[發(fā)明專利]用于同時實時麻醉劑和呼吸氣體濃度檢測和測量信號處理的具有集成多光譜鑲嵌帶通濾波器/聚焦透鏡陣列的微測輻射熱計焦平面陣列

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780077170.1
• 申請日: 2017-12-08
• 公開（公告）號: CN110088595B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發(fā)明（設計）人: S·C·揚多
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦有限公司
• 主分類號: G01N21/3504
• 分類號: G01N21/3504;G01J5/06
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 李光穎;王英

一種氣體監(jiān)測裝置(10)識別目標麻醉劑或呼吸氣體種類并確定其濃度。氣體監(jiān)測器包括多光譜鑲嵌濾波器和透鏡陣列(12)、復合熱感測焦平面陣列(26)和信號處理器(32)。所述鑲嵌濾波器和透鏡陣列(12)包括分別具有設置在相鄰透鏡結(jié)構(gòu)和/或濾波器元件之間的第一表面(20)和/或第二表面(24)上的圖案化熱反射金屬沉積層(18、22)的透鏡結(jié)構(gòu)(14)和長波紅外(IR)帶通濾波器元件(16)的2D陣列。復合焦平面陣列(26)包括多個個體熱感測焦平面陣列(28)，其具有輸出相應的感測通道數(shù)據(jù)(36)的集成的讀出集成電路(ROIC)。所述信號處理器(32)接收感測通道數(shù)據(jù)輸出(36)，并基于在逐幀基礎和/或圖像堆疊基礎上對吸收信號的過采樣來生成指示目標氣體的標識(50)和/或濃度(52)的輸出。

技術領域

本實施例總體上涉及麻醉劑和呼吸氣體監(jiān)測，并且更具體地涉及用于目標麻醉劑或呼吸氣體種類的實時同時識別和濃度確定的麻醉劑和呼吸氣體監(jiān)測裝置和方法。

背景技術

在一種用于識別目標氣體的現(xiàn)有已知方法中，該方法利用多表面鏡來產(chǎn)生沿不同方向行進的若干紅外(IR)光束，每個IR光束行進到具有一個熱檢測器的帶通濾波器。可以并行地且實時地分析N種氣體，但每個數(shù)據(jù)通道僅使用一個檢測器。然而，已知的方法遭受低信號分辨率，低信噪比測量值以及信號的IR光束損耗的問題。信號的IR光束損耗是由于通過在檢測器處看到的N面鏡子對總?cè)肷銲R光束能量的拆分造成的。鏡子面越多，在檢測器處的信號越少。此外，監(jiān)測多達四種或六種氣體可能是使用多面鏡的這種分光束技術的限制。

因此，期望一種用于克服現(xiàn)有技術中的問題的改進的方法和裝置。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)一個實施例，一種麻醉劑和呼吸氣體監(jiān)測裝置適于(i)識別目標麻醉劑或呼吸氣體種類并且(ii)確定所識別的目標麻醉劑或呼吸氣體種類的濃度。所述裝置包括：多光譜鑲嵌濾波器和透鏡陣列；復合熱感測焦平面陣列，其包括具有集成的讀出集成電路的多個個體熱感測焦平面陣列；以及信號處理器。

所述多光譜鑲嵌濾波器和透鏡陣列包括透鏡結(jié)構(gòu)和長波紅外(IR)帶通濾波器元件的二維陣列，其被配置為接收寬帶紅外(IR)能量光束并將所接收的寬帶IR能量光束聚焦和光譜濾波成多個聚焦和光譜濾波的IR光束錐。所述鑲嵌濾波器和透鏡陣列還包括以下中的至少一個：(i)設置在至少在相鄰透鏡結(jié)構(gòu)之間的第一表面上或覆蓋在所述第一表面上的圖案化熱反射金屬沉積層；以及(ii)設置在至少在相鄰濾波器元件之間的第二表面上或覆蓋在所述第二表面上的圖案化熱反射金屬沉積層。

所述復合熱感測焦平面陣列包括具有集成的讀出集成電路的多個個體熱感測焦平面陣列。為所述鑲嵌濾波器和透鏡陣列的成對的透鏡結(jié)構(gòu)和濾波器元件中的每個相應的成對的透鏡結(jié)構(gòu)和濾波器元件提供至少一個個體熱感測焦平面陣列。所述多個聚焦和光譜濾波的IR光束錐中的每個由相應的個體熱感測焦平面陣列接收，并且響應于接收到聚焦和光譜濾波的IR光束，對應的個體熱感測焦平面陣列的每個相應的集成的讀出集成電路(ROIC)輸出相應的感測通道數(shù)據(jù)。

所述信號處理器可操作地耦合以接收對應的個體熱感測焦平面陣列的每個相應的集成的讀出集成電路(ROIC)的感測通道數(shù)據(jù)輸出。所述信號處理器還適于基于在(i)逐幀基礎以及(ii)所述感測通道數(shù)據(jù)輸出的圖像堆疊基礎中的至少一個或多個上對吸收信號的過采樣來生成指示選自包括一種或多種麻醉劑和呼吸氣體種類的組的目標氣體的標識和濃度中的至少一個的輸出信號。

根據(jù)另一實施例，所述圖案化熱反射金屬層包括金、鉑、鈦、鈀、鎳、鋁或其任何組合中的至少一種。所述圖案化熱反射金屬層被配置為(i)創(chuàng)建窗框(即，串擾最小化結(jié)構(gòu))作為最小化所述復合熱感測焦平面陣列的相應的熱感測焦平面陣列以及所述鑲嵌濾波器和透鏡陣列的成對的透鏡結(jié)構(gòu)濾波器元件的相鄰通道之間的串擾的孔徑。所述圖案化熱反射金屬層還被配置為(ii)在所述相鄰通道之間創(chuàng)建相應的熱暗區(qū)。在另一實施例中，相鄰通道之間的所述熱暗區(qū)在所述復合熱感測焦平面陣列的相應的熱感測焦平面陣列上形成暗像素以用于結(jié)合改進的信噪比性能在與從光信號對暗信號的基線減法中使用。