分地设置在采样单元内，它延伸通过采样室，所以引导结构可以是接收气体样品的样品单元的一部分。如此设置引导结构进一步减少了采样室的容积以及适当检测化学物质所需的响应时间。
在本发明的一个实施例中，引导结构是直的。这样直的引导结构提供最小的采样室容积，并且可以用于高灵敏度且易于检测化学物质的传感器系统。
在本发明的另一个实施例中，引导结构是弯曲的、卷绕的、折叠的、U形的或者螺旋形的。通过这样的引导结构，光束的光学路径被延伸且仍然将采样室的容积和整个样品单元的容积保持在低的水平。延伸的光束光学路径改善了系统的灵敏度，并且从而可以施加更少的可检测的化学物质。
为了获得单模的传播，并继而最佳地减少干涉噪声，优选地，光源选自窄带宽的光源，即与气体吸收线相比带宽应当较窄。
因此，在本发明的优选实施例中，光发射器是窄带光发射器，优选地选自分布反馈激光二极管、垂直腔面发射激光器和量子级联激光器的组。
带宽与气态化学物质的相关吸收线有关。因此，优选地，光发射器具有至多为气态化学物质吸收线的FWHM(半高宽)的-3dB带宽。
在本发明的优选实施例中，光发射器包括准直仪。借助于准直仪，可以根据方向和角发散来限制和限定光束。
为了最大可能的光束传播，并且为了进一步减少干涉噪声，光发射器和光接收器中的至少一个优选包括光束整形器。“光束整形器”是指修改光束波前的任何装置，优选为准直仪、透镜、渐变折射率透镜(GRIN，Selfoc)或者衍射光栅。优选地，光发射器包括光束整形器。
本发明的一个实施例在光发射器和/或光接收器中的至少一个上采用光学波导。在优选实施例中，光学波导用在光发射器上。在本发明的另一个优选实施例中，光学波导用在光发射器以及光接收器上。优选地，光学波导是光纤或者透镜光纤(lensed-fiber)，后者也可以实现准直仪或者光束整形器的功能。光纤和透镜光纤保证了适当的传输，使从发射器到采样单元以及从采样单元到接收器的损耗和噪声最小。
本发明的一个实施例采用透镜光纤，其包括光纤尖端内的准直仪(透镜)(透镜光纤可以看作在光纤尖端上形成、胶合或者焊接的滴状玻璃球(或者特定的形状))。输出波前的透镜光纤可以定制为从强烈聚焦(典型地，束腰直径在几微米的范围，并且到束腰的距离在几微米的范围)到几乎准直(典型地，束腰直径小于一百微米，到束腰的距离小于几毫米)。发散光束也是可能的。结合紧密围绕光束的采样单元，得到的传感器系统显示出很多关键应用领域中要求的短的响应时间。
在本发明的优选实施例中，光发射器包括分束器。借助于分束器，光束分成采样单元光束和参考光束。应当理解的是，采样单元光束通过采样室，而参考光束不通过采样室。相反地，参考光束传播到光接收器，即在分离的波导中，或者通过采样单元却没有与化学物质相互作用。为了实现更好的系统性能，优选采用参考光束来与采样单元光束比较，例如，共模抑制(common-mode rejection)。
在本发明的优选实施例中，光发射器被波长调制或者频率调制。此外，光接收器可以适合于基波和/或谐波的检测。
在本发明的优选实施例中，结合或者不结合上述被波长或者频率调制的光，波长(或者频率)可以在化学物质的适当吸收峰的波长(或者频率)上扩展。对应于吸收峰信号的得到信号可以与100％传输和/或参考信号比较，以产生化学物质的信号。没有波长调制(或者频率调制)，产生直接的吸收气体信号；与波长调制(或者频率调制)结合，产生吸收峰的谐波(也称为衍生波)信号。
对于本发明的替代实施例，光接收器可以适合于基波和/或谐波检测。对于光接收器的基波和谐波检测，可以检测吸收谱的第一、第二或者更高级衍生波。在等于波长调制频率的频率处进行解调，则可以观察到吸收谱的第一级衍生波，称为基波检测(或者第一级谐波检测)。在两倍于波长调制频率的频率处进行解调，则可以观察到吸收谱的第二级衍生波，称为第二级谐波检测。采用类似的技术，也可以检测更高级的谐波。为了实现更好的系统性能，也可以结合不同的谐波检测。
波长或频率调制光谱以及基波和谐波检测考虑了传感器系统的高灵敏度和噪声高效降低。
在优选实施例中，传感器系统通过调制电流和温度而施加了激光二极管的波长调制，并且在调制频率的基波和/或谐波处执行窄带宽检测。
因此，在本发明的优选实施例中，波长调制用于最小化由调制技术引起的信号的噪声污染。从已知技术的情况可以知道，高灵敏度波长调制光谱中的信号对噪声比通过所谓的“干涉噪声”来限制，该“干涉噪声”源自于两个或者多个局部反射界面之间的光干扰或模式间的干扰。例如，折射系数沿着光传播的非绝热转变提供了局部的反射界面。基于传感器系统的分离元件经受多个空气-玻璃界面(光纤-空气、空气-准直仪透镜等)而产生干涉噪声。
为了以调制光谱实现高灵敏度，应当降低干涉噪声。在优选实施例中，这一点可以这样来实现：利用单模式的光发射器，如DFB激光二极管或者VCSEL，或者提供窄光谱发射(与气体吸收峰的宽度相关)的任何适合类型的激光器，耦合到单模式的光纤，其本身在自由空间中耦合为单模式且在采样单元中传播。继而，光束可以通过高斯光束(Hermite-Gaussian、Laguerre-Gaussian或Bessel光束)来描述，高斯光束可以由透镜光纤容易地产生并进一步聚集。
此外，统计处理用于消除残留的干涉噪声。统计处理可以在例如借助于热-机调节器故意扰动或者扰乱某些影响残留干扰的参数后施加给信号。光谱平均有助于干涉噪声的消除。
在本发明的优选实施例中，通过在光接收器中比较化学物质信号与直接传输的参考信号或者在传感化学物质吸收光谱外获得的采样单元信号，可以实现传感器系统的无校准操作。在波长调制或者频率调制的情况下，也可以通过比较谐波信号与采样单元的直接传输、直接传输的参考信号或者参考信号的谐波信号而实现无校准操作。也可以应用上述比较的任何结合，并且由此称作“归一化处理”。
对于传感器系统的无校准操作，通过原位校准工艺可以确定反映化学物质的信号，这完全不需要任何其它校准工艺。具体地，这种确定不需要任何应该在样品确定之前或之后作为分离的步骤执行的校准工艺步骤。
在本发明的优选实施例中，光束光学路径的形状通过采样单元内、采样室内或者引导结构内的折射、反射、衍射或者散射来修改。
通过光束光学路径的这样的修改，延伸了路径长度，以便增加光束-化学物质的相互作用。通过折射、反射、衍射或者散射现象的每一个，光束光学路径都偏离直线传播，并且因此延长了光学路径长度。
应当理解的是，根据本发明，上述根据折射、反射、衍射或者散射的光束光学路径修改以不引入任何明显的干涉噪声方式执行。因此，该修改以这样的方式进行：折射、反射、衍射或者散射的光束与其本身不干扰，并且通过折射、反射、衍射或者散射不引入附加的干扰光束模式。
例如，在采样单元中传播的来自光发射器的光束可以利用分束器立方分开，通过折射和局部反射产生参考信号和采样单元信号。然后，在采样单元中的光学路径可以通过使用面镜(全反射的平面或者凹面)而被折叠，从而加倍了气体-光束的相互作用并保持了采样单元的紧凑。折叠的光束必须倾斜以避免背反射干扰。光接收器可以设置在光发射器旁边。
根据本发明的传感器系统的采样单元优选包括隔膜。该隔膜可以通过采样单元设置为相邻于采样室。
使用隔膜可以减少介质与光束之间任何不希望的相互作用。实际上，很多应用需要将传感的化学物质与其它的介质分开。因此，为了传感气态的化学物质，隔膜防止来自介质的液体或者固体与光束相互作用，而允许气态化学物质扩散通过隔膜进入采样室。
应当理解的是，隔膜可以具有与化学物质的扩散或者光束的传播有关的变化特性。因此，隔膜可以涂覆和/或可以具有体的特性，即隔膜材料本身具有化学或者光学活性。化学活性可以允许化学物质转换为另一种易于检测的物质。在本发明的优选实施例中，隔膜包括酶，它可以将化学物质转换成易于检测的另一种物质。因此，隔膜可以包括葡萄糖氧化酶，将葡萄糖转换成过氧化氢。隔膜的光学涂层可以与光束相互作用以支持采样单元的功能性。
隔膜可以是化学惰性的，或者它可以如上所述具有反应性。优选它是可选择的。出于这样的目的，它具有选择的多孔性和/或化学结构。
隔膜还可以基于夹层结构以实现几个要求，如分隔、防止污垢、机械刚度和易于装配。
隔膜还可以具有控制的表面粗糙度或者控制的表面结构。因此，隔膜可以适合于成为接收气体样品的采样单元的一部分，从而可以接收最大量的样品而保持该部分的容积尽可能地小。应当理解的是，采样单元还应当允许化学物质在采样单元内适当的扩散。这可以通过采样单元的结构来实现，根据采样单元的结构，接收样品的采样单元的一部分由隔膜表面粗糙度或者隔膜表面结构来限定。因此，隔膜可以设置为与采样单元壁相邻，从而只有化学物质在隔膜和采样单元壁之间的扩散空间是隔膜表面粗糙度或者结构留下的空间。隔膜粗糙度/结构与采样单元壁粗糙度/结构的结合也用于允许适当的气体扩散，而保持小的采样单元容积。
隔膜可以固定或者可以从采样单元去除，或者隔膜可以集成在采样单元的一部分内，以形成系统可置换/用完即可丢弃的(disposable)部分。
在本发明的优选实施例中，隔膜和采样单元的至少一部分集成为采样单元组件。根据该实施例，采样单元组件可以是可置换或用完即可丢弃的。
对于可置换的采样单元组件，该组件可以适合于各种测量条件，如采样体积(例如，适合于成人和儿童的测量)、温度和湿度。
对于用完即可丢弃的采样单元组件，该组件可以随每个单独的测量来改变，以便最小化样品之间的污染。
对于根据本发明的传感器系统的另一个优选实施例，该系统包括与光束交叉的介质管。
词语“介质管”是指流动结构，用于连续输送介质通过光束以与其相互作用。该介质特别适合于化学物质的连续监测，例如气体产生环境中化学物质的连续监测。
应当理解的是，介质管可以是采样单元的集成部分，或者它可以设置为相邻于采样单元，从而当化学物质在介质管中流动时，可以通过传感器系统对其连续监测。
在优选实施例中，采样单元具有用于对化学物质进行采样的采样区域。
词语“采样区域”是指采样单元用于样品收集的区域。优选采样区域的面积可以相对较大。因此，典型地采样区域可以是高的表面结构，例如，当样品扩散通过隔膜时，限定用于采集样品的小容积，并继而允许气体扩散到采样室。通过采样区域限定的容积应当最小化，以便减少传感器系统的响应时间。在本发明的一个优选实施例中，通过设置为相邻于采样单元壁的隔膜限定采样区域，从而只有化学物质在隔膜和采样单元壁之间的扩散空间是隔膜表面粗糙度或者结构与采样单元壁粗糙度或者结构留下的空间。同样，采样区域的表面可以具有控制的表面粗糙度或者控制的表面结构，以限定用于化学物质样品扩散的非常小的容积。
可以以至少两个不同的方式实现光束光学路径相对于采样区域的设置。
因此，光束光学路径可以设置为相邻于采样区域，从而光束光学路径与采样区域直接接触。这样，气态样品从采样区域直接扩散到光束光学路径。
备选地，光束光学路径可以嵌入在光学采样单元中。在此情况下，采样单元还可以包括在采样区域和光束光学路径之间的至少一个导管，用于气态化学物质从采样区域扩散到光束光学路径。
根据本发明的传感器系统的光发射器和光接收器优选与光学采样单元集成。因此，光发射器可以与光学采样单元集成。同样，光接收器可以与采样单元集成。优选地，光发射器和光接收器都与采样单元集成。
词语“与光学采样单元集成”是指光发射器和/或接收器可以由采样单元保持，例如，与其胶合或者结合或者与其组装，或者可以完全集成，即制作为一个单一的结构，例如在一个单一的晶片板上。
应当理解的是，根据本发明，采样单元可以集成到包括任何光-电子检测电路、控制器、光源、包括任何传输器的任何分束器的整个传感器系统。在此情况下，采样单元可以是半导体，如硅或者III-V族，以利用微电子制造工艺的优点。
优选地，根据本发明的传感器系统是温度控制的。因此，该传感器系统可以包括加热系统，如加热线圈、Peltier元件和/或加热电子装置。同样，该传感器系统可以包括温度传感系统，如热敏电阻和/或电子芯片传感器。
在本发明的多个优选实施例中，传感器系统可以适合于多重检测。“多重检测”覆盖其它化学物质或者同位素的检测、多个样品中的相同化学物质的同时检测以及来自不同样品的不同化学物质的同时检测。
因此，传感器系统还可以包括至少一个附加的光学采样单元，其可以与光学采样单元串联或者并联设置。优选光学采样单元和至少一个附加的光学采样单元集成在单一的采样单元主体中。
为了检测附加的化学物质或者为了检测附加样品中的化学物质，传感器系统可以包括至少一个附加的光发射器。同样，传感器系统可以包括至少一个附加的光接收器。优选传感器系统可以包括附加的发射器和附加的光接收器，它们适合于组合工作。备选地，附加的光接收器可以与光接收器一起工作，例如，检测光信号的不同谐波，或者与不同的波长调制或者频率调制相结合。
在本发明的另一个替代实施例中，光发射器是可调波长的光发射器，用于检测多种化学物质或者多种同位素。
根据本发明的另一个方面，提供与根据本发明第一方面的传感器系统使用的采样单元组件，所述采样单元包括：保持采样室的光学采样单元，用于接收包括化学物质的样品；和与采样室相邻的隔膜。
如上所述，采样单元组件可以任意使用以最小化样品之间的污染。
附图说明
下面，将参考附图描述本发明的不同实施例，其中：
图1示出了根据本发明的传感器系统的示意图。
图2示出了具有基于光纤的光发射器和接收器以及隔膜的传感器系统的示意图。
图3示出了具有透镜光纤光发射器和光接收器以及参考光束的传感器系统的示意图。
图4a和4b示出了光束光学路径的示意图，该光束光学路径包括偏离的和/或分开的光学路径。
图5示出了具有引导结构的传感器系统的示意图。
图6示出了具有嵌入的引导结构和导管的传感器系统的示意图。
图7示出了具有螺旋形引导结构的传感器系统的示意图。
图8示出了具有折叠的光束光学路径的传感器系统的示意图，该传感器系统包括微型面镜。
图9示出了具有介质管的传感器系统的示意图。
图10示出了具有采样区域结构的传感器系统的示意图。
图11示出了具有串联和并联连接的附加的采样单元的传感器系统的示意图。
图12示出了具有多个光发射器的传感器系统的示意图。
具体实施方式
根据本发明的传感器系统如图1所示。该传感器系统适合于检测介质(1)中的化学物质，并且包括采样单元(2)、设置为产生和检测光束(5)的光发射器(3)和光接收器(4)。
光发射器是基于光源的任何装置，如产生光束的激光器、激光二极管和发光二极管，其使光耦合进入采样单元。同样，光接收器可以是检测来自采样单元的光的如光电电路的任何装置，以产生输出信号(6)来反映介质中传感的化学物质的浓度。
图2所示的传感器系统示出光发射器的光源(7)可以由采样单元(2)保持并且通过传输器(8)控制，例如根据电流、功率和/或波长通过激光控制器(7a)控制，从而处理发射光束(5)的强度。
图2所示的传感器系统还示出光接收器的检测电路被连接到采样单元。检测器(9)的测量信号通过如光学透镜光纤、简单的电线或者无线传输器的传输器(11)传输给电子检测电路(10)。
图2所示的传感器系统还包括将介质(1)和采样单元(2)隔开的隔膜(12)。隔膜防止部分介质与光束相互作用。
对于图3所示的传感器系统的变形，光发射器和光接收器都基于透镜光纤(13a、13b)，用于将来自光源的光耦合进入采样单元，用于产生光束，并且用于检测传输给电子检测电路的光束。应当理解的是，光源和电子检测电路可以设置为靠近甚或集成在采样单元内或者在远离传感位置的遥感位置。遥感典型地为经由皮肤进行血液气体监测的情况，当传感发生在病人皮肤上并且光源和/或输出信号监测器设置在病人旁边时。透镜光纤可以由任何类似光纤的波导取代，具有或者不具有偏振保持的特性，类似光纤的波导的尖端修改为或者安装到透镜或者任何实现类似目的的装置，以便改变输出光束的波前，例如，发散、准直或聚焦。
图3所示的传感器系统还示出了如光纤光学耦合器或者空间自由的分束棱镜的分束器(14)，以为差别检测和/或平衡检测产生参考信号。参考信号可以由光发射器给出，或者在传感化学物质相互作用前或当中从光束中采集，并且通过传输器(16)传输到光接收器，传输器(16)例如为光学光纤、波导、电线或者无线系统。
图4a所示的传感器系统利用通过折射、反射、衍射或者它们的任何结合使光束偏移的优点，由此延长了光束的光学路径。在此情况下，分束器产生参考信号(15)，该参考信号(15)可以由附加的检测器(17)检测。参考本图和图4b，实线表示折射，而虚线表示折射和反射。
图4b示出了偏移和分离光束的棱镜(14)如何减少为检测器(17)，检测器(17)用作部分反射器，并且同时提供参考信号和光束的偏移。这可以看作检测器集成在分束器中，反之亦然。
图5示出了包括引导结构(18)的传感器系统，引导结构(18)为中空的腔，用作引导光束的装置。通过该引导结构，限制了光束的延伸，并且可以延长光束与化学物质之间相互作用的长度。
引导结构的内表面可以具有特定的吸收、反射或散射特性，由其本身的微结构或者任何附加的表面处理给出，如反射涂层。
图6示出了引导结构嵌入采样单元并且通过一个或者几个导管(21)连接到采样区域(20)的传感器系统。导管的用途是使化学物质从采集区域沿着所述导管扩散或者流动到用于传感相互作用的采样室。
图7示出了螺旋形的引导结构(22)。光束的光学路径可以具有宽泛的形状，以便增加光束和化学物质之间相互作用的长度并保持传感器系统的紧凑。典型的形状包括直线形状、U形或者螺旋形，它们优选设置在顶表面上，即靠近介质和采样区域。
图8示出了具有折叠的光束光学路径的传感器系统，该光束路径借助于一个或者多个反射光束的微型面镜(23)而被折叠。
图9所示的传感器系统示出了介质管(24)，介质管(24)为中间的腔，用作传感的介质的管子并且与光束交叉。介质管的用途是允许介质(1)流动或者扩散通过采样单元，而不是在采样单元上部流动或者扩散。介质管可以通过简单地将介质管连接或者集成到(微)流体系统管路而沿着(微)流体系统设置。
本发明的传感器系统的重要参数是响应时间。响应时间反过来与采样结构有关，即与优化采样区域与采样室的比率有关。图10示出了具有采样区域(20)的传感器系统，该采样区域(20)具有采样微结构(26)。采样区域应当尽可能地高，以从大表面朝着采样室(25)聚集传感的化学物质。采样区域直接或者间接地连接到采样室，以允许化学物质朝着传感相互作用的光束扩散或流动。因此，采样区域可以集成在采样单元内，它可以构建为分离的元件，或者它可以与隔膜集成。微结构可以具有各种截面，但是优选具有浅的深度，从而使其对总采样体积的贡献最小化。采样区域的构造，即微结构的设置可以从没有微通道变化为条形、交叉或分形结构。同样，制造工艺，也就是表面粗糙度可以看作采样区域的微结构。甚至多孔层也可以看作采样区域微结构。采样区域可以扩展到整个采样单元顶表面，甚至宽于其它面和/或采样单元内组装的适当元件。
为了传感不同位置上的化学物质而形成如图11示意性所示的多点光学传感器系统，几个采样元件可以串联和/或并联组合。
通过扩展集成度，可以在单独(或数目减少)的采样单元体内集成或组装串联和/或并联的结构，以形成紧凑的传感器系统。
为了传感不同的化学药品或者同位素，一个或者多个可调波长或者固定波长的光源可以用于形成如图12示意性所示的多光源传感器系统。
根据目标应用，所有上述实施例可以为了优化传感而组合。
下面描述本发明的具体实施例，其中传感器系统具有包括采样单元的传感器头(sensor-head)，并且经由电缆与仪器远程连接。该仪器包括激光源、激光控制器、光发射器的分束器、光接收器的参考检测光电子装置、光接收器的信号处理电子装置、以及电源和输出信号显示器。其应用于经由皮肤的血液气体监测，为了更好地关联动脉分压和经由皮肤的分压(应用Severinghaus修正)，病人的皮肤被加热。该实施例中监测的气体是二氧化碳。
激光源(20mW)根据CO2的吸收峰发射1572nm、2004nm或4260nm波长的调制光。激光通过其驱动电流而在500Hz被波长调制。光束注入单模的标准远程光纤(SMF-28)。分束器提供参考信号(10％)和测量信号(90％)，后者沿着2m长的电缆被引导进入传感器头。传感器头基于光学采样单元(＜5mm3采样体积)，以采集从病人皮肤渗透的气体(Φ20mm的传感区域)并实现光与传感气体之间的相互作用(在Φ0.4mm x 15mm中心通道上的光吸收的物理原理)。在光纤的端部，微透镜即透镜光纤使采样单元中心通道中的光束准直，传感气体通过经由Teflon隔膜和直径为0.2mm的导管扩散而被收集。微透镜使光束整形，以获得高信号/噪声比的系统性能。对微透镜进行抗反射涂覆，并且它使沿着采样单元中心通道的单一的单模的空间自由传播保持。这避免了沿着光束-气体相互作用路径的所有背反射(backreflection)和寄生噪声(干涉噪声)。在中心通道的端部，InGaAs光电检测器测量光强度，其归一化调制反映传感气体的浓度(通过拟合、线性化函数以及在工厂设定的校准因数而给出0-760mmHg的范围)。光电检测器的设置避免背反射，并且允许低干涉噪声的传感。通过光的波长调制和光电检测器后的解调而获得高的灵敏度，与参考信号比较和谐波检测提供了对常见起伏的抑制并且改善了系统性能。通过以传感气体的信号吸收线为目标的激光源的非常窄的光谱宽度(约10GHz的宽)而给出高的选择性。信号处理将光强度信号转换成气体分压(经由皮肤的pCO2或tc-pCO2)，以1秒的速率显示。
在替代实施例中，设计为单模且波长为1572nm的中空光纤(芯直径＝11μm，数值孔径＝0.1)(D＝11μm＜(2.405*1.572μm/3.14*0.1)＝12μm)被插入作为上述实施例的中心通道中的引导结构，并且被直接连接到标准的远程光纤。中空光纤选择为配合远程光纤束并优化单一的单模传播(低寄生噪声和优化的信号/噪声比)。多于90％的光传播在中空光纤的空气芯中。由于中空光纤是柔性的，因此保持中空光纤的中心通道可以自由弯曲(90度、卷绕、U形)，并保持传播的单模。
经由皮肤的分压测量范围为0-250mmHg。通过加热病人皮肤的温度在41-43℃(围绕采样区域的加热线圈和导热的金属采样单元)而产生皮下血管的动脉血化，获得良好的与病人血液气体水平(PaCO2)的相关性。因此，通过连续监测，可以以短于60秒的响应时间检测病人的心肺失调，以警示救护人员在因通气不足或者过度而造成中枢神经系统损坏之前做出反应。

Claims (45)

1、一种传感器系统，用于检测介质中的气态化学物质，所述传感器系统包括：
光学采样单元，保持容积至多为20mm3的采样室，用以接收包括所述气态化学物质的样品；
光发射器，用于产生光束，并且使所述光束耦合进入所述采样单元以在所述采样单元内沿着光束光学路径空间自由地传播并与保持在所述采样室中的气态样品相互作用；
以及光接收器，检测来自所述采样单元的光束并产生反映所述样品的气态化学物质的输出信号，
其特征在于，所述光束通过单一的单模传播。
2、根据权利要求1所述的传感器系统，其中所述采样室的容积至多为5mm3。
3、根据权利要求1所述的传感器系统，其中所述采样室的容积至多为0.5mm3。
4、根据前述权利要求中任何一项所述的传感器系统，其中所述采样室配合或者适合于沿着所述光束路径的光束截面。
5、根据前述权利要求中任何一项所述的传感器系统，其中优选以化学和/或光学活性涂层涂覆所述采样室的内表面。
6、根据前述权利要求中任何一项所述的传感器系统，还包括所述光束在其中传播的引导结构。
7、根据权利要求6所述的传感器系统，其中所述引导机构是特征尺寸为“Dmirror”的矩形面镜引导结构，并且所述光束具有波长“λ”，其中Dmirror/λ＜(π)-0.5。
8、根据权利要求6所述的传感器系统，其中所述引导结构是矩形电介质引导结构，具有电介质芯和电介质覆层以及特征尺寸“Ddielectric”和限定为(n1 2-n2 2)0.5的数值孔径NA，n1和n2分别表示所述电介质芯和所述电介质覆层的折射系数，所述光束具有波长“λ”，其中Ddielectric/λ＜1/(π-0.5*NA)。
9、根据权利要求6所述的传感器系统，其中所述引导结构是直径为“Dcircular”且数值孔径为“NAcircular”的圆形电介质引导结构，光束具有波长“λ”，其中Dcircular/λ＜2.405/(π*NAcircular)。
10、根据权利要求6-9中任何一项所述的传感器系统，其中所述采样单元包括所述引导结构。
11、根据权利要求6-10中任何一项所述的传感器系统，其中优选以化学活性涂层涂覆所述引导结构。
12、根据权利要求6-11中任何一项所述的传感器系统，其中所述引导结构接收所述样品。
13、根据权利要求6-12中任何一项所述的传感器系统，其中所述引导结构是中空的光学装置，优选地选自管、中空光纤、多孔光纤、光子晶体光纤和光子带隙装置的组。
14、根据权利要求6-13中任何一项所述的传感器系统，其中所述引导结构是直的。
15、根据权利要求6-13中任何一项所述的传感器系统，其中所述引导结构是弯曲的、卷绕的、折叠的、U形或者螺旋形的。
16、根据前述权利要求中任何一项所述的传感器系统，其中所述光发射器是窄带光发射器，优选地选自分布反馈激光二极管、垂直腔面发射激光器和量子级联激光器的组。
17、根据权利要求16所述的传感器系统，其中所述气态化学物质具有吸收线，并且所述光发射器具有至多为所述气态化学物质的吸收线半高宽(FWHM)的-3dB带宽。
18、根据前述权利要求中任何一项所述的传感器系统，其中所述光发射器包括准直仪或者光束整形器。
19、根据前述权利要求中任何一项所述的传感器系统，其中所述光发射器和所述光接收器中的至少一个包括光学波导，优选包括光纤或者透镜光纤。
20、根据前述权利要求中任何一项所述的传感器系统，还包括至少一个分束器，将所述光束分成采样单元光束和参考光束。
21、根据前述权利要求中任何一项所述的传感器系统，其中所述光发射器被波长调制或者频率调制，并且所述光接收器适合于基波和/或谐波检测。
22、根据前述权利要求中任何一项所述的传感器系统，其中热机械装置故意扰动或者扰乱干涉噪声而使其统计减少。
23、根据前述权利要求中任何一项所述的传感器系统，其中所述光接收器的信号处理运用归一化处理。
24、根据前述权利要求中任何一项所述的传感器系统，其中所述光束光学路径的形状通过所述采样单元内、所述采样室内或者所述引导结构内的折射、反射、衍射或散射而修改。
25、根据权利要求24所述的传感器系统，其中所述光束光学路径的长度通过所述采样室内的折射、反射、衍射或散射而延长。
26、根据前述权利要求中任何一项所述的传感器系统，其中所述采样单元包括相邻于所述采样室的隔膜。
27、根据权利要求26所述的传感器系统，其中优选以化学或者光学活性涂层涂覆所述隔膜。
28、根据权利要求26和27中任何一项所述的传感器系统，其中所述隔膜的材料本身是化学或者光学活性的。
29、根据权利要求26-28中任何一项所述的传感器系统，其中所述隔膜具有控制的表面粗糙度或者控制的表面结构。
30、根据权利要求26-29中任何一项所述的传感器系统，其中所述隔膜和所述采样单元的至少一部分集成为采样单元组件，其中所述采样单元组件是用完即可丢弃的。
31、根据前述权利要求中任何一项所述的传感器系统，还包括与所述光束光学路径交叉的介质管。
32、根据前述权利要求中任何一项所述的传感器系统，其中所述采样单元具有用于对所述化学物质进行采样的采样区域。
33、根据权利要求32所述的传感器系统，其中所述光束光学路径的一部分设置为相邻于所述采样区域。
34、根据权利要求32所述的传感器系统，其中所述光束光学路径的一部分嵌入所述光学采样单元中，并且所述采样单元还包括在所述采样区域和所述光束光学路径之间的至少一个导管。
35、根据权利要求32-34中任何一项所述的传感器系统，其中所述采样区域具有控制的表面粗糙度或者控制的表面结构。
36、根据前述权利要求中任何一项所述的传感器系统，其中所述光发射器和所述光接收器的至少一个与所述光学采样单元集成。
37、根据权利要求36所述的传感器系统，其中所述光发射器与所述光学采样单元集成。
38、根据前述权利要求中任何一项所述的传感器系统，还包括加热系统和/或温度传感系统。
39、根据前述权利要求中任何一项所述的传感器系统，还包括至少一个附加的光学采样单元，所述附加的光学采样单元与所述光学采样单元串联或者并联设置。
40、根据权利要求39所述的传感器系统，其中所述光学采样单元和所述至少一个附加的采样单元集成在单独的采样单元体中。
41、根据前述权利要求中任何一项所述的传感器系统，还包括至少一个附加的光发射器和/或至少一个附加的光接收器。
42、根据前述权利要求中任何一项所述的传感器系统，其中所述光发射器是可调波长的光发射器，用于检测多种化学物质和/或多种同位素。
43、根据前述权利要求中任何一项所述的传感器系统，其中所述传感器系统是经由皮肤的传感器系统。
44、根据前述权利要求中任何一项所述的传感器系统，其中所述气态化学物质是二氧化碳。
45、一种采样单元组件，和根据权利要求1-44中任何一项的传感器系统使用，包括：
光学采样单元，保持接收包括化学物质的样品的采样室，以及
隔膜，相邻于所述采样室。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105407801A (zh) * 2013-07-22 2016-03-16 申特克股份公司 用于检测气体的传感器和用于检测气体的方法
CN106605144A (zh) * 2014-04-30 2017-04-26 仪器实验室公司 用于通过光检测进行定点照护凝固测定的方法及系统
CN107529996A (zh) * 2015-04-30 2018-01-02 雷迪奥米特巴塞尔股份公司 二氧化碳分压的无创伤性光学测定
CN109475329A (zh) * 2015-01-07 2019-03-15 亚辛·马奈 基于ts模糊控制的非侵入性医疗分析方法
CN109632712A (zh) * 2019-01-16 2019-04-16 北京信息科技大学 光纤锥型结构的飞秒直写fbg温度和折射率测量方法
CN112912002A (zh) * 2017-12-14 2021-06-04 Essenlix公司 改进的光透射样品架和分析，特别是用于血红蛋白

Families Citing this family (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006055157B3 (de) * 2006-11-22 2008-04-30 Siemens Ag Optische Messzelle und Gasmonitor
US8992836B2 (en) 2008-11-14 2015-03-31 Cornell University Cavity-enhanced on-chip absorption spectroscopy
JP5665305B2 (ja) * 2008-12-25 2015-02-04 キヤノン株式会社 分析装置
US8155487B2 (en) * 2009-08-03 2012-04-10 Nitto Denko Corporation Sensor element
SG178187A1 (en) * 2009-08-03 2012-03-29 Nitto Denko Corp A sensor element
US8648731B2 (en) * 2010-06-09 2014-02-11 Empire Technology Development Llc Gas concentration monitor
DE102010031919B4 (de) * 2010-07-22 2020-12-03 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Messsonde für einen Sensor zur Analyse eines Mediums mittels Infrarotspektroskopie und Verfahren zur Herstellung der Messsonde
DE102010062027A1 (de) * 2010-11-26 2012-05-31 Siemens Aktiengesellschaft Messaufbau für die optische Absorptions-Spektroskopie
US10408725B2 (en) * 2011-10-01 2019-09-10 Lawrence Livermore National Security, Llc Substrate-integrated hollow waveguide sensors
EP2951628B1 (en) * 2013-02-01 2018-11-14 The Board of Trustees of the Leland Stanford Junior University Coupled waveguides for slow light sensor applications
US9234794B2 (en) * 2013-06-25 2016-01-12 Lawrence Livermore National Security, Llc Fiber optic coupled multipass gas minicell, design assembly thereof
EP3024390B1 (en) * 2013-07-22 2020-11-04 Sentec Ag Sensor for detection of gas and method for detection of gas
JP6208513B2 (ja) * 2013-09-27 2017-10-04 旭化成エレクトロニクス株式会社 受発光装置
US10082464B2 (en) 2013-09-27 2018-09-25 Asahi Kasei Microdevices Corporation Gas sensor
WO2015123622A1 (en) * 2014-02-14 2015-08-20 Lumense, Inc. System and method for continuous, real-time monitoring of chemical contaminants in carbon dioxide
US9702813B2 (en) * 2014-07-23 2017-07-11 Infineon Technologies Ag Sensing systems and methods using a coupling structure
DE102014215771A1 (de) * 2014-08-08 2016-02-11 Siemens Aktiengesellschaft Photonischer Lichtkonzentrator und Verfahren zur Herstellung eines photonischen Lichtkonzentrators
CN104501843B (zh) * 2014-12-17 2017-02-22 电子科技大学 一种基于随机反馈的外腔型光纤激光传感器
CN107923841B (zh) * 2015-08-18 2021-07-13 国立大学法人德岛大学 浓度测定装置
WO2017168052A1 (en) 2016-03-30 2017-10-05 Sintrol Oy Method for measuring the properties of particles in a medium and a device for measuring the properties of particles in a flue gas
EP3539106B1 (en) * 2016-11-11 2020-10-07 Carrier Corporation High sensitivity fiber optic based detection
DE102016226290A1 (de) * 2016-12-29 2018-07-05 Robert Bosch Gmbh Sensor für die Analyse eines Gasgemisches und dessen Verwendung
DE102016226288A1 (de) * 2016-12-29 2018-07-05 Robert Bosch Gmbh Sensor für die Analyse eines Gasgemisches
CN110177503B (zh) 2017-01-23 2022-12-06 豪夫迈·罗氏有限公司 用于检测体液中的至少一种分析物的可植入传感器元件及方法
EP3372988B1 (de) * 2017-03-10 2022-10-12 Sensatronic GmbH Verfahren und vorrichtung zum messen einer stoffkonzentration in einem gasförmigen medium mittels absorptionsspektroskopie
EP3813643A1 (en) 2018-06-29 2021-05-05 F. Hoffmann-La Roche AG Fully implantable sensor element and method for detecting at least one analyte in a body fluid
IL260523B (en) * 2018-07-10 2021-12-01 Vayu Sense Ag Apparatus for monitoring gas molecules in fermentation based processes
US10634558B1 (en) 2018-11-13 2020-04-28 Anna Ailene Scott Air quality monitoring system and enhanced spectrophotometric chemical sensor
US10697947B1 (en) 2019-01-23 2020-06-30 Project Canary, Inc. Apparatus and methods for reducing fugitive gas emissions at oil facilities
US20200292727A1 (en) * 2019-03-12 2020-09-17 Saudi Arabian Oil Company Downhole Monitoring Using Few-Mode Optical Fiber Based Distributed Acoustic Sensing
SE545316C2 (en) * 2019-07-05 2023-07-04 Fourth State Systems Ab Sampling unit, system and method for transcutaneous blood gas monitoring
FI130319B (en) * 2019-10-10 2023-06-19 Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy Method and apparatus for measuring the spectrum of a gas sample
WO2021121633A1 (en) * 2019-12-20 2021-06-24 Sentec Ag Sensor for detection of gas and methods for manufacturing
US11150167B1 (en) 2020-04-03 2021-10-19 Project Canary, Pbc Air sampling actuator and associated method
CN111693592A (zh) * 2020-05-26 2020-09-22 济南大学 一种叠氮功能化二氧化硅均孔膜用于细胞中h2s的电化学检测方法
CA3191655A1 (en) 2020-09-10 2022-03-17 Anna Ailene Scott Air quality monitoring system and method
SE2150303A1 (en) * 2021-03-17 2022-09-18 Medclair AB Gas sensor
CN113588624A (zh) * 2021-08-03 2021-11-02 武汉理工大学 一种基于空芯光纤的真空气腔及气体检测系统
US11774426B1 (en) 2022-03-25 2023-10-03 Project Canary, Pbc Emissions detection system and methods
US11861753B1 (en) 2023-02-01 2024-01-02 Project Canary, Pbc Air quality monitors minimization system and methods
US11727519B1 (en) 2023-02-01 2023-08-15 Project Canary, Pbc Air quality monitors minimization system and methods
US11887203B1 (en) 2023-02-01 2024-01-30 Project Canary, Pbc Air quality monitors minimization system and methods

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5711251Y2 (zh) * 1977-06-02 1982-03-05
SE8802536D0 (sv) * 1988-07-07 1988-07-07 Altoptronic Ab Metod och apparat for spektroskopisk metning av koncentrationen av en gas i ett prov
DE4342246C2 (de) * 1993-12-10 1997-03-20 Karl Stefan Riener Charakteristische Absorption
EP1596184A3 (en) * 1995-10-09 2008-11-19 Otsuka Pharmaceutical Company, Limited Method for spectrometrically measuring isotopic gas and apparatus thereof
JPH10281988A (ja) * 1997-04-09 1998-10-23 Nippon Sanso Kk ガス分析方法及びガス分析装置
US5930000A (en) * 1998-02-11 1999-07-27 Monitor Labs, Inc. Line-locked diode laser for gas spectroscopy
US6603556B2 (en) * 2000-10-12 2003-08-05 World Precision Instruments, Inc. Photometric detection system having multiple path length flow cell
US6599253B1 (en) * 2001-06-25 2003-07-29 Oak Crest Institute Of Science Non-invasive, miniature, breath monitoring apparatus
EP1544604B1 (en) * 2003-12-17 2017-09-27 Siemens Aktiengesellschaft Wavelength modulation spectroscopy method
GB0415881D0 (en) * 2004-07-15 2004-08-18 Univ Southampton Multiwavelength optical sensors

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105407801A (zh) * 2013-07-22 2016-03-16 申特克股份公司 用于检测气体的传感器和用于检测气体的方法
CN105407801B (zh) * 2013-07-22 2019-12-17 申特克股份公司 用于检测气体的传感器和用于检测气体的方法
CN106605144A (zh) * 2014-04-30 2017-04-26 仪器实验室公司 用于通过光检测进行定点照护凝固测定的方法及系统
US11079325B2 (en) 2014-04-30 2021-08-03 Instrumentation Laboratory Company Methods and systems for point-of-care coagulation assays by optical detection
CN109475329A (zh) * 2015-01-07 2019-03-15 亚辛·马奈 基于ts模糊控制的非侵入性医疗分析方法
CN107529996A (zh) * 2015-04-30 2018-01-02 雷迪奥米特巴塞尔股份公司 二氧化碳分压的无创伤性光学测定
US10939854B2 (en) 2015-04-30 2021-03-09 Radiometer Basel Ag Noninvasive optical determination of partial pressure of carbon dioxide
CN112912002A (zh) * 2017-12-14 2021-06-04 Essenlix公司 改进的光透射样品架和分析，特别是用于血红蛋白
CN109632712A (zh) * 2019-01-16 2019-04-16 北京信息科技大学 光纤锥型结构的飞秒直写fbg温度和折射率测量方法

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JP2010522868A (ja) 2010-07-08
US20080231857A1 (en) 2008-09-25
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