FI101428B - Small non-dispersive gas measuring sensor - Google Patents

Small non-dispersive gas measuring sensor Download PDF

Info

Publication number
FI101428B
FI101428B FI942547A FI942547A FI101428B FI 101428 B FI101428 B FI 101428B FI 942547 A FI942547 A FI 942547A FI 942547 A FI942547 A FI 942547A FI 101428 B FI101428 B FI 101428B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
measuring
radiation
rod
gas
gap
Prior art date
Application number
FI942547A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI942547A0 (en
FI101428B1 (en
FI942547A (en
Inventor
Kurt Weckstroem
Original Assignee
Instrumentarium Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Instrumentarium Oy filed Critical Instrumentarium Oy
Priority to FI942547A priority Critical patent/FI101428B1/en
Publication of FI942547A0 publication Critical patent/FI942547A0/en
Publication of FI942547A publication Critical patent/FI942547A/en
Application granted granted Critical
Publication of FI101428B publication Critical patent/FI101428B/en
Publication of FI101428B1 publication Critical patent/FI101428B1/en

Links

Description

101428101428

Pienikokoinen ei-dispersiivinen kaasunmittausanturi - Liten icke-dispersiv gasmätningsgivare 5 Keksintö koskee mittausanturijärjestelyä, jossa mittausanturi potilaan hengityskaa-sun ainakin jonkin kaasukomponentin analysoimiseksi asetetaan yhteyteen tutkittavan hengityskaasun kanssa, jolloin anturista saadaan sähköinen signaali tai signaaleja vietäväksi mittaustuloksen antavaan laitteeseen, mittausanturin käsittäessä: infrapunasäteilylähteen; ainakin yhden kapeakaistaisen suodattimen ja detektorin 10 yhdistelmän; ja tämän säteilylähteen ja suodatin-detektori-yhdistelmän välisen mit-tausraon kaasuseosta varten ei-dispersiivisen mittausjärjestelyn aikaansaamiseksi.5 a combination of at least one narrowband filter and detector 10; and a measurement gap between this radiation source and the filter-detector combination for the gas mixture to provide a non-dispersive measurement arrangement.

Hengityskaasujen ja muiden potilaskaasujen analysointi tapahtuu siis infrapunasätei-lyn spesifistä absorptiota mittaamalla ja säteilyn aallonpituudet ovat yleensä pitkä-aaltoisella infrapuna-alueella 3000 - 10 000 nm ja tyypillisimmillään alueella noin 15 3800-5000 nm eli selvästi näkyvää aluetta suuremmilla aallonpituuksilla.Thus, the analysis of respiratory gases and other patient gases takes place by measuring the specific absorption of infrared radiation, and the wavelengths of the radiation are generally in the long-wavelength infrared range of 3000 to 10,000 nm and most typically in the range of about 15,300 to 5,000 nm, i.e. clearly above the visible range.

Ei-dispersiivinen infrapuna-absorptioon perustuva kaasujen analysointi, kuten anestesia-ja hengityskaasujen komponenttien tunnistus ja niiden pitoisuuksien määrääminen potilasympäristössä tehdään tällä hetkellä paljon tilaa vaativilla antureilla. Mittausantureita on periaatteessa kahta tyyppiä, potilaan hengityspiirissä päävirta-20 uksessa suoraan mittaavat (mainstream) ja hengityspiiristä otetussa pienessä sivuvir-tauksessa mittaavat (sidestream).Non-dispersive infrared absorption-based analysis of gases, such as the identification of components of anesthetic and respiratory gases and the determination of their concentrations in the patient environment, is currently performed with space-intensive sensors. There are basically two types of measuring sensors, those that measure directly in the patient's respiratory circuit in the main current (mainstream) and those that measure in a small side flow from the respiratory circuit (sidestream).

Sivuvirtausanturit sijaitsevat yleensä potilasmonitorin sisällä, johon kaasunäyte viedään ohuella letkulla. Näin ollen mittaus tehdään kaukana potilaasta, mistä on seurauksena kaasun virtausajasta johtuva aikaviive sekä peräkkäisinä ajankohtina otettu-25 jen näytteiden sekoittuminen toisiinsa, mikä myös hidastaa muutosten havaitsemista. Yhtenä etuna on kuitenkin mittausanturin koon pieni merkitys ja koko mittauselekt-roniikan ja anturin pieni välimatka. Tällöin erilaiset korjaukset anturin signaaliin on helppo tehdä, mistä syystä pitoisuuslukemat yleensä ovat sinänsä hyvin tarkkoja ja luotettavia, mutta siis viivästyneinä saatuja. Normaalisti sivuvirtausanturin kaasu-30 letku liitetään nk. Luer-liittimellä suoraan intubaatioputkeen tai sen välittömään läheisyyteen. Kuitenkin kaasunäytteen kuljettaminen monitoriin asti voi kestää muu- 101428 2 tämän sekunnin ja myös signaalin nousuaika voi mainitun sekoittumisen takia pidentyä. Lähinnä tästä syytä päävirtausanturi on yleistymässä.Side flow sensors are usually located inside a patient monitor to which a gas sample is introduced through a thin tubing. Thus, the measurement is made far from the patient, resulting in a time delay due to the gas flow time as well as mixing of samples taken at consecutive times, which also slows down the detection of changes. However, one advantage is the small size of the measuring sensor and the small distance between the entire measuring electronics and the sensor. In this case, various corrections to the sensor signal are easy to make, which is why the concentration readings are usually very accurate and reliable per se, but thus obtained with a delay. Normally, the gas-30 hose of the side flow sensor is connected with a so-called Luer connector directly to the intubation tube or in its immediate vicinity. However, transporting the gas sample to the monitor may take another 101428 2 this second and also the rise time of the signal may be extended due to said mixing. Mainly for this reason, the main flow sensor is becoming more common.

Päävirtausanturit taas on kytketty potilaan hengityksen päävirtaukseen erityisellä liitäntäkappaleella. Tällainen päävirtausanturi on kuvattu esim. julkaisussa US-4 914 5 720. Anturi käsittää päävirtauskanavan osuuden muodostavan mittauskammion tai liitäntäputken, jossa on toisiaan vastapäätä kaksi ikkunaa. Ikkunoiden ulkopuolelle sijoitetaan varsinainen anturi siten, että anturiin kuuluva infrapunasäteilylähde kohdistuu toiseen näistä ikkunoista sen ulkopuolelta ja suuntaa säteilyn päävirtauskanavan läpi toista ikkunaa kohti, jonka ulkopuolelle on sijoitettu ainakin yksi detektori 10 kapeakaistasuodattimineen. Tyypillisesti käytetään kuitenkin kahta detektoria, joista toinen mittaa hiilidioksidia ja toinen toimii referenssinä korjaamalla esim. säteilyn intensiteetissä esiintyviä häiriöitä. Tästä mittausanturista sähköiset signaalit johdetaan mittaustuloksen laskevaan ja tulostavaan laitteeseen sähköjohtoja pitkin.The main flow sensors, on the other hand, are connected to the main flow of the patient's breathing with a special connection piece. Such a main flow sensor is described, for example, in US-4,914 5,720. The sensor comprises a measuring chamber or a connecting pipe forming part of the main flow channel, with two windows facing each other. Outside the windows, the actual sensor is placed so that the infrared radiation source belonging to the sensor is directed to one of these windows from outside it and directs the radiation through the main flow channel towards another window, outside which at least one detector 10 with a narrowband filter is placed. Typically, however, two detectors are used, one of which measures carbon dioxide and the other serves as a reference for correcting, for example, interference with radiation intensity. From this measuring sensor, electrical signals are conducted to the device for calculating and printing the measurement result via electrical wires.

Päävirtauksen yhteyteen sijoitettu mittausanturi, kuten edellä mainitussa patenttijul-15 kaisussa kuvattu, taas on kooltaan suhteellisen suuri ja painava, jolloin se häiritsee intubaatioputken käyttöä, erityisesti potilaiden ollessa lapsia. Päävirtausanturilla on vakavana haittapuolena se, että näytteenottokammion ikkunoiden likaantuessa joudutaan päävirtaus eli hengitys virtaus katkaisemaan ja näytteenottokammio kokonaisuudessaan vaihtamaan tai irrottamaan ja puhdistamaan. Tätä ei esim. leikkauksen 20 aikana mielellään tehdä, jolloin on tyydyttävä virheelliseen mittaustulokseen, jonka vaikutukset saattavat olla vakavia. Jos päävirtausanturia halutaan käyttää nenäadap-terin kanssa, esim. US-patentissa 5 291 897 kuvatun nenäadapterin kanssa, joudutaan käyttämään erillistä pumppua kaasuvirtauksen synnyttämiseksi kulkemaan erillisen näytteenottokammion ja siinä olevan mittausanturin kautta. Koska tällaisen 25 anturin vaatima kaasuvirtaus on suuri ja mittausanturin koko on suuri, joudutaan käytännön toiminnassa ongelmiin. Tällä tavoin mitattaessa päivirtausanturin tarkkuus myös näistä syistä on huono.The measuring sensor placed in connection with the main flow, as described in the above-mentioned patent publication, on the other hand, is relatively large and heavy in size, thus interfering with the use of the intubation tube, especially when the patients are children. A serious disadvantage of the main flow sensor is that when the windows of the sampling chamber become dirty, the main flow, i.e. the respiratory flow, has to be interrupted and the sampling chamber as a whole needs to be replaced or removed and cleaned. This is not preferably done, for example, during surgery 20, in which case it is necessary to be satisfied with an erroneous measurement result, the effects of which may be serious. If the main flow sensor is to be used with a nasal adapter, e.g., the nasal adapter described in U.S. Patent No. 5,291,897, a separate pump must be used to generate the gas flow through a separate sampling chamber and the measuring sensor therein. Due to the large gas flow required by such a sensor 25 and the large size of the measuring sensor, problems arise in practical operation. When measured in this way, the accuracy of the daily flow sensor is also poor for these reasons.

Toinen edellä kuvatun päävirtausanturin tapainen päävirtaukseen sijoitettava mittausanturi on kuvattu julkaisussa HEWLETT-PACKARD JOURNAL, September 30 1981. Kuvatussa anturikonstruktiossa mittaustarkkuutta parannetaan ja erityisesti mittausarvon ryömintää vähennetään moduloimalla mittauskammion läpäisevää infrapunasäteilyä pyörivällä suodatinkiekolla, jossa suodattimet koostuvat suljetuista kennoista, jotka sisältävät täsmälleen tunnetut kaasuseokset. Tällainen anturi vaatii äärimmäisen tiukkoja toleransseja ja tarkkaa ohjausta ja se on painava ja erittäin 35 herkkä kolhuille ja vastaaville. Tällainen mittausanturi on näistä syistä vielä hanka- lakäyttöisempi kuin edellä kuvattu yksinkertaisempi päävirtausanturi.Another mainstream sensor, such as the main flow sensor described above, is described in HEWLETT-PACKARD JOURNAL, September 30 1981. The sensor design described improves measurement accuracy and in particular reduces Such a sensor requires extremely tight tolerances and precise control and is heavy and very 35 sensitive to knocks and the like. For these reasons, such a measuring sensor is even more cumbersome to use than the simpler main flow sensor described above.

101428 3101428 3

Nesteiden spektrofotometrisessä mittauksessa on tunnettua käyttää nesteen sisään työnnettävää mittausanturia, joka muodostuu kahdesta rinnakkaisesta kuitukimpusta ja pienen välimatkan päässä kuitukimppujen ulkopäästä niitä kohti osoittavasta peilipinnasta. Tämä anturi sijoitetaan niitattavaan nesteeseen, jonka jälkeen tuleva sä-^ teily kulkee yhtä kuitukimppua myöten, lähtee kuitukimpun päästä peiliä kohti, kulkee yhden kerran nestekerroksen läpi, heijastuu peilistä, kulkee uudelleen saman nestekerroksen läpi toiseen suuntaan ja palaa toisen kuitukimpun kautta spektrometriin. Kuitukimpun siitä päästä, joka osoittaa poispäin peilistä, tuodaan siis säteily sisälle ja analysoitava säteily ulos. Ulostullut säteily analysoidaan siis dispersiivisesti. *0 Tällainen anturi ei sovellu esim. potilaan hengityskaasun analysointiin, koska tässä anturissa sekä kuitukimppujen peiliä kohti osoittavat päät että niitä vastapäätä oleva peili ovat kylmiä, jolloin hengitysilmassa oleva kosteus voi kondensoitua niille tehden halutut mittaukset, kuten C02-kaasun tunnistuksen ja pitoisuuden mittauksen, mahdottomaksi. Tällaista kondenssiongelmaa ei lainkaan esiinny tälle rakenteelle *5 ominaisessa nesteisiin kohdistuvassa mittauksessa. Toisena ongelmana on se, että normaalit optiset kuidut eivät läpäise potilaskaasujen analysoinnissa ehdottomasti tarvittavaa aallonpituuskaistaa 3800-5000 nm eivätkä varsinkaan käytettävää vielä pidemmän aallonpituuden aluetta 10 000 nimiin saakka. Näitä nesteantureita käytetäänkin tyypillisesti aallonpituusalueella n. 190-2200 nm, ts. alueella, johon kuuluu 20 väli lyhytaaltoinen ultraviolettisäteily - näkyvää valoa lähellä oleva infrapunasäteily. Kuitukimpun käyttö säteilyn johteena ei myöskään millään tavoin eliminoi peilin tai kuitukimpun ja mitattavan väliaineen rajapinnan likaantumisen aiheuttamaa virhettä, jos tämä anturityyppi ajateltaisiin sovellettavaksi ei-dispersiiviseen kaasujen analysointiin. Lisäksi tämän tyyppiset tunnetut anturit ovat nykyisessäkin asussa liian suuria, niiden koon ollessa lähellä muita edellä kuvattuja päävirtausantureita.In the spectrophotometric measurement of liquids, it is known to use a measuring sensor which can be inserted into a liquid and which consists of two parallel fiber bundles and a mirror surface pointing towards them at a small distance from the outer end of the fiber bundles. This sensor is placed in the liquid to be riveted, after which the incoming radiation travels down one fiber bundle, leaves the end of the fiber bundle towards the mirror, passes once through the liquid layer, is reflected from the mirror, re-passes through the same liquid layer in the other direction and returns to the spectrometer. The end of the fiber bundle, which points away from the mirror, is thus introduced into the radiation and the radiation to be analyzed is brought out. The output radiation is thus analyzed dispersively. * 0 Such a sensor is not suitable, for example, for analyzing a patient's breathing gas, because in this sensor both the ends of the fiber bundles facing the mirror and the mirror opposite them are cold, allowing moisture in the breathing air to condense, making desired measurements such as CO2 detection and concentration measurement. . Such a condensation problem does not occur at all in the measurement of liquids characteristic of this structure * 5. Another problem is that normal optical fibers do not pass the wavelength band of 3800-5000 nm, which is absolutely necessary for the analysis of patient gases, and in particular the even longer wavelength range up to 10,000 names used. Indeed, these liquid sensors are typically used in the wavelength range of about 190-2200 nm, i.e. in the range of 20 interval shortwave ultraviolet radiation - infrared radiation close to visible light. The use of a fiber bundle as a radiation conductor also does not in any way eliminate the error caused by fouling of the interface between the mirror or the fiber bundle and the medium to be measured, if this type of sensor were considered applicable to non-dispersive gas analysis. In addition, known sensors of this type are still too large in their current form, being close in size to the other main flow sensors described above.

Keksinnön tavoitteena on siten saada aikaan ei-dispersiivinen infrapuna-absorptioon perustuva kaasukomponenttien analysointiin soveltuva mittausanturi, joka on sijoitettavissa esim. hengityksen päävirtauskanavaan ja jolla saadaan aikaan sekä nykyisten sivuvirtausantureiden että päävirtausantureiden edut. Tavoitteena on siten, 30 että keksinnön mukainen mittausanturi voidaan helposti kiinnittää intubaatioput-keen, esim. siinä olevaan Luer-liittimeen, jonka halkaisija on suuruusluokkaa 4 mm, tai edellä mainitussa US-patentissa 5 291 897 kuvattuun nenäadapteriin tai käyttää muissa kaasunmittausanturin pientä kokoa edellyttävissä lääketieteellisissä mittaus-kohteissa, kuten ruokatorvi- ja rektaalimittauksissa. Keksinnön toisena tavoitteena 35 on anturi, joka voidaan tarvittaessa vaihtaa tai puhdistaa käytön aikana ilman, että esim. potilaan hengitysvirtaus häiriintyy millään tavoin. Keksinnön kolmantena tavoitteena on tällainen anturi, jossa yksinkertaisesti ja tehokkaasti sekä laitteen kokoa 101428 4 kasvattamatta estyy hengitysilmassa olevan vesihöyryn kondensoituminen säteilyä läpäiseville pinnoille ja joka muutoinkin tarkkuudeltaan ja luotettavuudeltaan vastaa kaikkia tällaiselle mittausanturille asetettavia vaatimuksia. Keksinnön neljäntenä tavoitteena on tällainen anturi, jonka paino on niin pieni, ettei se häiritse intuhaatio-5 putken tai nenäadapterin käytettävyyttä lainkaan, ts. mittausanturin paino ja koko ovat epäoleellisia verrattuna näiden komponenttien painoon. Keksinnön viidentenä tavoitteena on tällainen anturi, jonka käyttö ei edellytä minkään lisäkomponentin, kuten pumpun, käyttämistä mitattavan kaasun saamiseksi mittauskohtaan. Keksinnön kuudentena tavoitteena on tällainen anturi, joka kestää hyvin esim. kolhuja ja 10 joka on hinnaltaan edullinen.It is therefore an object of the invention to provide a non-dispersive measuring sensor based on infrared absorption suitable for the analysis of gas components, which can be placed e.g. in the main respiratory flow channel and which provides the advantages of both existing side flow sensors and main flow sensors. It is an object of the invention that the measuring sensor according to the invention can be easily attached to an intubation tube, e.g. a Luer connector of the order of 4 mm in diameter, or to the nasal adapter described in the aforementioned U.S. Patent 5,291,897, or used in other small gas measuring sensors. in measurement sites such as esophageal and rectal measurements. Another object of the invention is to provide a sensor which can be replaced or cleaned during use, if necessary, without, for example, interfering with the patient's respiratory flow in any way. A third object of the invention is such a sensor, in which the condensation of water vapor in the breathing air on radiation-transmitting surfaces is prevented simply and effectively and without increasing the size of the device 101428 4, and which otherwise meets all the requirements for such a measuring sensor in terms of accuracy and reliability. A fourth object of the invention is to provide such a sensor whose weight is so small that it does not interfere with the usability of the intuition-5 tube or nasal adapter at all, i.e. the weight and size of the measuring sensor are insignificant compared to the weight of these components. A fifth object of the invention is such a sensor, the use of which does not require the use of any additional component, such as a pump, to obtain the gas to be measured at the measuring point. A sixth object of the invention is such a sensor which is very resistant to e.g. knocks and which is inexpensive.

Edellä kuvatut haittapuolet eliminoidaan ja edellä määritellyt tavoitteet saavutetaan keksinnön mukaisella mittausanturijäijestelyllä, jolle on tunnusomaista se, mitä on määritelty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.The disadvantages described above are eliminated and the objects defined above are achieved by the measuring sensor arrangement according to the invention, which is characterized by what is defined in the characterizing part of claim 1.

Keksinnön mukaisen mittausanturin ja sen käytön tärkeimpänä etuna on se, että kaa-15 suseoksen komponentit saadaan analysoitua suoraan kaasukomponentin päävirtauk-sesta, jolloin mittaus on erittäin nopeaa, ja kuitenkin anturi on niin pieni ja kevyt, että se ei missään olosuhteissa häiritse intubaatioputken tai nenäadapterin käyttöä edes lapsipotilaan kyseessä ollen. Keksinnön toisena etuna on se, että mittausanturi on helppo vaihtaa ja puhdistaa samalla, kun potilaan hengitysvirtaus pysyy kontrol-20 lissa ja häiriintymättömänä. Koska anturi on edullisesti liitettävissä Luer-liittimeen, voidaan tarvittaessa samaan liittimeen vaihtaa esim. sivuvirtausletku muuta mittausta varten. Koska keksinnön mukainen mittausanturi on nopea, se ilmaisee esim. intubaatioputken oikean asettelun välittömästi. Myös nenäadapterin kanssa keksinnön mukainen mittausanturi on helppokäyttöinen, koska näytteenottopumppua ei 25 tarvita.The main advantage of the measuring sensor according to the invention and its use is that the components of the gas mixture can be analyzed directly from the main flow of the gas component, so the measurement is very fast and yet the sensor is so small and light that it does not interfere with the intubation tube or nose adapter. even in the case of a pediatric patient. Another advantage of the invention is that the measuring sensor is easy to replace and clean while the patient's respiratory flow remains under control and undisturbed. Since the sensor can preferably be connected to the Luer connector, it is possible to change, for example, a side flow hose to the same connector for another measurement. Since the measuring sensor according to the invention is fast, it immediately detects, for example, the correct positioning of the intubation tube. Also with a nasal adapter, the measuring sensor according to the invention is easy to use, because a sampling pump is not required.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti oheisiin kuvioihin viittaamalla.In the following, the invention will be described in detail with reference to the accompanying figures.

Kuva 1 esittää pitkittäisleikkausta keksinnön mukaisen mittausanturin eräästä edullisesta toteutusmuodosta.Figure 1 shows a longitudinal section of a preferred embodiment of a measuring sensor according to the invention.

Kuva 2 esittää pitkittäisleikkausta eräästä toisesta keksinnön mukaisen mittausantu-30 rin edullisesta toteutusmuodosta.Figure 2 shows a longitudinal section of another preferred embodiment of a measuring sensor according to the invention.

Kuva 3 esittää keksinnön mukaisen anturin tyypillistä sijoitusta suoraan potilaan hengitysputken ns. näytteenottoadapteriin Luer-liittimellä.Figure 3 shows a typical placement of a sensor according to the invention directly in the so-called to the sampling adapter with the Luer connector.

101428 5101428 5

Kuva 4 esittää keksinnön mukaisen mittausanturin toista käyttökohdetta, jossa se on liitetty sieraimeen asetettavaan nenäadapteriin.Figure 4 shows another application of a measuring sensor according to the invention, in which it is connected to a nasal adapter to be inserted into the nostril.

Kuva 5 esittää jäijestelyä keksinnön mukaisen mittausanturin liittämiseksi sähköisesti potilasmonitoriin.Figure 5 shows an arrangement for electrically connecting a measuring sensor according to the invention to a patient monitor.

5 Kuva 6 esittää pitkittäisleikkausta kolmannesta keksinnön mukaisen mittausanturin toteutusmuodosta, joka on muunnos kuvassa 2 esitetystä toteutusmuodosta.Figure 6 shows a longitudinal section of a third embodiment of a measuring sensor according to the invention, which is a modification of the embodiment shown in Figure 2.

Kuva 7 esittää pitkittäisleikkausta eräästä neljännestä keksinnön mukaisen mittausanturin edullisesta toteutusmuodosta.Figure 7 shows a longitudinal section of a fourth preferred embodiment of a measuring sensor according to the invention.

Kuvista 1 ja 2 on nähtävissä keksinnön mukaisen mittausanturin yksityiskohtainen 10 rakenne ja sijoitus eräässä käyttötilanteessa. Mittausanturi käsittää liitinosan 26 anturin kiinnittämiseksi kaasuseoksen G virtauskanavan 25 seinämän 27 yhteen aukkoon 16. Lääketieteellisissä sovellutuksissa, joihin keksinnön mukainen mittari on ensisijaisesti tarkoitettu, tämä virtauskanavan 25 seinämän 27 aukko 16 muodostuu Luer-liittimen aukosta, jolloin reiän 16 läpimitta on suuruusluokkaa 4 mm. Siten 15 mittausanturin liitinosan 26 ulkohalkaisija on tätä vastaava. Tästä liitinosasta 26 työntyy kanavan 25 sisälle keksinnön mukainen mittauspuikko 2, jonka ulkohalkaisija on koko mitaltaan enintään yhtä suuri kuin seinämäaukon 16 halkaisija. Tämä mittauspuikko 2 sisältää infrapunasäteilylähteen 1 ja erityisesti sen kuumenevat osat, kuten henkulangan 31 tai vastaavan. Siten infrapunasäteilylähteenä 1 on termi-20 nen säteilylähde, jonka kuumat osat ovat virtauskanavan 25 seinämän 27 rajaaman alueen tai poikkipinnan A3, A4 sisäpuolella, kuten on nähtävissä kuvista 3 ja 4.Figures 1 and 2 show the detailed structure and location of the measuring sensor 10 according to the invention in a situation of use. The measuring sensor comprises a connector part 26 for attaching the sensor to one opening 16 in the wall 27 of the flow channel 25 of the gas mixture G. In medical applications for which the meter according to the invention is primarily intended, this opening 16 in the wall 27 of the flow channel 25 consists of a Luer connector opening of 4 mm. Thus, the outer diameter of the connector portion 26 of the measuring sensor 15 is corresponding to this. From this connector part 26 a measuring rod 2 according to the invention protrudes inside the channel 25, the outer diameter of which is at most equal to the diameter of the wall opening 16. This measuring rod 2 includes an infrared radiation source 1 and in particular its heating parts, such as a wire 31 or the like. Thus, the infrared radiation source 1 is a term 20 radiation source, the hot parts of which are inside the area or cross-section A3, A4 delimited by the wall 27 of the flow channel 25, as can be seen in Figures 3 and 4.

Mittausanturin runko 5 sijaitsee edullisesti virtauskanavan 25 seinämän 27 ulkopuolella, ts. toiseen suuntaan liitinosasta kuin mittauspuikko 2. Mittausanturin rungon sisälle on järjestetty ainakin yksi detektori, esim. detektori 9a siten, että sen herkkä 25 pinta on suunnattu kanavan sisällä olevaa infrapunalähdettä 1 kohti. Tämän detektorin 9a infrapunalähdettä kohti osoittavalla puolella on suodatin 1 la, joka on edullisesti kapeakaistainen interferenssisuodatin, jonka läpäisykaista on sijoitettu mitattavan kaasukomponentin absorptiopiikin aallonpituuden kohdalle.The measuring sensor body 5 is preferably located outside the wall 27 of the flow channel 25, i.e. in a different direction from the connector part than the measuring rod 2. At least one detector, e.g. detector 9a, is arranged inside the measuring sensor body so that its sensitive surface 25 is directed towards the infrared source 1 inside the channel. The side of this detector 9a facing the infrared source has a filter 11a, which is preferably a narrowband interference filter, the transmission band of which is located at the wavelength of the absorption peak of the gas component to be measured.

Suodatin-detektori-yhdistelmän 9, Ilja infrapunalähteen 1 väliin virtauskanavan 25 30 seinämän 27 sisäpuolelle, ts. seinämän rajaaman poikkipinnan A3, A4 alueelle, on järjestetty mittausrako 4, jonka kautta virtaava kaasu G kanavassa 25 pääsee vapaasti kulkemaan. Mittausraon 4 mittausvälimatka H, jolla pituudella virtaava kaasu G absorboi säteilylähteestä tulevaa säteilyä R, on järjestetty infrapunasäteilylähteen 1 ja suodatin-detektori-yhdistelmän 9, 11 yhdysjanan suuntaiseksi, ja tämä suunta HA measuring gap 4 is arranged between the filter-detector combination 9, Ilja infrared source 1 inside the wall 27 of the flow channel 25, i.e. in the area of the cross-sectional surface A3, A4 defined by the wall, through which the flowing gas G in the channel 25 can pass freely. The measuring distance H of the measuring gap 4, along the length of which the flowing gas G absorbs the radiation R from the radiation source, is arranged parallel to the connecting line of the infrared radiation source 1 and the filter-detector combination 9, 11, and this direction H

101428 6 on pääasiassa mittauspuikon 2 pituuden L suuntainen. Tällä tavoin syntyy mittaus-anturi, josta saadaan sähköinen signaali tai signaaleja sen detektorista tai detektoreista 9, jotka signaalit viedään mittausanturin rungosta 5 lähtevää johtoa 6 myöten mittaustuloksen laskevaan ja näyttävään laitteeseen 22.101428 6 is mainly parallel to the length L of the measuring rod 2. In this way, a measuring sensor is generated, from which an electrical signal or signals are obtained from its detector or detectors 9, which signals are fed down the line 6 from the measuring sensor body 5 to a device 22 for calculating and displaying the measurement result.

5 Käytännössä mittausanturi käsittää lisäksi toisen suodatin-detektori-yhdistelmän 9b, 1 Ib ensimmäisen yhdistelmän 9a, 1 la vieressä, ts. poikittaisessa suunnassa detektorin ja infrapunasäteilylähteen 1 välistä yhdysjanaa vastaan rinnakkain ja infrapuna-lähdettä kohti suunnattuina. Yksi ilmaisin-suodatinpari saattaa riittää, jos mittaustarkkuus ei ole kriittinen ja kalibrointi on helppo suorittaa, mutta yleensä tässä ei-10 dispersiivisessä mittauksessa on tarpeen referenssisignaalin samanaikainen käyttö.In practice, the measuring sensor further comprises a second filter-detector combination 9b, 11b next to the first combination 9a, 11a, i.e. in the transverse direction against the connecting line between the detector and the infrared radiation source 1 in parallel and directed towards the infrared source. One pair of detector-filters may be sufficient if the measurement accuracy is not critical and calibration is easy to perform, but usually this non-10 dispersive measurement requires the simultaneous use of a reference signal.

Jos suodattimien 1 la ja 1 Ib kaistat ovat lähellä toisiaan ja ilmaisimet 9a ja 9b ovat samanlaisia, voidaan tunnetun tekniikan mukaisesti helposti kompensoida esim. lampun intensiteettivaihtelut ja likaantumisesta johtuvat säteilyvarjostukset. Jos mitataan hiilidioksidia, niin suodattimen 1 la kaista voi olla 4260 nm kohdalla ja 15 referenssisuodattimen 1 Ib kaista aallonpituudella, joka on tämän välittömässä läheisyydessä, missä hiilidioksidi ei absorboi säteitä R. Näin mahdollisen lian spektriset vaikutukset eivät pääse vaikuttamaan kompensointiin. Detektorit 9a ja 9b ovat edullisesti esim. PbSe-tyyppiä hyvän herkkyyden ja nopeuden saamiseksi, mutta myös muuntyyppiset, kuten termiset ilmaisimet, ovat mahdollisia. Detektori-suoda-20 tinparit 9a, 1 la ja 9b, 1 Ib on edullisesti optisesti erotettu toisistaan väliseinällä 12, jotta ylikuuluminen ei haittaisi. Välittömästi detektorien 9a, 9b takana olevalla kyt-kentälevyllä 13 on ilmaisimien esivahvistimet, jotta signaalit saataisiin muotoon, joka ei häiriinny syöttöjohdossa 6.If the bands of the filters 11a and 11b are close to each other and the detectors 9a and 9b are similar, it is possible according to the prior art to easily compensate for e.g. lamp intensity variations and radiation shadows due to fouling. If carbon dioxide is measured, then the band 1a of the filter 11a may be at 4260 nm and the band 1 l of the reference filter 1b at a wavelength in its immediate vicinity, where carbon dioxide does not absorb the rays R. Thus the spectral effects of any dirt cannot affect the compensation. Detectors 9a and 9b are preferably of the PbSe type, for example, in order to obtain good sensitivity and speed, but other types, such as thermal detectors, are also possible. The detector-filter-20 tin pairs 9a, 11a and 9b, 11b are preferably optically separated from each other by a partition 12 so as not to interfere with crosstalk. The switching plate 13 immediately behind the detectors 9a, 9b has detector preamplifiers in order to convert the signals into a shape which is not disturbed in the supply line 6.

Kuvatussa keksinnön mukaisessa rakenteessa siis mittausrakoa 4 rajaa säteilylähteen 25 puoleinen pinta 3 ja suodatin-detektori-yhdistelmien puoleinen pinta 30, jotka molemmat pinnat ovat kaasuseoksen ympäröimiä ja kanavan poikkipinnan A3, A4 sisällä. Tämä mittausraon mittaus välimatka H on tyypillisesti suuruusluokkaa 2-5 mm, kun mitataan hiilidioksidia, mutta se voidaan valita sopivaksi aina kaasuab-sorption mukaan. Mittausvälimatka riippuu oleellisesti päävirtauskanavan koosta.Thus, in the described structure according to the invention, the measuring gap 4 is delimited by the surface 3 on the side of the radiation source 25 and the surface 30 on the side of the filter-detector combinations, both surfaces surrounded by the gas mixture and inside the channel cross-section A3, A4. This measuring gap measuring distance H is typically of the order of 2-5 mm when measuring carbon dioxide, but it can always be selected as suitable according to the gas absorption. The measuring distance depends essentially on the size of the main flow channel.

30 Koska päävirtauskanavassa mittausanturin puikko-osa 2 ei saa mainittavasti rajoittaa virtausta, sen tulee olla pieni virtauskanavaan 25 verrattuna, ja kuten jäljempänä tarkemmin selostetaan, on mittausrako 4 myös pienempi kuin 'irtauskanavan halkaisija D. Jos säteilylähde on pääasiassa kaikkiin suuntiin säteilevä, rajoittaa myös mittausvälimatkan lisäämisen aiheuttama vastaanottavaan pintaan 30 osuvan sätei-35 lyn R väheneminen välimatkan H suurentamista. Tätä voidaan tietenkin kompensoida käyttämällä sinänsä tunnettua suunnattua säteilylähdettä, jolloin mittausväli- 101428 7 matka voidaan kasvattaa kymmeniin millimetreihin. Koska mittausrako 4 on suorassa kosketuksessa mitattavaan kaasuvirtaan G, niin viiveitä ei synny eikä mitään näytteenottopumppuja tarvita. Kun keksinnön mukaisesti käytetään termistä infra-punasäteilylähdettä, on tällä se vaikutus, että mittauspuikon 2 molemmat käytettyä 5 säteilyä R läpäisevät pinnat 3 ja 30 sisältävä päätyosuus 32 lämpenee, minkä tuloksena molemmat kaasuvirtaan G rajautuvat pinnat 3 ja 30 ovat sen verran lämpimämpiä kuin kaasuvirta, ettei mitään vesihöyryn kondensoitumista näille pinnoille pääse tapahtumaan. Tämän halutun lämpenemisen vuoksi ei yleensä ole edullista suurentaa mittausvälimatkaa ainakaan paljon mainitusta 2-5 mm:stä, joka mitta on 10 yleensä enintään suuruusluokkaa puolet ja usein vain suuruusluokkaa viidesosa vir- tauskanavan 25 halkaisijasta D.30 Since in the main flow channel the measuring rod rod part 2 must not significantly restrict the flow, it must be small compared to the flow channel 25 and, as will be explained below, the measuring gap 4 is also smaller than the discharge channel diameter D. If the radiation source is radiating in all directions, also limits the measuring distance the reduction of the radius R incident on the receiving surface 30 caused by the addition increases the distance H. This can, of course, be compensated for by using a directional radiation source known per se, in which case the distance between the measuring intervals 101428 7 can be increased to tens of millimeters. Since the measuring gap 4 is in direct contact with the gas flow G to be measured, no delays occur and no sampling pumps are required. When a thermal infrared radiation source is used according to the invention, this has the effect that the end portion 32 containing both the radiation R-transmitting surfaces 3 and 30 of the measuring rod 2 heats up, as a result of which both surfaces 3 and 30 bordering the gas flow G are warmer than the gas flow. no condensation of water vapor on these surfaces can occur. Due to this desired heating, it is generally not advantageous to increase the measuring distance at least much from said 2-5 mm, which dimension is generally at most half an order of magnitude and often only an order of magnitude of one-fifth of the diameter D of the flow channel 25.

Termisenä infrapunasäteilylähteenä voidaan käyttää edullisesti nk. subminiature-lamppua, joka on pienikokoinen kaupallinen hehkulamppu ja joka on halpa ja riittävän nopea. Tällaisen subminiature-lampun tyypillinen nousuaika pimeästä tilasta 15 täyteen säteilytehoon on välillä 5-50 ms, mikä riittää hengitystaajuuden ilmaisemi seen, jos lamppua ohjataan vaihtovirralla. Tasavirtaa voidaan myös käyttää, joskin hehkulampun elinikä silloin voi olla lyhyempi ja mittaussignaalin nollataso saattaa ryömiä. Tällainen kannaton lasikuvullinen lamppu, joka sisältää hehkulangan 31, liimataan tiiviisti mittauspuikon 2 uloimpaan liitinosasta 26 poispäin osoittavaan 20 päähän siten, että lampun lasikupuja hehkulanka on suuntautunut mittausaukon 4 suuntaan. Lamppu muodostaa samalla säteilylähteen puoleisen mittausraon 4 pinnan 3. Säteilylähteen tehonsyöttö tuodaan mittauspuikon 2 sisällä mittausraon 4 kohdalla raon sivun muodostavaa kannaketta 36 pitkin, joka liittää mittauspuikon säteilyjoh-teiden 14 tai 10 puoleisen osan säteilylähteen 1 puoleiseen osaan, anturin rungosta 5 25 ja siihen liitetystä syöttökaapelista 6. On selvää, että voidaan käyttää myös muunlaisia säteilylähteitä, kuten sellaista paksukalvosäteilylähdettä, joka on kuvattu julkaisussa US-4 914 720. Myös muunlaisia sinänsä tunnettuja termisiä säteilylähteitä, kuten ohutkalvosäteilylähteitä, jollainen on kuvattu julkaisussa HEWLETT-PACKARD JOURNAL, September 1981, voidaan käyttää. Myös toisenlaisia termi-30 siä säteilylähteitä voidaan käyttää, joten niitä ei tässä selosteta yksityiskohtaisemmin. Oleellista on, että säteilylähde on mekaanisilta mitoiltaan riittävän pieni, ts. läpimitaltaan yleensä pienempi kuin suuruusluokkaa 3 mm ja että kuumenevan osan lämpökapasiteetti on riittävän pieni, edullisesti mahdollisimman pieni, ja lämmön-siirtokerroin ympäristöön riittävän suuri, edullisesti mahdollisimman suuri, jotta 35 nousuaika saadaan riittävän pieneksi ja nopeus siten suureksi. Tällä tavoin taataan riittävän suuren taajuuden käyttömahdollisuus ja erityisesti riittävän suuren taajuuden omaavan vaihtovirran tai pulssivirran käyttö säteilylähtein: niin, että taajuus on 101428 8 riittävä detektorin ominaisuuksia ja kaasuvirrassa tapahtuvia muutoksia silmällä pitäen.As the thermal infrared radiation source, a so-called subminiature lamp, which is a small commercial incandescent lamp and which is inexpensive and sufficiently fast, can be advantageously used. The typical rise time of such a subminiature lamp from the dark state 15 to full radiant power is between 5 and 50 ms, which is sufficient to indicate the respiratory rate if the lamp is controlled by alternating current. Direct current can also be used, although the life of the incandescent lamp may then be shorter and the zero level of the measurement signal may creep. Such a supportless glass-capped lamp containing an incandescent wire 31 is tightly glued to the outermost end 20 of the measuring rod 2 facing away from the connector portion 26 so that the glass bulbs of the lamp are directed in the direction of the measuring opening 4. At the same time, the lamp forms the surface 3 of the measuring gap 4 on the radiation source side. The power supply of the radiation source is 6. It is clear that other types of radiation sources can also be used, such as the thick-film radiation source described in U.S. Pat. No. 4,914,720. Other types of thermal radiation sources known per se, such as thin-film radiation sources such as those described in HEWLETT-PACKARD JOURNAL, September 1981, . Other types of term 30 radiation sources may also be used, so they will not be described in more detail here. It is essential that the radiation source is sufficiently small in mechanical dimensions, i.e. generally less than on the order of 3 mm in diameter, and that the heat capacity of the heating part is small enough, preferably as small as possible, and the heat transfer coefficient is high enough, preferably as high as possible. small and thus the speed high. In this way, the possibility of using a sufficiently high frequency, and in particular the use of an alternating current or pulse current with a sufficiently high frequency with radiation sources, is guaranteed: so that the frequency is 101428 8 sufficient for detector characteristics and changes in gas flow.

Keksinnön mukaisesti säteily R, johon on kohdistunut kaasun G aiheuttama absorptio mittausraossa 4, johdetaan mittausrakoon 4 nähden suljettua pitkää johdetta pit-5 kin suodatin-detektori-yhdistelmiin 11,9. Kuvan 1 toteutusmuodossa tämä johde muodostuu sisäpinnaltaan 7 heijastavasta putkesta 14, jonka pituus L on suuri suhteessa sen sisäpuolen halkaisijaan S. Tässä tapauksessa tämän putken 14 sisäpuolen ja mittausraon 4 rajapinta 30 muodostuu kaasutiiviin sulun aikaansaavasta ikkunasta 8. Edullisesti tämä ikkuna 8 on muodostettu linssiksi ja edullisimmillaan pallomai-10 seksi linssiksi, kuten kuvassa 1 on esitetty, joka on esimerkiksi liimattu putken 14 siihen päähän, joka rajautuu mittausrakoon. Linssin materiaalina on safiiri tai muu käytettyä säteilyä läpäisevä materiaali. Kuvan 2 toteutusmuodossa tämä johde muodostuu yhtenäisestä infrapunasäteilyä läpäisevästä tangosta, esim. safiiritangosta, joka on tiiviisti liitetty mittauspuikon 2 sisälle. Tämän optisen tangon 10 pituus L on 15 suuri verrattuna sen läpimittaan S ja sen ulkopinta on kokonaisheijastava, jolloin säteily kulkee sitä pitkin mittausraon 4 puoleisesta tangon pinnasta 30 suodattimiin 11 ja detektoreihin 9. Sekä sisältä heijastavan putken 14 että optisen tangon 10 pituus L on ainakin kaksinkertainen, edullisesti ainakin kolminkertainen, verrattuna putken ja vastaavasti tangon läpimittaan S. Tällä pitkänomaisella johteella on se 20 vaikutus, että mittausraon 4 eri puolien pinnoille 3 ja 30 mahdollisesti joutuneiden epäpuhtauskohtien vaikutus hajotetaan tasaisesti suodatin-detektori-yhdistelmän koko alueelle, ts. jokin yksittäinen tahra pinnassa 3 tai 30 aiheuttaa saman vaikutuksen kaikkiin detektoreihin 9a ja 9b. On selvää, että mittauspuikon ja siten heijastavan putken 14 ja tangon 10 pituus L suhteessa paksuuteen S voi olla paljon suu-25 rempikin kuin edellä on kuvattu. Tällöin voidaan saavuttaa sekin etu, että monien seinämistä tapahtuvien heijastusten vaikutuksesta säteily osuu suodattimiin varsin tarkasti kohtisuoraan, jolloin ei aiheudu absorptiokaistoihin virheitä, kuten tapahtuu, jos tulokulma poikkeaa oleellisesti suodattimen pintaa vastaan kohtisuorasta suunnasta. Kuvatuissa käyttökohteissa, näytteenottoadapterin tai nenäadapterin Luer-30 reiässä, on keksinnön mukaisen anturin säteilyjohteen 14, 10 tyypillinen pituus L suuruusluokkaa 10-20 mm ja läpimitta noin 3 mm.According to the invention, the radiation R, which has been subjected to the absorption caused by the gas G in the measuring gap 4, is conducted along the closed long conductor relative to the measuring gap 4 to the filter-detector combinations 11.9. embodiment of Figure 1, this guide is formed of the inner surface 7 of the reflective tube 14 having a length L is large relative to the inside of the diameter of S. In this case, the tube 14 inside and the measuring gap 4 of the interface 30 forming a gas tight seal provides the counter window 8. Preferably this window 8 is formed as a lens and is most preferably into a spherical lens as shown in Figure 1, for example glued to the end of the tube 14 which abuts the measuring gap. The material of the lens is sapphire or other material that transmits the radiation used. In the embodiment of Figure 2, this conductor consists of a uniform infrared-transmitting rod, e.g. a sapphire rod, which is tightly connected inside the measuring rod 2. The length L of this optical rod 10 is large compared to its diameter S and its outer surface is totally reflective, the radiation passing along it from the rod surface 30 on the measuring slot 4 to the filters 11 and detectors 9. Both the length L of the inner reflecting tube 14 and the optical rod 10 are at least twice , preferably at least three times the diameter S of the tube and the rod, respectively. This elongate conductor has the effect that the effect of any impurities on the surfaces 3 and 30 of the different sides of the measuring gap 4 is uniformly distributed over the entire filter-detector combination, i.e. a single stain on the surface 3 or 30 has the same effect on all detectors 9a and 9b. It is clear that the length L of the measuring rod and thus of the reflecting tube 14 and the rod 10 in relation to the thickness S can be much longer than the mouth 25 as described above. This also has the advantage that, as a result of many reflections from the walls, the radiation hits the filters quite precisely perpendicularly, so that no errors are caused in the absorption bands, as happens if the angle of incidence deviates substantially from the direction perpendicular to the filter surface. In the described applications, in the Luer-30 hole of the sampling adapter or nose adapter, the typical length L of the sensor radiation conductor 14, 10 according to the invention is of the order of 10-20 mm and the diameter is about 3 mm.

Kuvatulla rakenteella saadaan mittauspuikon 2 pinta-ala AI, A2 kaasuseoksen vir-taussuuntaa G vastaan poikittain oleellisesti pienemmäksi kuin kanavan 25 poikkipinta-ala A3, A4. Kanavan poikkipinta-alalla A3, A4, jota kanavan seinämä 27 ra-35 jaa, tarkoitetaan niitä poikkipinta-aloja, jotka muodostuvat mittausraon 4 rajaamalle alueelle mittausanturin ollessa poistettuna. Poikkipinta-alat A3, A4 samoin kuin sei- 101428 9 nämä 27 ja kanavan halkaisija D kuvaavat siis kanavan rajoja ja kokoa mittausanturin ollessa poistettuna, mutta siltä kohtaa kanavaa, johon mittausanturi ja erityisesti sen mittausrako 4 tulee, kun anturi asetetaan paikoilleen kanavan sisälle. Kuvien 1-3 toteutusmuodossa on mittauspuikon 2 pinta-ala A2 sen poikkipinta-ala mittauspui-5 kon 2 pituuden L suunnassa, koska mittauspuikko 2 on työnnetty virtauskanavaan 25 pääasiassa siten, että mittauspuikon pituus L on likimain kanavan 25 halkaisijan D suunnassa. Koska mittauspuikko 2 on tyypillisesti pituuttaan L vastaan kohtisuorassa tasossa pyöreä, jolloin myös sisältä heijastava putki 14 samoin kuin optinen tanko 10 ovat poikkileikkauksessa pyöreitä, voidaan anturia kiertää aukon 16 keski-10 linjan ympäri ja on yleensä samantekevää, mihin näistä asennoista mittausanturi virtauskanavan aukossa 16 sijoitetaan. Kuvien 1-3 toteutusmuodossa ovat mittausra-on 4 säteilylähteen puoleinen pinta 3 samoin kuin suodatin-detektori-yhdistelmän puoleinen pinta 30 likimain kohtisuorassa virtauskanavan halkaisijaa D vastaan, jolloin nämä pinnat 3, 30 ovat likipitäen kaasuseoksen virtaussuunnan G kanssa 15 yhdensuuntaiset. Kuviossa 4 nenäadapteriin 18 sijoitetun mittausanturin mittauspuikon 2 pituus L on taas likipitäen yhdensuuntainen kaasuseoksen virtaussuunnan G kanssa. Koska kyseessä on nenäadapteri, virtaa hengityskaasuseos G molempiin suuntiin adapterin virtauskanavan 25 kautta, jonka kanavan poikkipinta-ala on A3. Tässä tapauksessa on mittausanturin mittauspuikon 2 pituutta L vastaan kohtisuora 20 poikkipinta-ala AI oleellisesti pienempi kuin tämä kanavan poikkipinta-ala A3 ja tällöin sijaitsevat mittausraon 4 pinnat 3, 30 kohtisuorassa tätä virtaussuuntaa G vastaan, ts. likimain virtauskanavan 25 poikkileikkaustason A3 suuntaisina. Koska kyse on hengityksessä ilmenevistä kaasuseoksen virtauksista G, joiden nopeus on suhteellisen pieni, ei mittausraon 4 asennolla suhteessa virtaussuuntaan ole oleellista 25 merkitystä, vaan kaikki tässä esitetyt asennot johtavat aivan yhtä nopeaan ja luotettavaan mittaustulokseen. Samoin riippumatta mittausraon 4 pintojen 3, 30 asennosta suhteessa virtauskanavaan 25 on mittauspuikon 2 poikkipinta-ala AI ja A2 enintään suuruusluokkaa 30 % virtauskanavan poikkipinta-alasta A3 ja vastaavasti A4. On kuitenkin edullista, että mittauspuikon kulloinkin tehollinen poikkipinta-ala AI, A2 30 on mahdollisimman pieni, ja siten tulee pyrkiä siihen, että tämä olisi enintään n. 10-20 % virtauskanavan 25 poikkipinta-alasta A3, A4.With the described structure, the area A1, A2 of the measuring rod 2 transversely to the flow direction G of the gas mixture is made substantially smaller than the cross-sectional area A3, A4 of the channel 25. The cross-sectional area A3, A4 of the duct, which is delimited by the wall 27 of the duct, means those cross-sectional areas which form in the area delimited by the measuring gap 4 with the measuring sensor removed. The cross-sectional areas A3, A4 as well as the walls 101428 9 thus describe the boundaries and size of the channel with the measuring sensor removed, but at the point where the measuring sensor and in particular its measuring slot 4 enters when the sensor is placed inside the channel. In the embodiment of Figures 1-3, the area A2 of the measuring rod 2 is its cross-sectional area in the direction of the length L of the measuring rod 2, since the measuring rod 2 is inserted into the flow channel 25 mainly so that the measuring rod length L is approximately in the direction of the channel D diameter D. Since the measuring rod 2 is typically circular in a plane perpendicular to its length L, whereby the inside reflecting tube 14 as well as the optical rod 10 are round in cross section, the sensor can be rotated about the center line 10 of the opening 16 and is generally irrelevant at which position the measuring sensor is located in the flow channel opening 16 . In the embodiment of Figures 1-3, the radiation source side surface 3 as well as the filter-detector combination surface 30 are approximately perpendicular to the flow channel diameter D, these surfaces 3, 30 being approximately parallel to the flow direction 15 of the gas mixture. In Fig. 4, the length L of the measuring rod 2 of the measuring sensor placed in the nose adapter 18 is again approximately parallel to the flow direction G of the gas mixture. Since it is a nasal adapter, the breathing gas mixture G flows in both directions through the flow channel 25 of the adapter, the cross-sectional area of which is A3. In this case, the cross-sectional area A1 perpendicular to the length L of the measuring rod 2 of the measuring sensor 2 is substantially smaller than this cross-sectional area A3 of the channel and then the surfaces 3, 30 of the measuring slot 4 are perpendicular to this flow direction G, i.e. Since these are gaseous gas mixture flows G at a relatively low velocity, the position of the measuring gap 4 in relation to the flow direction is not essential, but all the positions shown here lead to an equally fast and reliable measurement result. Likewise, regardless of the position of the surfaces 3, 30 of the measuring gap 4 relative to the flow channel 25, the cross-sectional area A1 and A2 of the measuring rod 2 is at most of the order of 30% of the cross-sectional area A3 and A4, respectively. However, it is preferred that the respective effective cross-sectional area A1, A2 30 of the measuring rod is as small as possible, and thus it should be aimed that this should not exceed about 10-20% of the cross-sectional area A3, A4 of the flow channel 25.

Käytettäessä valon johtamiseen mittausraosta suodatin-detektori-yhdistelmään 11,9 sisäpinnaltaan 7 heijastavaa putkea 14 on edullista muodosta? sen sisätilaa mittaus-rakoon 4 rajaava ikkuna 8 linssiksi, jotta mittausraon 4 eri kohtia läpäisevien sätei-35 den R sekoittaminen olisi mahdollisimman tehokasta putken 14 pituuden L matkalla. Erityisen edullista on muodostaa tämä ikkuna pallomaiseksi tai kuulamaiseksi linssiksi, kuten kuvassa 1 on esitetty. Tällainen linssi 8 on sekoitus vaikutukseltaan te- ίο 101428 hokas ja se on erityisen helppo asentaa ja tiivistää läpimitaltaan S erittäin pieneen mittauspuikkoon 2. On selvää, että myös optisen tangon 10 mittausrakoa 4 kohti osoittava pää 30 voidaan muotoilla paitsi tasomaiseksi myös linssipinnaksi, kuten koveraksi tai kuperaksi pinnaksi 30.When using a tube 14 with a reflective surface 7 of an inner surface 7 to direct light from the measuring gap to the filter-detector combination 11.9, is the preferred form? a window 8 delimiting its interior into the measuring gap 4 into a lens, so that the mixing of the rays R passing through the different points of the measuring gap 4 is as efficient as possible along the length L of the tube 14. It is particularly advantageous to form this window into a spherical or spherical lens, as shown in Figure 1. Such a lens 8 is a mixture with a high impact effect and is particularly easy to mount and seal on a measuring rod 2 with a very small diameter S. It is clear that the end 30 of the optical rod 10 pointing towards the measuring slot 4 can also be shaped not only planar but also concave. convex surface 30.

5 Sellaisia käyttökohteita varten, joissa suuri mittausnopeus ei ole vaatimuksena, voidaan mittauspuikon 2 mittausrako 4 suojata vaihdettavalla kaasua läpäisevällä ja edullisesti hydrofobisella kalvolla 33, joka on tiiviisti liitetty toisaalta säteilylähteen 1 alueelle ja toisaalta ikkunan 8 tai optisen tangon 10 alueelle. Mitattava kaasuseos tunkeutuu silloin kalvon 33 läpi mittausrakoon 4, joka ikkunoineen on suojassa suo-10 raita likaantumiselta. Tällaisena kaasua läpäisevänä kalvona voisi toimia mikrohuo-koinen kalvo, jollaista on yleisesti saatavana esim. W.L. Gore & Associates Inc:n rekisteröidyllä tavaramerkillä "GORE-TEX" samoin kuin muilla tavaramerkeillä. Näitä kalvoja ei siten tässä selosteta tarkemmin.For applications where a high measuring speed is not required, the measuring gap 4 of the measuring rod 2 can be protected by a replaceable gas-permeable and preferably hydrophobic film 33 tightly connected on the one hand to the radiation source 1 and on the other hand to the window 8 or optical rod 10. The gas mixture to be measured then penetrates through the membrane 33 into the measuring gap 4, which, together with its windows, is protected from contamination by a 10-track strip. Such a gas permeable film could be a microporous film such as is commonly available e.g. in W.L. Gore & Associates Inc.'s registered trademark "GORE-TEX" as well as other trademarks. These films are thus not described in more detail here.

Kuvan 6 toteutusmuodossa mittauspuikon 2 pituus L on suurempi kuin kuvissa 1-4 15 esitetyissä toteutusmuodoissa. Käyttökohteen mukaan puikon pituus voi vaihdella huomattavasti ja joissain tapauksissa, mittausraon 4 viemiseksi haluttuun kohtaan, säteily R mittausraosta suodatin-detektori-yhdistelmään 11,9 voidaan viedä kokonaan tai osittain optisia kuituja pitkin, jolloin yhteys mittausraosta 4 suodatin-detek-tori-yhdistelmään saadaan todella pitkäksi, vaikkapa metrin pituiseksi, ja tarvittaessa 20 taipuisaksi. Nämäkin toteutusmuodot sisältyvät patenttivaatimuksissa määriteltyyn keksinnön alueeseen.In the embodiment of Figure 6, the length L of the measuring rod 2 is larger than in the embodiments shown in Figures 1-4. Depending on the application, the length of the rod can vary considerably and in some cases, to bring the measuring gap 4 to the desired location, the radiation R from the measuring gap to the filter-detector assembly 11.9 can be passed completely or partially along the optical fibers. long, for example one meter long, and if necessary 20 flexible. These embodiments are also included in the scope of the invention as defined in the claims.

Kuvan 7 toteutusmuodossa säteilylähde 41 on sijoitettu anturin runkoon 5 säteilyn kulkusuuntaan nähden poikittaisessa suunnassa suodatin-detektori-yhdistelmän tai -yhdistelmien 11,9 viereen. Tällöin säteilylähteestä 1 lähtevä säteily kulkee 25 mittauspuikon 2 pituuden L suuntaisesti ensin poispäin rungosta 5 mittauspuikon päätyosuutta 32 kohti ja läpäisee pinnan 30 siirtyen mittausrakoon 4. Mittauspuikon 2 pituuden L suunnassa mittausvälimatkan H päässä tästä pinnasta 30 on peili 40, jonka taso on kohtisuorassa mittauspuikon pituutta ja siten säteilyn kulkusuuntaa vastaan. Pinnasta 30 mittausrakoon tullut säteily R siten heijastuu tämän peilin 40 30 edellä mainittua läpäisevää pintaa 30 kohti osoittavasta pinnasta, ylittää uudelleen mittausraon 4 ja palaa rajapinnan 30 läpi takaisin mittauspuikkoon ja edelleen edellä selostetulla tavalla suodatin-detektori-yhdistelmään 11, 9. Keksinnön mukaan sätei-lyjohteena, jota pitkin säteily kulkee mitauspuikon 2 pituudella L säteilylähteestä 1 mittausrakoon 4 ja takaisin säteilylähteen viereiseen suodatin-detektori-yhdistel-35 mään 9, 11, voi olla joko aikaisemmin käsitelty optinen tanko 10, kuten kuviossa 7 on esitetty, tai sisäpinnaltaan 7 heijastava putki 14. Jälkimmäisessä tapauksessa on 101428 n putken 14 ja mittausraon rajapinta suljettava ikkunalla 8, kuten edellä on selostettu. Edullisesti yksi ja sama säteilyjohde johtaa säteilyn sekä säteilylähteestä mittaus-rakoon että mittausraosta detektoriin, kuten kuviossa on esitetty. Voidaan kuitenkin järjestää näille kummallekin säteilyn kulkumatkan osuudelle toisistaan erilliset sä-5 teilyjohteet, jotka voivat olla samaa tyyppiä tai eri tyyppiä ja sijoitettu mittauspui-kon pituudella rinnakkain ja edullisesti yhdensuuntaisiksi. Tässä tapauksessa rajapinta 30 jakautuu kahteen osuuteen, joista toisen kautta säteily tulee mittausrakoon 4 ja toisen kautta säteily lähtee mittausraosta detektoriin tai detektoreihin. Peilin 40 heijastava pinta voi olla taso tai se voi olla kupera tai kovera pinta, jolloin edullisin 10 muoto riippuu myös rajapinnan 30 ja esimerkiksi sen muodostavan ikkunan muotoilusta.In the embodiment of Figure 7, the radiation source 41 is placed in the sensor body 5 in a direction transverse to the direction of radiation radiation adjacent to the filter-detector combination or combinations 11.9. In this case, the radiation from the radiation source 1 first travels from the body 5 along the length L of the measuring rod 2 towards the measuring rod end portion 32 and passes through the surface 30 into the measuring slot 4. In the length L of the measuring rod 2 there is a mirror 40 perpendicular to the measuring rod thus against the direction of radiation. The radiation R from the surface 30 into the measuring slot is thus reflected from the surface of this mirror 40 30 towards the above-mentioned transmitting surface 30, crosses the measuring gap 4 again and returns through the interface 30 back to the measuring rod and further to the filter-detector combination 11, 9 as described above. the conductor along which the radiation passes along the length L of the measuring rod 2 from the radiation source 1 to the measuring slot 4 and back to the filter-detector assembly 9, 11 adjacent to the radiation source may be either a previously treated optical rod 10 as shown in Fig. 7 or a tube with a reflective surface 7 14. In the latter case, the interface between the tube 101428 and the measuring gap must be closed by a window 8, as described above. Preferably, one and the same radiation conductor directs radiation both from the radiation source to the measuring gap and from the measuring gap to the detector, as shown in the figure. However, separate radiating lines can be provided for each of these radiation path sections, which can be of the same type or of a different type and arranged parallel and preferably parallel along the length of the measuring rod. In this case, the interface 30 is divided into two parts, through which the radiation enters the measuring slot 4 and through the other the radiation leaves the measuring slot to the detector or detectors. The reflecting surface of the mirror 40 may be a plane or it may be a convex or concave surface, the most preferred shape 10 also depending on the design of the interface 30 and, for example, the window forming it.

Keksinnön mukaan lämmitetään mittauspuikon päätyosuutta 32 ja siten säteilyä läpäisevää rajapintaa 30 samoin kuin peiliä lämmityselementillä 35 kondensoitumisen estämiseksi näille optisille pinnoille. Lämmityselementti on pieni sähkövastus, joka 15 on edullisesti sijoitettu mittauspuikon 2 ulkopäähän peilin 40 taakse mittausraosta 4 päin katsottuna. Johdot tähän lämmitysvastukseen tuodaan mittauspuikon 2 vartta pitkin ja mittausraon 4 kohdalla olevan kannaksen 36 kautta, joka liittää peiliosuu-den tai edellä kuvattujen toteutusmuotojen säteilylähdeosuuden, muuhun mittaus-puikkoon. Tämä rakenne vastaa siis aikaisempia toteutusmuotoja. Muutoin kuvassa 20 7 esitetyn mittausanturin mitoitus ja muotoilu samoin kuin sijoitus virtauskanavaan 25 on toteutettu keksinnön mukaisesti aivan kuten mittausanturin muidenkin toteutusmuotojen. Siten tässäkin mittausraon 4 molemmat pinnat, säteilylähteen ja detektorin puoleinen pinta 30 sekä peili 40 ovat virtauskanavan 25 seinämän 27 rajaaman poikkipinnan A3, A4 alueella, ts. virtauskanavan sisällä. Samoin nämä pinnat 30 ja 25 40 ovat joko kohtisuorassa virtauskanavan halkaisijaa D vastaan tai likimain vir tauskanavan poikkileikkaustasossa. Tämä mittauspuikko 2 kokonaisuudessaan, siinä olevat säteilyjohteet 10, 14 samoin kuin mittausraon 4 mitoitus ja sijoitus myös täyttävät edellä selostetut ehdot.According to the invention, the end portion 32 of the measuring rod and thus the radiation-transmitting interface 30 as well as the mirror are heated by a heating element 35 to prevent condensation on these optical surfaces. The heating element is a small electrical resistor 15 which is preferably located at the outer end of the measuring rod 2 behind the mirror 40 as seen from the measuring slot 4. The wires to this heating resistor are introduced along the arm of the measuring rod 2 and through the base 36 at the measuring gap 4, which connects the mirror portion or the radiation source portion of the embodiments described above, to the other measuring rod. This structure is thus in line with previous embodiments. Otherwise, the dimensioning and design of the measuring sensor shown in Fig. 20 7 as well as the placement in the flow channel 25 is implemented according to the invention just like other embodiments of the measuring sensor. Thus, here too, both surfaces of the measuring gap 4, the radiation source and the detector side surface 30 and the mirror 40 are in the region of the cross-sectional surface A3, A4 delimited by the wall 27 of the flow channel 25, i.e. inside the flow channel. Likewise, these surfaces 30 and 25 40 are either perpendicular to the diameter D of the flow channel or approximately in the cross-sectional plane of the flow channel. This measuring rod 2 as a whole, the radiating conductors 10, 14 therein as well as the dimensioning and placement of the measuring gap 4 also meet the conditions described above.

Vaikka edullista on käyttää säteilyjohteena edellä selostettua optista tankoa 10 tai 30 sisältä heijastavaa putkea 14, voidaan kaikissa toteutusmuodoissa tietenkin käyttää myös kuitukimpusta muodostuvaa säteilyjohdetta, ns. kuituoptiikkaa, kunhan kuitu on käytettyä aallonpituutta läpäisevä. Erityisesti sellaisessa peilillä 40 varustetussa toteutusmuodossa, jossa mittausrakoon tuleva säteilyjä mittausraosta detektoriin menevä säteily R kulkevat eri säteilyjohdetta pitkin, voidaan säteily viedä mittausra-35 koon kuitukimppua pitkin. Kuituoptiikka on edullinen myös silloin kun mittausraon ja suodatin-detektori-yhdistelmien välimatka on suuri. Kaikissa tapauksissa on usein 12Although it is preferable to use the reflective tube 14 inside the optical rod 10 or 30 described above as the radiation conductor, in all embodiments it is of course also possible to use a radiation conductor consisting of a fiber bundle, the so-called fiber optics, as long as the fiber is permeable to the wavelength used. In particular, in an embodiment with a mirror 40, in which the radiation R entering the measuring slot from the measuring slot to the detector passes along a different radiation guide, the radiation can be introduced along the fiber bundle of the measuring slot 35. Fiber optics are also advantageous when the distance between the measuring gap and the filter-detector combinations is large. In all cases, there are often 12

η n < a o o I U i s LOη n <a o o I U i s LO

edullista kuitenkin jäljestää ainakin osa säteilyn kulkumatkasta välillä mittausrako -detektori kulkemaan keksinnön mukaisessa sisältä heijastavassa putkessa tai optisessa tangossa, jolloin mittausraossa rajapintojen 3, 30 ja 40 eri kohdat läpäisseet säteet sekoittuvat yksinkertaistaen kalibrointia käytön aikana.however, it is preferred to trace at least a portion of the radiation path between the measurement gap detector to pass through an internally reflective tube or optical rod according to the invention, wherein the beams passing through the measurement gap at different points 3, 30 and 40 are mixed to simplify calibration during use.

5 Lämmön siirtymisen tehostamiseksi mittausraon 4 molempiin rajapintoihin, siis yhdessä tapauksessa säteilyä läpäiseviin rajapintoihin 3 ja 30 ja toisessa tapauksessa säteilyä heijastavaan ja läpäisevään rajapintaan 40 ja 30, on edullista muodostaa mittauspuikko 2 kokonaisuudessaan tai ainakin päätyosuudeltaan 32 hyvin lämpöä johtavasta mutta käytettyä säteilyä läpäisemättömästä materiaalista, jollaisia ovat 10 metallit. Edullisia metalleja ovat alumiiniseokset ja ruostumattomat teräkset.In order to enhance the heat transfer to both interfaces of the measuring gap 4, i.e. in one case to the radiation transmitting interfaces 3 and 30 and in another case to the radiation reflecting and transmitting interfaces 40 and 30, it is advantageous to form a measuring rod 2 entirely or at least are 10 metals. Preferred metals are aluminum alloys and stainless steels.

Kuvassa 5 näytetään, kuinka mittaus tapahtuu sinänsä tunnetun näytteenottoadapte-rin 15 kautta. Adapteri 15 muodostaa virtauskanavan seinämän 27 ja on toisesta päästään kiinni potilaan intubointiputkessa 17 ja toisesta päästä hengityskoneen syöttöletkuissa 19 ja 20 Y-kappaleen 21 kautta. Keksinnön kohteena oleva mit-15 tausanturi on kiinnitetty adapterin 15 Luer-reikään 16 ja sähköisesti kytketty syöttö-kaapelilla 6 liittimen 24 kautta potilasmonitoriin 22. Mittausanturin esivahvistimes-sa 13 vahvistetut signaalit käsitellään tunnetulla tekniikalla mikroprosessorin avulla niin, että näytössä 23 on suoraan luettavissa halutun kaasukomponentin tyyppi ja/tai kaasukomponentin pitoisuus tai kaasun osapaine. Mahdolliset anturikohtaiset eroa-20 vaisuudet voidaan tunnetulla tavalla tallentaa EPROM-piiriin, joka sijaitsee joko esivahvistinlevyllä 13 tai liittimessä 24. Linearisointi sekä referenssin, paineen, lämpötilan ja seoskaasun kompensointi suoritetaan tunnetulla tavalla monitorin mikroprosessorilla. Tässä tapauksessa, kun virtauskanavan aukko 16 ja mittausanturin liitinosa 26 muodostavat Luer-liittimen, on aukko 16 sisäänpäin kapeneva kartio ja 25 mittausanturin liitinosa 26 vastaavalla tavalla kartiomainen, jolloin mittausanturin kiinnitys tapahtuu yksinkertaisesti painamalla paikalleen ja irrotus vetämällä ulospäin. On kuitenkin itsestään selvää, että myös jokin muu tarkoitukseen sopiva liitin-tyyppi on käyttökelpoinen aina mittauskohteen mukaan. Edellä olevan perusteella on selvästi todettavissa, että keksinnön mukaisen mittausanturin väliaikainen irrot-30 taminen kiinnitysaukostaan 16 ei mainittavasti häiritse potilaan hengityspiiriä, joten mittausanturi on koska tahansa puhdistettavissa tai vaihdettavissa. Keksinnön mukaisen anturin sisäiset osat voidaan helposti tehdä niin tiiviiksi, että anturi kestää kaikki tarvittavat puhdistustoimenpiteet ja esim. kaasusteriloinnin.Figure 5 shows how the measurement takes place via a sampling adapter 15 known per se. The adapter 15 forms the wall 27 of the flow channel and is attached at one end to the patient's intubation tube 17 and at the other end to the supply hoses 19 and 20 of the ventilator through the Y-piece 21. The measuring sensor according to the invention is attached to the Luer hole 16 of the adapter 15 and electrically connected by a supply cable 6 via a connector 24 to the patient monitor 22. The signals amplified in the measuring sensor preamplifier 13 are processed by a microprocessor so that the display 23 directly reads the desired gas component. type and / or concentration of the gas component or partial pressure of the gas. Any sensor-specific differences can be stored in a known manner in an EPROM circuit located either on the preamplifier plate 13 or in the terminal 24. The linearization and the compensation of the reference, pressure, temperature and mixed gas are performed in a known manner by the monitor's microprocessor. In this case, when the flow channel opening 16 and the measuring sensor connector 26 form a Luer connector, the opening 16 is an inwardly tapering cone and the measuring sensor connector 26 is correspondingly conical, so that the measuring sensor is simply pressed into place and removed by pulling outwards. However, it is self-evident that another type of connector suitable for the purpose is also usable, depending on the measuring object. From the above, it can be clearly seen that the temporary removal of the measuring sensor according to the invention from its mounting opening 16 does not significantly disturb the patient's respiratory circuit, so that the measuring sensor can be cleaned or replaced at any time. The internal parts of the sensor according to the invention can easily be made so tight that the sensor can withstand all the necessary cleaning operations and e.g. gas sterilization.

Vaikka edellä kuvattujen toteutusmuotojen yhteydessä on jatkuvasti mainittu vir-35 tauskanava ja kaasuseoksen virtaaminen, jotka esiintyvät tavallisimmissa käyttökoh teissa, joita siis ovat hengityskaasujen analysointi eri yhteyksissä, ei keksintö rajoitu 101428 13 näihin. Keksinnön mukaisella mittausanturilla voidaan analysoida kaasuseoksia missä tahansa kaasutilassa 25. Kaasutila 25 voi olla esimerkiksi mikä tahansa kaasua sisältävä kammio tai ihmisen tai eläimen kehon ontelo, joka sisältää kaasuseosta G. Kaasutilan 25 seinämä 27 on siten mikä tahansa kiinteä materiaali tai mahdollisesti 5 neste, joka rajaa kyseistä tilavuutta. Mitään virtausta ei kaasutilassa 25 ole tarpeen olla, vaan myös paikallaan pysyvää kaasua G voidaan analysoida keksinnön mukaisella anturilla. Kaasutiloina 25, joissa voidaan suorittaa lääketieteellisesti kiinnostavia mittauksia, ovat esimerkiksi peräsuoli ja mahalaukku (ts. rektaali-ja ruokatorvi-mittaukset), mutta myös muita kohteita voidaan todeta.Although the flow channel and the flow of the gas mixture are constantly mentioned in connection with the embodiments described above, which occur in the most common applications, which are thus the analysis of respiratory gases in different contexts, the invention is not limited to these. The measuring sensor according to the invention can be used to analyze gas mixtures in any gas space 25. The gas space 25 can be, for example, any gas-containing chamber or human or animal body cavity containing a gas mixture G. The wall 27 of the gas space 25 is thus any solid material or possibly a liquid that volume. It is not necessary to have any flow in the gas space 25, but also the stationary gas G can be analyzed with the sensor according to the invention. Gas spaces 25 in which measurements of medical interest can be made include, for example, the rectum and stomach (i.e., rectal and esophageal measurements), but other objects may also be identified.

Claims (14)

101428 14101428 14 1. Mittausanturijärjestely, jossa mittausanturi potilaan hengityskaasun (G) ainakin jonkin kaasukomponentin analysoimiseksi asetetaan yhteyteen tutkittavan hengityskaasun kanssa, jolloin anturista saadaan sähköinen signaali tai signaaleja vietä- 5 vaksi mittaustuloksen antavaan laitteeseen, mittausanturin käsittäessä: - infrapunasäteily lähteen (1; 41); - ainakin yhden kapeakaistaisen suodattimen (1 la) ja detektorin (9a) yhdistelmänpä - tämän säteilylähteen ja suodatm-detektori-yhdistelmän välisen mittausraon (4) kaasuseosta varten ei-dispersiivisen mittausjärjestelyn aikaansaamiseksi, 10 tunnettu siitä, että mittausanturijäijestely käsittää lisäksi yhdistelmänä: - hengityskaasujärjestelmän päävirtausputken (17, 18) seinämässä (27) liitinreiän (16); - mittausanturissa: - liitinosan (26) anturin kiinnittämiseksi hengityskaasua (G) ympäröivän sei- 15 nämän (27) mainittuun aukkoon (16), - tästä liittimestä kaasutilaan (25) sisälle ulottuvan mittauspuikon (2), joka sisältää mainitun mittausraon (4) kohdassa, jossa sen molemmat joko säteilyä (R) läpäisevät tai heijastavat rajapinnat (30 ja 3 tai 30 ja 40) ovat kaasutilan seinämän (27) rajaaman poikkipinnan (A3, A4) alueella ja siten hengityskaa- 20 sun ympäröimiä ja suorassa kosketuksessa hengityskaasun kanssa, ja - lämpöä tuottavan elimen (1 tai 35) mittausraon alueella (32) säteilylähteestä (1; 41) detektoreille (9a, 9b; 9) kulkevaa säteilyä (R) heijastavien tai läpäisevien molempien kulloistenkin pintojen (3 ja 30; tai 30 ja 40) lämmittämiseksi korkeammiksi kuin analysoitavan hengityskaasun (G) lämpötila. 25A measuring sensor arrangement, wherein a measuring sensor for analyzing at least some gas component of a patient's breathing gas (G) is connected to the breathing gas to be examined, the sensor providing an electrical signal or signals for transmitting to the measuring result device, the measuring sensor comprising: an infrared beam; - a combination end of at least one narrowband filter (11a) and a detector (9a) - for a gas mixture of the measuring gap (4) between this radiation source and the filter-detector combination to provide a non-dispersive measuring arrangement, characterized in that the measuring sensor arrangement further comprises in combination: - a main respiratory gas system (17, 18) a connector hole (16) in the wall (27); - in the measuring sensor: - a connector part (26) for attaching the sensor to said opening (16) of the wall (27) surrounding the breathing gas (G), - a measuring rod (2) extending from this connector into the gas space (25) containing said measuring gap (4) , wherein both its radiation (R) transmissive or reflective interfaces (30 and 3 or 30 and 40) are in the region of the cross-section (A3, A4) defined by the gas space wall (27) and thus surrounded by the breathing gas and in direct contact with the breathing gas, and - in the measuring gap (32) of the heat generating means (1 or 35) in the measuring gap (1; 41) for heating the respective surfaces (3 and 30; or 30 and 40) reflecting or transmitting radiation (R) from the radiation source (1; 41) to the detectors (9a, 9b; 9) higher than the temperature of the breath gas (G) to be analyzed. 25 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mittausanturijäijestely, tunnettu siitä, että kaasutila (25) on kaasun (G) virtauskanava, että mittauspuikon (2) pinta-ala (AI, A2) kaasuseoksen virtaussuuntaa (G) vastaan poikittain on oleellisesti pienempi kuin kanavan (25) poikkipinta-ala (A3, A4), että mittausraon (4) molemmat joko 30 säteilyä läpäisevät tai heijastavat pinnat (3 ja 30; 40 ja 30) ovat joko likimain kohtisuorassa virtauskanavan halkaisijaa (D) vastaan tai vaihtoehtoisesti likimain virtaus-kanavan poikkileikkaustasossa ja että mittausraon (4) mittausvälimatka (H) on oleellisesti pienempi kuin virtauskanavan halkaisija (D).Measuring sensor arrangement according to Claim 1, characterized in that the gas space (25) is a gas channel (G) flow channel, that the area (A1, A2) of the measuring rod (2) transversely to the gas mixture flow direction (G) is substantially smaller than the channel (25) cross-sectional area (A3, A4), that both surfaces (3 and 30; 40 and 30) of the measuring gap (4) either transmitting or reflecting radiation are either approximately perpendicular to the diameter (D) of the flow channel or alternatively approximately in the cross-sectional plane of the flow channel, and the measuring distance (H) of the measuring gap (4) is substantially smaller than the diameter (D) of the flow channel. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mittausanturijärjestely, tunnettu siitä, että suodatin-detektori-yhdistelmä (11,9) sijaitsee edullisesti mittausanturin rungossa (5), joka ulottuu liittimestä (26) päinvastaiseen suuntaan kuin mittauspuikko (2), ja että mittausanturi käsittää lisäksi ainakin toisen suodatin-detektori-yhdistelmän 101428 15 (lib, 9b) ensimmäisen yhdistelmän (1 la, 9b) vieressä, jonka suodattimen läpäisy-kaista on toinen kuin ensimmäisen yhdistelmän suodattimen läpäisykaista.Measuring sensor arrangement according to claim 1, characterized in that the filter-detector combination (11,9) is preferably located in the measuring sensor body (5) extending from the connector (26) in the opposite direction to the measuring rod (2), and in that the measuring sensor further comprises at least one a filter-detector combination 101428 15 (lib, 9b) adjacent to the first combination (11a, 9b) having a filter passband different from the filter passband of the first combination. 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mittausanturijärjestely, tunnettu siitä, että 5 infrapunasäteilylähde (1) on sinänsä tunnettu subminiature-hehkulamppu, paksukal-vosäteilylähde, ohutkalvosäteilylähde tai muu terminen miniatyyrisäteilylähde, joka on sijoitettu liittimestä (26) poispäin olevalle mittauspuikon (2) päätyosuudelle (32) ja pääasiassa suunnattu säteilemään mittauspuikon pituuden (L) suunnassa sen ja suodatin-detektori-yhdistelmien (11, 9) välissä olevan mittausraon (4) yli detektore-10 ja kohti ja samalla lämmittämään molempia säteilyä läpäiseviä rajapintoja (3, 30).Measuring sensor arrangement according to Claim 1, characterized in that the infrared radiation source (1) is a subminiature incandescent lamp, a thick-film radiation source, a thin-film radiation source or another thermal miniature radiation source (32) located away from the connector (26). and mainly directed to radiate in the direction of the length (L) of the measuring rod over the measuring gap (4) between it and the filter-detector assemblies (11, 9) towards the detector-10 and at the same time to heat both radiation-transmitting interfaces (3, 30). 5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mittausanturijärjestely, tunnettu siitä, että mittauspuikon (2) päätyosuudessa (32) on liitinosasta (26) poispäin olevalla mittaus-raon (4) puolella peili (40), jonka heijastava pinta on likimain kohtisuorassa mit- 15 tauspuikon pituutta (L) vastaan ja suunnattu heijastamaan runkoa (5) kohti, että infrapunasäteilylähde (41) on sinänsä tunnettu subminiature-hehkulamppu, paksu-kalvosäteilylähde, ohutkalvosäteilylähde tai muu terminen miniatyyrisäteilylähde, joka on sijoitettu mittausanturin runkoon (5), joka ulottuu liittimestä (26) päinvastaiseen suuntaan kuin mittauspuikko (2) ja on suunnattu säteilemään mittauspuikon 20 pituuden (L) suunnassa senja suodatm-detektori-yhdistelmien (11,9) välissä olevan mittausraon (4) yli ja peilin (40) kautta detektoreja kohti.Measuring sensor arrangement according to claim 1, characterized in that the end portion (32) of the measuring rod (2) has a mirror (40) on the side of the measuring gap (4) remote from the connector part (26), the reflecting surface of which is approximately perpendicular to the length of the measuring rod ( L) against and directed to reflect towards the body (5) that the infrared radiation source (41) is a subminiature incandescent lamp, a thick-film radiation source, a thin-film radiation source or other thermal miniature radiation source located in the outlet (s) of the measuring sensor in a direction other than the measuring rod (2) and is directed to radiate in the direction of the length (L) of the measuring rod 20 over the measuring gap (4) between the Senja filter-detector combinations (11.9) and through the mirror (40) towards the detectors. 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen mittausanturijärjestely, tunnettu siitä, että peili (40) on vaihtoehtoisesti tasopeili, kupera peili, kovera peili tai pinnanmuodol- 25 taan muuntyyppinen peili.Measuring sensor arrangement according to Claim 5, characterized in that the mirror (40) is alternatively a plane mirror, a convex mirror, a concave mirror or a mirror of a different surface shape. 7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen mittausanturijärjestely, tunnettu siitä, että mittauspuikko (2) sisältää päätyosuudessaan (32) ja edullisesti mittausraosta (4) poispäin olevalla peilin (40) sivulla lämmityselimen, tyypillisesti lämmitysvastuksen 30 (35), joka ei tuota oleellisesti mitattavaa säteilyä, säteilyä heijastavan peilin (40) ja ·’ säteilyä läpäisevän rajapinnan (30) lämmittämiseksi.Measuring sensor arrangement according to Claim 5, characterized in that the measuring rod (2) contains in its end portion (32) and preferably on the side of the mirror (40) away from the measuring slot (4) a heating element, typically a heating element 30 (35), which does not produce substantially measurable radiation. to heat the reflective mirror (40) and the transmissive interface (30). 8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mittausanturijärjestely, tunnettu siitä, että kaasuabsorption vaikutuksen alaisen säteilyn (R) johtamiseksi mittausraosta (4) suo- 35 dattimeen ja detektoriin tai suodattimiin (1 la, 1 Ib) ja detektoreihin (9a, 9b), koostuu mittauspuikko (2) ainakin pituutensa (L) osalta joko sisäseinämältään (7) heijastavasta putkesta (14) tai vaihtoehtoisesti käytettyä säteilyä läpäisevästä ulkopinnaltaan kokonaisheijastavasta optisesta tangosta (10) tai vastaavasta, ja että putken (14) 16 10" / f'> p t G ! ^ z. U ja tangon (10) pituus (L) on ainakin kaksinkertainen, edullisesti ainakin kolminkertainen verrattuna putken ja vastaavasti tangon läpimittaan (S).Measuring sensor arrangement according to Claim 1, characterized in that the measuring rod (2a) consists of a measuring rod (2) for directing radiation (R) under the influence of gas absorption from the measuring gap (4) to the filter and detector or filters (11a, 11b) and detectors (9a, 9b). ) at least for its length (L) from either a tube (14) reflecting its inner wall (7) or, alternatively, an optical rod (10) or the like having a total reflective outer surface which transmits radiation, and that the tube (14) 16 10 "/ f '> pt G! ^ z U and the length (L) of the rod (10) is at least twice, preferably at least three times the diameter (S) of the tube and the rod, respectively. 9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen mittausanturijärjestely, tunnettu siitä, että 5 mittausraon säteilyä vastaanottava aukko on suljettu säteilyä läpäisevällä ikkunalla (8, 10), joka muodostuu joko mainitusta optisesta tangosta (10), jonka mittausra-koon rajoittuva pinta (30) on tasomainen, kupera tai kovera, tai vaihtoehtoisesti säteilyä läpäisevästä linssistä (8), joka edullisesti on pallomainen linssi.Measuring sensor arrangement according to claim 8, characterized in that the radiation-receiving opening of the measuring gap 5 is closed by a radiation-transmitting window (8, 10) consisting of either said optical rod (10) having a planar, convex surface (30) delimiting the measuring gap or concave, or alternatively from a radiation transmissive lens (8), which is preferably a spherical lens. 10. Patenttivaatimuksen 5 mukainen mittausanturijäijestely, tunnettu siitä, että säteily säteilylähteestä (41) mittausrakoon (4) ja säteily mittausraosta anturi-detek-tori-yhdistelmään (11, 9) johdetaan joko yhtä ja samaa säteilyjohdetta (10) pitkin tai vaihtoehtoisesti säteily säteilylähteestä (41) mittausrakoon johdetaan toista säteily-johdetta pitkin, joka on sisältä heijastava putki, säteilyä läpäisevä optinen tanko, 15 valokuitukimppu tai vastaava ja on sijoitettu säteilyä (R) mittausraosta anturi-detek-tori-yhdistelmään (11, 9) vievän säteilyjohteen (10, 14) rinnalle ja edullisesti sen kanssa yhdensuuntaiseksi mittauspuikkoon (2).Measuring sensor arrangement according to Claim 5, characterized in that the radiation from the radiation source (41) to the measuring gap (4) and the radiation from the measuring gap to the sensor-detector combination (11, 9) are conducted either via the same radiation line (10) or alternatively from the radiation source (10). 41) the measuring gap is led along a second radiation conductor which is an internally reflective tube, a radiation-transmitting optical rod, an optical fiber bundle or the like and is placed in the radiation conductor (10) leading the radiation (R) from the measurement gap to the sensor-detector combination (11, 9); 14) parallel to and preferably parallel to it on the measuring stick (2). 11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mittausanturijäijestely, tunnettu siitä, että 20 mittausraon (4) mittausvälimatka (H) on tyypillisesti enintään noin puolet ja edullisesti enintään noin viidesosa kaasuseoksen (G) kaasutilavuuden (25), kuten virtaus-kanavan, halkaisijasta (D) ja että mittauspuikon (2) mainittu poikkipinta-ala (AI, A2) on enintään suuruusluokkaa 30 % ja edullisesti enintään noin 10-20 % kaasutilavuuden (25), kuten virtauskanavan, poikkipinta-alasta (A3, A4). 25Measuring sensor arrangement according to Claim 1, characterized in that the measuring distance (H) of the measuring gap (4) is typically at most about half and preferably at most about one-fifth of the diameter (D) of the gas volume (25) of the gas mixture (G), such as a flow channel, and said cross-sectional area (A1, A2) of the measuring rod (2) is at most of the order of 30% and preferably at most about 10-20% of the cross-sectional area (A3, A4) of the gas volume (25), such as the flow channel. 25 12. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mittausanturijärjestely, tunnettu siitä, että mittausrako (4) on ympäröity kaasuseoksen (G) kaasukomponentteja läpäisevällä kalvolla (33), joka on tiiviisti liitetty mittauspuikossa (2) päätyosuudella (32) mittausraon (4) rajapintojen (3, 30, 40) alueelle tai mittausraosta päin katsottuna näiden 30 rajapintojen (3, 30, 40) ulkopuolelle mittauspuikon ulkopintaan.Measuring sensor arrangement according to Claim 1, characterized in that the measuring gap (4) is surrounded by a membrane (33) permeable to the gas components of the gas mixture (G), which is tightly connected in the measuring rod (2) by an end portion (32) to the measuring gap (4). 40) when viewed from the area or from the measuring gap outside these interfaces (3, 30, 40) to the outer surface of the measuring rod. 13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen mittausanturijärjestely, tunnettu siitä, että läpäisevä kalvo (33) on vaihdettava ja että se on hydrofobinen.Measuring sensor arrangement according to Claim 12, characterized in that the permeable membrane (33) is replaceable and is hydrophobic. 14. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mittausanturijärjestely, tunnettu siitä, että lii- tinreikä (16) sijaitsee potilaan käyttämässä nenäadapterissa (18) tai intubaatioput-kessa (17) tai vastaavassa mahdollisimman lähellä potilasta olevassa hengityskaasu-järjestelmän muutoin edellyttämässä komponentissa. 101428 17A transducer arrangement according to claim 1, characterized in that the connector hole (16) is located in a nasal adapter (18) or intubation tube (17) used by the patient or in a corresponding component otherwise required by the respiratory gas system as close to the patient as possible. 101428 17
FI942547A 1994-05-31 1994-05-31 Small nondispersive gas measurement sensor FI101428B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI942547A FI101428B1 (en) 1994-05-31 1994-05-31 Small nondispersive gas measurement sensor

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI942547 1994-05-31
FI942547A FI101428B1 (en) 1994-05-31 1994-05-31 Small nondispersive gas measurement sensor

Publications (4)

Publication Number Publication Date
FI942547A0 FI942547A0 (en) 1994-05-31
FI942547A FI942547A (en) 1995-12-01
FI101428B true FI101428B (en) 1998-06-15
FI101428B1 FI101428B1 (en) 1998-06-15

Family

ID=8540816

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI942547A FI101428B1 (en) 1994-05-31 1994-05-31 Small nondispersive gas measurement sensor

Country Status (1)

Country Link
FI (1) FI101428B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
FI942547A0 (en) 1994-05-31
FI101428B1 (en) 1998-06-15
FI942547A (en) 1995-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5130544A (en) Optical gas analyzer
EP2444791B1 (en) Gas analyzer for measuring at least two components of a gas
US5932877A (en) High performance side stream infrared gas analyzer
US5464982A (en) Respiratory gas analyzer
US8080798B2 (en) Gas measurement system
EP1332346B1 (en) Respiratory gas analyzer
FI95322C (en) Spectroscopic measuring sensor for analyzing media
FI102570B (en) Method and apparatus for determining the alcohol content of a gas mixture
JPH0325348A (en) Sensor instrument for measuring gas component
US6039697A (en) Fiber optic based multicomponent infrared respiratory gas analyzer
US20130023782A1 (en) Gas sensor, analyzer and method for measuring oxygen concentration of a respiratory gas
US20040065835A1 (en) Low volume sample cell and gas monitoring system using same
US6191421B1 (en) Gas analyzer using infrared radiation to determine the concentration of a target gas in a gaseous mixture
JPS6312938A (en) Gas analyzer and gas analyzing method
US5213109A (en) Airway adapter for monitoring constituents of a patient&#39;s breath
CN107529996A (en) The non-invasive optical detecting of carbon dioxide partial pressure
US5731583A (en) Folded optical path gas analyzer with cylindrical chopper
FI101428B (en) Small non-dispersive gas measuring sensor
KR101617839B1 (en) Non-dispersive infrared breath alcohol analyzer
PT95178A (en) GRAPHIC RECORDING APPARATUS FOR INFRARED GASES WITHOUT A SHUTTER AND PROCESS FOR DETECTING THE CONCENTRATION OF A GAS COMPOUND IN THE RESPIRATORY CHAIN OF A PATIENT
EP0536978A1 (en) Humidity sensors
US9295410B2 (en) Airway adapter and gas analyzer for measuring oxygen concentration of a respiratory gas
SE523461C2 (en) Device for quantitative analysis of respiratory gases using a fuel cell and a bacterial filter
SE519779C2 (en) Device for quantitative analysis of respiratory gases
JP3126759B2 (en) Optical analyzer

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Owner name: INSTRUMENTARIUM OY