JP2012511720A - ガスセンサ関連構成 - Google Patents

Abstract

本発明はガスセンサ関連構成Ａ、より具体的には第１の発光手段１、第２の受光手段２、およびガスサンプルを通じて第１および第２の手段間の光学測定距離を形成および定義する第３の手段３、ならびに関連算出回路３０、１２５を有する制御ユニット２０、１２３を利用する構成に関する。ユニットＥ１は複数の第１の電気コネクタ装置または手段４、４ａ、４ｂに割り当てられ、コネクタ装置はユニット用のプリント回路カードまたはプリント配線板などのキャリアＢ１に関連する他の電気コネクタ装置または手段４、４ａ、４ｂへの電気的接続を可能にするため、ユニットの第１の表面部５に沿って適合および配分される。第１の手段１および第２の手段２は、第１の表面部１ａおよび第２の表面部２ａとして個別ユニットＥ１内で互いに密に関連している。個別ユニットＥ１は、小熱質量を提供するような形状と寸法を有する。メモリ回路１２４の全部または少なくとも一部、制御ユニット１２３の全部または少なくとも一部は、すべてのまたは選択された関連算出回路１２５とともに、個別ユニットＥ１に統合しており、個別ユニットと連携する内部配線１２１、１２２上で、選択された第１の電気コネクタ装置４、４ａ、４ｂと接続される。

Description

本発明は、概してガスセンサに関連する構成、特に、その機能のために、第１の発光手段、第２の受光手段、およびガスサンプルを通じて前記第１および第２の手段間の光学測定距離を形成および定義する第３の手段、ならびに関連メモリ回路および算出回路を有する電子制御ユニットと、算出された結果を提示し利用するディスプレイまたは対応手段とを利用する構成に関する。

前記第１、第２、および第３の手段は、単独のユニットに統合させることができる。
より具体的には、上記ユニットは複数の第１の電気コネクタと関連づけることができ、前記コネクタは、他の電気コネクタとの電気的接続の可能性を提供できるように前記ユニットの第１の表面部に沿って適合および分布されており、前記他のコネクタは、前記ユニット用のプリント回路カードなどのキャリアまたは対応構造に関連させることができる。

前記第１および第２の手段は主に、個々の前記ユニットの個々の回路装置として形成され、その後、通常は前記第３の手段と両側に配向され、第３の手段と光学的に協働する。コネクタ上で、ユニットはそれ自体既知な構造の制御ユニットと電気的に協働する、あるいは該制御ユニットを備えることができ、制御ユニットは、前記第１の手段を起動させる電気パルスを生成し、制御ユニット上で、前記第２の手段を起動させる光パルスを受信し、起動されている前記第１の手段およびその構造に応答して制御ユニット内で受信されたパルス構造を分析し、従来技術においてそれ自体既知なスペクトル分析を利用し、制御ユニットに関連するメモリ回路および／または算出回路の助けを借りてガス含有物および／またはガスサンプル中の含有物を評価および／または分析する。

上記の技術分野に関係し、設定された要件を満たす機能および構造を有する方法、構成、および構造が、複数の各種実施形態において従来より既知である。
本発明が関係する技術の背景および技術分野の第１の例として、現在市販されているガスセンサ関連構成を説明する。その構成は以下の図１によると、基本的には回路カードに実装されており、回路カードに接続される単純な種類の個別部品を有する。

本明細書において図示され説明されるガスセンサ関連構成は、その機能のために、本明細書では第１の発光手段、第２の受光手段、およびガスサンプルを通じて前記第１の手段と前記第２の手段との間の光学測定距離または経路を形成および定義する第３の手段、ならびに実行されるスペクトル分析に関する関連メモリ回路および／または算出回路を有する制御ユニットを利用する。

前記第１、第２、および第３の手段はここでは回路カードの制限された表面部に連携する。
より具体的には、前記回路カードを複数の第１の電気コネクタに関連づけることができ、前記コネクタは隣接する回路カードに関係するその他の電気コネクタとの電気的接続を提供できるように、前記回路カードの第１の表面部に沿って適合および分布されており、前記第１および前記第２の手段は有利なことに、回路装置として形成され、関連のガスサンプルを受け取るおよび／または取り除くために開放された円弧部分（円環の一部）として湾曲した第３の手段の両側に配置される。

回路カードの機能ユニットは、制御ユニット上で電気パルスを生成して前記第１のユニットを起動させ、それによって生成された光パルスを第２の手段で受信し、受信したパルス構造を制御ユニットおよびその算出回路で分析し、複雑なスペクトル分析プロセスを利用しつつガスサンプルの含有物を評価および／または分析するために、様々なコネクタ上にそれ自体既知の構造の制御ユニットと電気的に協働する。

本発明に関する細部を検討する際、プリント回路カードおよび／またはプリント配線板の選択された表面部上に、多かれ少なかれ複雑な類似のまたは異なる回路装置を様々な技法で作成することは従来技術において既知であると指摘しておくべきである。

さらに、各種制御ユニットにおいて、各種制御または分析システムが、算出回路の各種入力データを感受して処理し、メモリ回路の支援の下、算出回路内の１つまたはそれ以上の利用されたアルゴリズムおよび１つまたはそれ以上の利用されたソフトウェアアプリケーションに応答して出力データを生成するコンピュータユニットを有することも従来から既知である。

このような制御ユニットでは、算出回路の各種機能および／または機能ユニットとメモリ回路の必須のメモリ容量とを様々なプリント回路カードセットに分配し、各種コネクタおよび／または製造プロセス上で、第１のプリント回路カードのコネクタを１つまたはそれ以上の他のプリント回路カードのコネクタと電気的に接続することが既知である。

本発明に関連する技術的評価を考慮に入れ、従来の技術的観点の一部として以下の特許文献について言及する。
特許文献１は、非常に感度が高く、高速で、極めて小型であることを目的としたマイクロ流体分析器を開示している。この分析器は、十分に低い電力で、分析を行うことができ、同等に小さな電池パックまたはその他の携帯電源を使用して容易に分析を実行することができる。

ここでは、誤検出の低可搬性および検出多様性を実現する様々な種類の検出器またはセンサが提案されている。
図２は、マイクロガスアプリケーション（１５）の詳細を示す。サンプル流（２５）がパイプまたはチューブ（１９）から入力ポート（３４）に入ることができる。装置（１５）に入る流体流（２５）から塵やその他の粒子を除去するための粒子フィルタ（４３）の使用が開示されている。

流体（２５）の一部（４５）は、差動熱伝導検出器（ＴＣＤ）の第１の脚部または光イオン化電流を測定することのできるその他の装置（１２７）を通過することができ、流体（２５）の一部（２７）はチューブ（４９）を通ってポンプ（５１）に流れ込む。

検出器（１２７、１２９）からのデータはコントローラ（１３０）に送ることができ、次に、そのデータを処理のためにマイクロコントローラおよび／またはプロセッサ（２９）に中継することができ、その結果はステーション（３１）に送信することができる。

図１３は、「Ｓｉ」関連の光検出ブロック（３５３）が、評価のためにガスを誘導するように適合された壁素子（３５５）を有する「Ｓｉ」関連の光送受信ブロック（３５１）と統合する様子を示す。

特許文献２は、「Ｓｉ」または「ＧａＳａ」などの半導体材料の半導体微細加工技術を使用する小型ＮＤＩＲガスセンサを開示している。
上記ＮＤＩＲガスセンサは、光導波管と、導波管の一端に位置する光源と、光源とは反対の導波管の他端に位置する少なくとも１つの光検出器と、導波管内に形成され、光源と光検出器とがガスサンプルから断熱されるように光源と光検出器間との光路に挿入される拡散型ガスサンプルチャンバと、光源と各光検出器との間に挿入される別個のバンドパスフィルタと、を備える。

この小型ＮＤＩＲガスセンサでは、光導波管の同じ端部に光源と光検出器を設けることもできる。
ＮＤＩＲセンサは半導体材料で製造されるため、集積回路製造技術を使用して、光源駆動装置と信号処理電子装置をセンサに直接追加することができる。

粒子、煙、および塵は、サンプルチャンバ壁の孔上にガス透過膜を添付することによってサンプルチャンバに入らないようにすることができる。
上側基板（４２）および下側基板（４４）は半導体材料から微細加工されるため。上側基板（４２）が下側基板（４４）に装着されると、光導波管（３０）が形成され、これらの基板が標準的なダイ装着プロセスを用いて相互に装着される。

特許文献３は、迅速に強度が変動する、あるいは脈動する光源と、干渉フィルタと、熱センサまたは差動動作からの光のシャドウマスキングまたは反射ブロッキングと、検出されたガスが流路またはフィルタを通って流れ込むガス腔と、検出される特定ガスによる特定波長の光の吸収によって生じるガス熱を感知する熱検出素子と、を有する微細加工統合光熱センサを開示している。

ガスまたは流体の存在を判定するために、検出器からの信号比を算出することができる。
検出器は２つの熱センサ群に対して１つのみの腔を有することができ、各センサ群は、一方の群ではある波長の放射を通過させ、他方の群では別の波長の放射を通過させる干渉フィルタによってフィルタリングされた放射を受け取る。

２群の熱センサから結果として生じる信号の比はそれぞれ、検出器の周囲環境におけるガスの存在を判定するために算出される。

米国特許出願公開第２００５／０１４２６６２号明細書 米国特許第５８３４７７７号明細書 米国特許第５８５２３０８号明細書

以下の説明で選択される用語に関する定義
個別ユニット：本発明によって示される個別ユニットは、ＩＣ回路またはハイブリッド回路としてみなすことができ、１つの同一の、または個別の表面部上に、第１および第２の手段を備え、および／または第３の手段を支持し、ならびに制御ユニットの全部または一部と、同一または異なるメモリ容量を有する関連メモリ回路を有する必須の算出回路の全部または一部とを備えるものとする。第３の手段は個別ユニットに一体化させることができるが、通常は個別ユニットから分離するユニットを備える。しかしながら、このユニットは、必須の光学距離または経路を形成するために個別ユニットと協働することができる。

「小熱質量」：個別ユニットの材料と密度は、低重量の使用材料を提供できるように表面拡張部と厚さとを制限することのできるセラミック材料またはプラスチック材料から選択されるものとする。一つの案として、上記個別ユニットは、１２×８×１．５ミリメートルの外寸法を割り当てることができる。このため、個別ユニットは、支持体、または支持体または電気接続点上のプリント回路カードに装着することができる。

「第１の接触手段」：個別ユニットは、内部導体システム上に、利用されるキャリア上のユニットの周辺回路位置に接続できるように、第１および第２の手段と個別ユニットに関連する制御ユニットの部分および／またはメモリ回路の部分とを接続するための複数の第１の接続手段に設けることができる。

「制御ユニット」：発光手段の電気パルスを始動させて制御し、それによって生成される光パルスを感知し受信することのできるユニットであって、その上で算出回路は、それ自体既知のスペクトル分析によってガスの存在および／またはガスの濃度を算出および判定できる。

「提示ユニット」：実行され判定されたスペクトル分析の結果によってガスの構成および濃度を分かりやすい言葉で提示するユニット。こうした提示ユニットは、必ずしも目視され得るように画面を備えている必要はなく、その代わりに１つまたはそれ以上の機能ユニットを制御する重要な電気信号を生成することを含んでもよい。

１つまたはそれ以上の所与の技術的課題に対する解決策を提供するために当業者が実行しなければならない技術的検討は、一方では、当業者が実行しなければならない措置および／または措置の順序を把握すること、他方では、１つまたはそれ以上の必須手段を選択することであるという状況に目を向けると、上記に鑑み発明の現在の目標を立て、評価する上で、以下の技術的課題が関連するはずである。

上述した技術の従来の観点からして、最も検討されるべき技術的課題とは、その重要性、関連する利点、および／またはすべての重要かつ具体的な特徴が、表面に搭載可能な１つの同一の小型コンポーネントに統合される一体型ガスセンサコンポーネントの形成に寄与する測定技術の利点を有効に活用するために必要な技術的措置および配慮を理解することである。

一つの技術的課題は、第３の手段を内蔵する、あるいは好ましくは別個に製造された第３の手段を支持するように構成される個別ユニットによって、さらに正確な測定結果を提供できるようにするために必要な、重要性、関連する利点、および／または、技術的措置および配慮を理解することである。

一つの技術的課題は、添付の請求項１の前文に組み込まれている特徴を呈示する個別ユニットを提供できるようにするために必要な、重要性、関連する利点、および／または、技術的措置および配慮を理解することである。

一つの技術的課題は、実際上可能な限り小さな、または制限された質量を実現しようとして製造された個別ユニットを提供できるようにするために必要な、重要性、関連する利点、および／または、技術的措置および配慮を理解することである。

一つの技術的課題は、作業の温度範囲を広げることができるようにするために必要な、重要性、関連する利点、および／または、技術的措置および配慮を理解することである。
一つの技術的課題は、より高い作業温度を許容することによって、個別ユニットとして湿気と凝結に強い検出器を提供できるようにするために必要な、重要性、関連する利点、および／または、技術的措置および配慮を理解することである。

一つの技術的課題は、一般的な信号拡散がたとえば金属化のために約２０％の不確定性を招くことがあり、実装が約２００％の不確定性を招くことがあり、フィラメント許容誤差が約２５０％の不確定性を招くことがあるのに比較して、コンポーネントまたは個別ユニット内の第１および第２の手段（エミッタ／検出器）の、たとえば±０．１ミリメートルなどの狭い範囲での正確な位置決めを提供できるようにするために必要な、重要性、関連する利点、および／または、技術的措置および配慮を理解することである。

一つの技術的課題は、個別ユニット上で信号生成面において実質上より優れた製品一様性を提供し、したがってより正確なプロセス監視／統計および／またはプロセス最適化を提供し、より高い歩留まりを有する生産結果の必須条件を生成するように、異常をより容易かつ迅速に発見できるようにするために必要な、重要性、関連する利点、および／または、技術的措置および配慮を理解することである。

一つの技術的課題は、個別ユニットに関して機械的および環境的により安定した製品を提供できるようにするために必要な、重要性、関連する利点、および／または、技術的措置および配慮を理解することである。

一つの技術的課題は、特に光電子工学に向けられた高温での安定化の可能性を提供できるようにするために必要な、重要性、関連する利点、および／または、技術的措置および配慮を理解することである。

一つの技術的課題は、所望すれば、必要となる温度サイクルなしで完全に実行可能な簡易化較正プロセスを提供できるようにするために必要な、重要性、関連する利点、および／または、技術的措置および配慮を理解することである。

一つの技術的課題は、すべての重要かつ具体的なユニットを「個別ユニット」の形態で１つの同一な表面搭載可能なコンポーネントに含めることのできる一体型ガスセンサコンポーネントに向けられる生産関連および物流における利点を利用するために必要な、重要性、関連する利点、および／または、技術的措置および配慮を理解することである。

一つの技術的課題は、重要性、関連する利点、および／または、生産コストを低く維持するのに要する特徴を生成するために必要な技術的措置および配慮を理解することである。

一つの技術的課題は、すべての重要なコンポーネントが１つの同一の累積処理ステップで利用され得るとしても、個別ユニットの自動実装の利点を利用するために必要な、重要性、関連する利点、および／または、技術的措置および配慮を理解することである。

一つの技術的課題は、敏感な生産ステップが生産チェーンの中で最初に発生するため、コンポーネントまたはプロセスの課題を発見するフィードバック時間が短くなるという利点を活用できるようにするために必要な、重要性、関連する利点、および／または、技術的措置および配慮を理解することである。

一つの技術的課題は、強制的な歩留まり損失が今日の製品全体ではなくこのコンポーネントまたは個別ユニットに関連するおよび／または影響を及ぼすという特徴を利用できるようにするために必要な、重要性、関連する利点、および／または、技術的措置および配慮を理解することである。

一つの技術的課題は、ガスセンサにとって少数の変更されたコンポーネントが、特に、製造される個別ユニットが第３の手段を欠きプロセスの後の方のステップで実装されることになる場合、自動化における量と経済性の利点を提供するという特徴を利用できるようにするために必要な、重要性、関連する利点、および／または、技術的措置および配慮を理解することである。

一つの技術的課題は、関連製造システムの各選択サイズが大幅に簡潔化されて、より少ないオペレータおよび作業を採用して、ＩＣコンポーネント特徴機で製造されるサイズにまで縮小されるという利点を利用できるようにするために必要な、重要性、関連する利点、および／または、技術的措置および配慮を理解することである。
一つの技術的課題は、応答時間がずっと短くなり（おそらく何日もから何分かへ）、内部熱質量が既知の技術よりももっと小さく選択せざるをえなくなるため、各温度サイクルがより早く発生するという利点を利用できるようにするために必要な、重要性、関連する利点、および／または、技術的措置および配慮を理解することである。

一つの技術的課題は、コンポーネントを特徴付ける温度走査が、完全な環境チャンバを利用する代わりにコンポーネントまたは個別ユニット内のチップオンカードレジスタによって提供することができるという利点を利用できるようにするために必要な、重要性、関連する利点、および／または、技術的措置および配慮を理解することである。

一つの技術的課題は、コンポーネントの洞察を、下請け業者／カスタマの標準的な各ＳＭＤラインに適合され、自動的に実装可能であるコンポーネントまたは個別ユニットに物理的に回収させるために必要な、重要性、関連する利点、および／または、技術的措置および配慮を理解することである。

一つの技術的課題は、歩留まり損失の発生を個別ユニットの製造に集中させて、外側に気付かせず、製造された最終製品に影響を及ぼさせないために必要な、重要性、関連する利点、および／または、技術的措置および配慮を理解することである。

一つの技術的課題は、ガス測定に関する洞察を持たなくても「誰にでも」完全に特徴付けられたおよび／または予め較正されたコンポーネントまたは個別ユニットを提供し、その技術が優れた完成品を製造できるようにするために必要な、重要性、関連する利点、および／または、技術的措置および配慮を理解することである。

一つの技術的課題は、発光する第１の手段、受光する第２の手段、ガスサンプルを通じて前記第１の手段と前記第２の手段間の光学測定距離を形成および定義する第３の手段、ならびに関連算出回路とメモリ回路を備えるガスセンサ関連構成を実現するために必要な、重要性、関連する利点、および／または、技術的措置および配慮を理解することであって、該構成においては、前記第１、第２、および第３の手段が第１のユニットに統合し、前記ユニットに複数の第１の電気コネクタが割り当てられ、前記コネクタが前記ユニット用のプリント回路カードまたはプリント配線板などのキャリアに関係する第２の電気コネクタとの電気的接続のために前記ユニットの第１の表面部に沿って適合および分布され、前記第１および第２の手段が前記ユニットの回路装置として形成および構成され、前記第３の手段の両側に配置され、前記第１、第２、およびおそらく第３の手段が、「個別ユニット」として形成されるユニット内に第１および第２の表面部として相互に密にまたは近接して関連し合い、前記個別ユニットが小さな総熱質量を提供するように形成され寸法を決められる。

一つの技術的課題は、少なくとも、関連メモリ回路および算出回路を有する前記制御ユニットの一部を前記個別ユニットと連携させ、個別ユニットと連携される選択された第１の電気コネクタ配線と接続させるために必要な、重要性、関連する利点、および／または、技術的措置および配慮を理解することである。

一つの技術的課題は、制御ユニットおよび算出ユニットにアクセス可能な、１つまたはそれ以上のメモリユニットの形態の前記メモリ回路内に、少なくとも、選択されたアプリケーション、および表面部または表面セクション上の第２および第３の手段に割り当てられる構造および／または位置に関連する情報を記憶するために必要な、重要性、関連する利点、および／または、技術的措置および配慮を理解することである。

一つの技術的課題は、前記メモリ回路と関連算出回路を有する制御ユニットの一部を、第４の表面セクション内の回路構造として前記個別ユニットに関連づけるために必要な、重要性、関連する利点、および／または、技術的措置および配慮を理解することである。

一つの技術的課題は、１つまたはそれ以上のメモリユニットの形態の前記メモリ回路および／または関連算出回路を有する前記制御ユニットを、配線を通じて前記キャリアまたはプリント回路カードと、個別ユニットと連携される選択された第１および第２の接続手段と関係させるために必要な、重要性、関連する利点、および／または、技術的措置および配慮を理解することである。

一つの技術的課題は、第１の手段およびその表面部に、各パルスで高強度を有し、選択された周波数範囲内の選択周波数でパルスを発生可能であるマイクロ生成パルスを発生可能なＩＲ源を備えさせるために必要な、重要性、関連する利点、および／または、技術的措置および配慮を理解することである。

一つの技術的課題は、第３の手段として、前記第１および第２の手段に面する光学測定距離を形成する光反射面を有するカバーを提供する、あるいは支持することができるように前記個別ユニットを構成させるために必要な、重要性、関連する利点、および／または、技術的措置および配慮を理解することである。

一つの技術的課題は、前記第１および第２の手段を、前記個別ユニット内の個々の開放溝に配置させ、あるいは配置可能とし、別個の第３の手段が前記溝と協働するように適合されるために必要な、重要性、関連する利点、および／または、技術的措置および配慮を理解することである。

一つの技術的課題は、温度の安定化を図ることができるように前記個別ユニットを別個の手段と関連づけるのに必要な、重要性、関連する利点、および／または、技術的措置および配慮を理解することである。

一つの技術的課題は、個別ユニットにとって有効な識別子を、たとえば前記第１および第２の電気コネクタを通じて１つまたはそれ以上のキャリア関連回路群に提示可能とする、あるいは識別子を回路機構に供給可能とするために必要な、重要性、関連する利点、および／または、技術的措置および配慮を理解することである。

出発点として、本発明は、発光するように適合された第１の手段、受光するように適合された第２の手段、およびサンプルガスにより割り当てられた前記第１および第２の手段の間の光学測定距離を形成および定義するように適合された第３の手段、ならびに関連メモリ回路および／または算出回路を有する制御ユニットを備えるガスセンサ構成の紹介によって言及した既知の技術を採用し、前記第１、第２、および第３の手段はユニットに統合することができ、前記ユニットには複数の第１の電気コネクタ装置が割り当てられ、前記コネクタ装置は、前記ユニット用のプリント回路カードなどのキャリアに関連する他の電気コネクタ装置と電気的接続の可能性を提供するように、前記ユニットの表面部に沿って適合および分布され、前記ユニット、前記第１および第２の手段は前記ユニットの回路装置として形成され、前記第３の手段の両側に配置されている。

上述の技術的課題のうち１つまたはそれ以上を解決するために、より具体的には、本発明は、既知の技術が前記第１および第２の手段を第１および第２の表面部などの「個別ユニット」内で相互に密に関連させることによって補足されることと、前記個別ユニットが小熱質量を提供するような形状と寸法にされることと、メモリ回路またはメモリユニットの少なくとも一部と関連算出回路を有する前記制御ユニットの少なくとも一部とが前記個別ユニットに連携され、個別にユニットに連携する配線によって、選択された第１の電気接続手段に接続されることと、を示す。

本発明の基本概念の枠内に属する提案される上記実施形態はさらに、前記メモリ回路が、少なくとも、選択されたアプリケーションと、第１、第２、および第３の手段に割り当てられる構造および／または位置とに関する情報を記憶することを示す。

次に、前記メモリ回路と関連算出回路を有する制御ユニットの一部とは、回路構造などの前記個別ユニットを第４の表面部に関連させることができる。
前記メモリ回路および／または前記制御ユニットは、個別ユニットに連携する選択された配線と前記第１および第２のコネクタ手段とを通じて、前記キャリアまたはプリント回路カードに全体的にまたは部分的に関連させることができる。

第１の手段とその第１の表面部は、高強度で、選択周波数で容易にパルスを発生可能な、マイクロ生成されるパルス発生可能ＩＲ源を備えることが特に示される。
前記個別ユニットは、前記第１および第２の手段に面する光反射面を有するカバーを第３の手段として提示するように適合させることができ、前記カバーは独立ユニットとして第３の手段を支持するように適合させることができる。

前記第１および第２の手段は有利なことに、前記個別ユニット内の個々の溝に配置することができる。
前記個別ユニットには、それ自体既知の方法で温度を安定化できるように１つまたはそれ以上の手段を割り当てることができる。

個別ユニットに関する識別子は、前記第１および第２の電気コネクタ装置または手段を通じて１つまたはそれ以上のキャリア関連回路セットに提示可能とすることができ、もしくは前記回路セットのうち１つまたはそれ以上に直接関連づけることができる。

本発明を特徴付け、およびそれにより示された具体的な重要な特徴であると主にみなされる利点は、本文書により作成された以下の必須条件である。発光するように適合された第１の手段、受光するように適合された第２の手段、ガスサンプルを通じて前記第１および第２の手段間の光学測定距離を形成および定義するように適合された第３の手段、ならびに関連メモリ回路および算出回路を有する制御ユニットを備えるガスセンサ関連構成において、前記第１、第２、および第３の手段がユニットに統合され、該ユニットに複数の第１の電気コネクタ装置に割り当てられ、前記コネクタ装置が前記ユニット用のプリント回路カードなどのキャリアに関連する他の電気コネクタ装置との電気的接続の可能性のため、前記ユニットの表面部に沿って適合および分布され、前記第１および第２の手段が、前記ユニットの選択された表面部上に回路構成として形成され、前記第３の手段の両側に配置され、第１および第２の表面部のように前記第１および第２の手段が「個別ユニット」内で相互に密に関連し合い、前記個別ユニットが、必要な回路装置と選択された機能に比較して最小化された小熱質量を提供するように形成され、寸法を決められる。

メモリ回路の全部または少なくとも一部、前記制御ユニットの全部または少なくとも一部、および関連算出回路の全部または少なくとも一部は、前記個別ユニットに統合され、選択された第１の電気コネクタ装置または手段に接続される個別ユニットへの内部配線を通じて接続され、それによりキャリアまたはプリント回路カードに関係する１つまたはそれ以上の外部機能ユニットまたは機能回路にアクセス可能とすることができる。

本発明の特徴づけとして主に検討しなければならない主題は、以下の請求項１の特徴付け部分に開示されている。
本発明に関連する重要な特徴を呈示する現在提案の実施形態を、添付の図面を参照して例示のためにより具体的に以下説明する。
プリント回路カードまたはプリント配線板に関連し、スペクトル分析の助けを借りてガスの構成および濃度を判定する必須の算出回路およびメモリ回路を介して制御ユニット上で測定セル内のガスの存在を検出するように適合された、従来技術において既知のガスセンサ関連構成の斜視図である。 本発明に係る第１の実施形態の細部を示す「個別ユニット」の第１の部分の斜視図である。 図２に示される「個別ユニット」の第２の部分（蓋）の斜視図であり、第１の部分および第２の部分は閉鎖された完全な「個別ユニット」を形成するために相互に協働するように適合されている。 本発明に係る個別ユニットの基本構造を示す側面図である。 封入された提案の実施形態の図４の個別ユニットを示す。 本発明の基本構造に関して具体的に提案された実施形態における、電気パルスによって活性化されるフィラメントを使用せずに発光する第１の手段の斜視図である。 本発明にとって有意な周波数範囲での、図６の第１の手段の選択周波数の関数である変調度のグラフである。 縁部に沿った方向に向けられる露出した第１の電気コネクタ装置または手段を備える、第２の実施形態の個別ユニットの下側表面部を示す。 図４の実施形態の第１および第２の手段（第３の手段は明瞭化のために除去または削除されている）を有する個別ユニットの第２の上側表面部を示し、第２の表面部は図３に示されるような蓋で覆われている。 個別ユニットと個別ユニットのキャリアの下に位置する第３の手段の提案される第３の実施形態の側面図である。 封入された実施形態における図１０の実施形態の側面図である。 本発明に係る個別ユニットの提案の実施形態をブロック図で基本的に示し、制御ユニットに関連づけられた特定部分、算出回路に関連づけられた特定部分、およびメモリ回路および機能に関連づけられた特定部分が制御ユニットから分離され、個別ユニットならびに提案される代替物を支持するプリント回路カードに分布される。

（既知の技術の説明）
図１を参照すると、後者は、プリント回路カードまたはプリント配線板上に配置され、凸円弧状の光学測定距離を有する従来から既知のガスセンサ関連構成の実施形態を斜視図の具体例で示す。

前記円弧は円環の一部として形成されているが、下方が開放され、プリント回路カードによって支持され、従来それ自体既知な方法によるスペクトル分析評価のために、既知の光学測定距離内に位置するガスサンプル中の選択されたガスの存在および濃度を評価できるように、関連メモリ回路、中央ユニット、および算出回路を有する制御ユニットのために、回路や素子などの各種機能ユニットが統合して機能している。

よって、図１は、発光するように適合された第１の手段（１）、受光するように構成された第２の手段（２）、およびガスサンプル（「Ｇ」）を通じて前記第１の手段（１）と第２の手段（２）との間の光学測定距離または経路を形成および定義するように構成された第３の手段（３）を有するガスセンサ関連構成「Ａ」を示す。

関連算出回路（７）を有する制御ユニット（６）、前記第１の手段（１）、第２の手段（２）、および第３の手段（３）はプリント回路カード（８）と統合し、すべてプリント回路カード（８）によって支持されている。

前記プリント回路カード（８）には複数の電気コネクタ装置または手段（９）を割り当てることができ、前記コネクタ装置は、第２のプリント回路カード（８’）に関連するその他の電気コネクタ装置または手段への電気的接続の可能性のために、前記プリント回路カードの第１の表面部（５）に沿って適合され配分されている。

前記第１の手段（１）および前記第２の手段（２）は、前記プリント回路カード（８）上に回路装置として形成され、前記第３の手段（３）の両側に配置される。
（提案される実施形態の説明）
前置きとして、本発明に関連づけられる重要な特徴を呈示し、以下の図面の図２〜図１２によって明瞭化される現在提案の実施形態の以下の説明において、我々は主に発明の概念を明瞭化する目的で表現と具体的な専門用語を選択したことに言及しておくべきである。しかしながら、これに関連し、ここで選択された用語は、利用され選択された用語のみに限定されるとみなされるべきではなく、このように選択された各用語は、同一または略同一の目的および／または技術的結果をもたらすことができるように同一または略同一に機能するすべての技術的等価物を追加で備えるものと解釈されるべきであることも指摘しておくべきである。

よって、添付の図２〜図１２を参照し、本発明は概略的に、および詳細に図示されるだけでなく、本発明に関係する重要な特徴も、本提案の実施形態によって具体化され、以下より具体的に説明される。

したがって図２は、第１の発光手段１と、第２の受光手段２と、図３によると蓋構造３’によって覆われるときには第１の部分１１内の空洞に配置されるガスサンプル「Ｇ」を通じて前記第１の手段１と前記第２の手段２間の光学測定距離を形成および定義する第３の手段３とを有する、第１の実施形態において本発明の原理により構成されるガスセンサ関連構成「Ａ」の第１の部分１１を示す。

なお、ここでは、図２および図３の実施形態は、ガスサンプル「Ｇ」用に適合された空洞が蓋３’によって包囲されるように形成することができる。
第３の手段が表面３ａに貼付される別個のユニットとして割り当てられる場合、より高度な実施形態が提供され、前記別個のユニットは光線を反射することによって構成される光学測定距離を有する所望の空洞を画定する。

本発明は、関連算出回路３０およびメモリ回路４０を有する制御ユニット２０の存在を示し、前記第１の手段１および第２の手段２が、本発明の原理にしたがい（前記第３のユニット構造３なし）製造された「個別ユニット」の形状の第１のユニット「Ｅ１」に統合される。

上記個別ユニット「Ｅ１」の前記第１の部分１１には複数の第１の電気コネクタ装置または手段４、４ａが割り当てられ、前記装置は、前記個別ユニット「Ε１」用のプリント回路カード「Ｂ１」などの支持体「Ｂ１」に関係する第２の電気コネクタ装置または手段（４）、（４ａ）との電気的接続の可能性のために前記個別ユニット「Ε１」の第１の表面部５に適合され分布される。

図２に示される前記第１の手段１および前記第２の手段２は、前記個別ユニット「Ε１」の表面部として構成される回路装置１ａ、２ａの形状を取り、図３に示される第２の部分１２が第１の部分１１と協働するように作製されたときは第３の手段３の両側または第３の手段の下に配置される。

一実施形態では、部分１２は、図２で露出している回路構造を覆うため、第１の部分１１と協働するように回転または傾斜させることができる。
図２は、ユニット「Ε１」の４つの側面に、第１の表面部５またはその縁部拡張部のコネクタ装置または手段４、４ａに対応する第１のコネクタ装置または手段が設けられることを示す。

前記第１の手段１および第２の手段２は、第１および第２の表面部１ａ、２ａで形成され、個別ユニット「Ｅ１」内で互いに密に関連し合っている。
第３のユニット３はここでは外側表面部３ａに関連づけられる。

前記個別ユニット「Ε１」は製造上の観点から、表面拡張部およびその他の配慮で、極めて小さな熱質量を提供するような形状と寸法にされる
図２は、４つの縁を有する薄板を示す。

熱質量は通常、材料密度を乗算して１００〜５００立法ミリメートルに収めることができる。
２００〜３００立方ミリメートル間の容積が今日の技術の適用では好ましい。

本発明は基本的にはできる限り小さな熱質量を選択することに基づくが、個別ユニット「Ｅ１」には少なくとも、
ａ．第１の手段１、
ｂ．第２の手段２、
ｃ．制御ユニット２０の機能ユニットの全部または一部、
ｄ．制御ユニット２０用のアクセス可能なメモリ容量を備えた必要なメモリ回路４０の全部または一部、
ｅ．制御ユニット２０に関連する１つまたはそれ以上の算出回路３０、
ｆ．個別ユニット「Ｅ１」に関連する機能基準を解釈するための個別ユニット「Ｅ１」の一義的な識別子（ＩＤ）、
ｇ．個別ユニット「Ε１」内に包含することができる、もしくはユニット「Ε１」に別個のユニットとして適用する、あるいは別の形でユニット「Ε１」内に配置することができる第３の手段３、
が設けられる。

より具体的には、メモリ回路４０、制御ユニット２０全体、および算出回路３０のすべてが前記個別ユニット「Ε１」に統合されることが示される。選択された第３の手段３を伴う、または伴わない個別ユニット「Ｅ１」の特定は、これを通じて簡易化される。

個別ユニット「Ｅ１」に連携される内部配線は、ここではコネクタ装置または手段４、４ａとして示される選択された第１の電気コネクタ装置に接続される。
前記メモリ回路４０内のメモリユニット１０は少なくとも、選択されたアプリケーション、および第２の手段２および第３の手段３に割り当てられ、表面部１０ａに限定される構造および／または位置に関する情報を記憶する。

メモリユニット１０と関連算出回路３０を有する制御ユニット２０とは、たとえば表面部１０ａの一部として、分離された第４の表面部２０ａ内の回路構造として前記個別ユニット「Ε１」に関連づけることができる。

メモリユニット１０とそのメモリ回路４０および／または前記制御ユニット２０は、第１の接続装置４、４ａおよび第２の接続装置（４）、（４ａ）間のジャンパを通じて前記キャリア「Ｂ１」またはプリント回路カードにほぼ関連づけることができる。

第１の手段１０および第１の表面部１ａは有利なことに、各パルスが高強度で、特別に選択された周波数範囲に属する選択周波数でパルスを発生可能な、微小機械的にパルスを生成可能なＩＲ源を備える。

前記個別ユニット「Ε１」は、別個のユニットである前記第３の手段３を支持する前記第１の手段１および第２の手段２から離れて面する光反射面３ａを有する蓋構造１２を提示するように構成され、第３の手段は、光学測定距離を形成するため壁部および前記表面３ａで反射する光線を利用する。

第１の手段１および第２の手段２はここでは、通常は前記個別ユニット「Ｅ１」内のフィルタに設けられる個々の溝１ｂ、２ｂまたはウィンドウに配置される。
さらに、個別ユニット「Ｅ１」には、温度を安定化できるように手段５０が割り当てられる。

個別ユニット「Ｅ１」にとって有効な識別子「ＩＤ」は、第３の電気接続装置または手段４ｂ、（４ｂ）を通じて、１つまたはそれ以上のキャリア関連回路セット「Ｂ１」に提示することができる。

図４を参照すると、後者は、メモリ回路４２とＩＲ検出器４４に隣接する光学フィルタ４３とを有する光学ミラー面４１を備え、キャリア「Ｂ１」によって支持される構成「Ｅ２」を示す。

図５は、第３の手段３を形成する光学カバー５１で包封され図４の構成、センサ「Ε２」の送受信回路のためのコンポーネント５２、およびその他の電子装置を示す。
図６は、光パルスの微細技術で製造され、高強度を有し、適合パルスシーケンスを選択する機能を内蔵した光源６１を示す。

選択された周波数（ヘルツ）に関連する変調度（％表示）を、単に例示として図７のグラフに示す。
本発明は、図７では最大４０ヘルツ、選定部分７１として最大２０ヘルツを使用することを意図する。

図８では、１．７×１．７平方センチメートルの表面展開と受信した電気パルスの最高温度点とを有する自由懸垂膜６１の存在が、約７５０℃の最高温度を呈して示されている。

図８および図９は、個別ユニット「Ｅ３」としても形成される本発明の追加の実施形態を示すことを目的とする。
本明細書において、さらに、一体型ガスセンサコンポーネントの形状の個別ユニット「Ｅ３」が示されており、すべての具体的な部分と機能が１つの同じ小さな表面搭載可能コンポーネント（１２×８×２立方センチメートル）に集中して内蔵されている。

図示されるガスセンサ関連構成「Ａ」はここでは、第１の発光手段１、第２の受光手段２、およびガステスト「Ｇ」を通じて前記第１の手段１および第２の手段２間の光学測定距離を形成および定義する第３の手段３（図示せず）、ならびに関連算出回路３０およびメモリ回路４０を有する制御ユニット２０を備える。

前記第１の手段１および第２の手段２はここでは、１つの個別ユニット「Ｅ３」に統合している。
前記個別ユニット「Ｅ３」は、複数の第１の電気コネクタ装置４、４ａに割り当てられ、前記コネクタ装置は、プリント回路カードなどの支持体「Ｂ１」に関連する他の電気接続装置（４）、（４ａ）との電気的接続の可能性のために、前記ユニットの第１の表面部５に沿って適合され分布される。

さらに、ここでは、前記第１の手段１および前記第２の手段２は前記個別ユニット「Ε３」の回路装置として形成され、第３の手段３の両側に、および／または第３の手段３を覆って配置される。

前記第１の手段１および第２の手段２は、それぞれ第１および第２の表面部１ａ、２ａとして個別ユニット「Ｅ３」内で互いに密に関連し合う。
さらに、ここでは、個別ユニット「Ｅ３」は、小熱質量を実現するように形成され、寸法を与えられる（１２×６×２立方センチ）。メモリ回路４０および／またはメモリユニット１０の少なくとも一部、前記制御ユニット２０の少なくとも一部、および関連算出回路３０内の少なくとも選択された機能は、前記個別ユニット「Ε３」と統合しており、個別ユニットと連携する内部配線上で前記第１の電気接続装置４、４ａと接続することができる。

図９のユニット「Ε３」は有利なことに、図３に係る蓋構造３’によって覆うことができるが、別の表面拡張部も有する。
図１０は、第１の手段または送信機１０１、ウィンドウ１０２、フィルタ１０４が予め連結される第２の手段または検出器１０３、および第３の手段３を有する個別ユニット「Ｅ４」の断面図である。

メモリ回路１０５や演算増幅器１０６などの回路構造もこの個別ユニット「Ｅ４」に関連づけられる。
ユニット「Ε４」は空隙１１０上でキャリア「Ｂ１」上に配置され、下側で前記第３の手段３を支持するキャリアを通る溝１１１、１１２を有する。

図１１は、封入されるが、キャリア「Ｂ１」上でフリップチップ実装されるように適合された、図１０のユニット「Ｅ４」を示す。
図１２は、表面部１ａおよび１ｂが、内部配線１２１、１２２によって関連メモリ回路１２４（４０）および算出回路１２５（３０）を有する制御ユニット１２３（２０）に接続される様子をブロック図で示す。

制御ユニット１２３全体または制御ユニット２０の機能１２３ａの一部、メモリ回路１２４全体またはメモリ回路１２４ａの一部、および／または算出回路１２５の全部または算出回路１２５ａの一部が、第４の表面部５ａの回路構造のように前記個別ユニット「Ｅ１」に関連づけられる。

したがって、機能１２３ｂの全部または残りの部分、メモリ回路１２４ｂの全部または残りの部分、および／または算出回路１２５ｂの全部または残りの部分が、キャリア「Ｂ１」に形成される１つまたはそれ以上の回路セット１３０に関連づけることができる。

ＩＤ信号１４０は、この信号１４０ａによって、選択された個別ユニット「Ｅ１」に適用する具体的な前提条件を回路セット１３０に伝える重要な信号構造を一体的に転送するため、回路セット１３０への接続装置または手段４ｂを通じて接続装置（４ｂ）に接続される。

これらの具体的な必須条件は有効に以下のように設定できる。
ａ．選択されたガスに適用可能なパラメータ、
ｂ．選択されたガス濃度に適用可能なパラメータ、
ｃ．温度依存度に適用可能なパラメータ、
ｄ．測定パラメータの評価の補償に適用可能なパラメータ、および／または
ｅ．関連環境に適用可能なパラメータ。

図１２は、表示ユニット１６０またはその等価物に対する適合回路１５０の利用を示す。
配線４ｃおよび（４ｃ）を通じて外部信号１６０ａ上で、個別ユニット「Ｅ１」および／または選択された第３の手段３のために選択された回路構造に対応するＩＤ信号を、回路セット１３０に転送することができる。

本発明は当然のことながら、例として開示された実施形態に限定されず、後続の請求項に示される発明の概念の枠内で変更することができる。
示される各ユニットおよび／または回路は、所望の技術的機能を達成することができるように枠内で他の示されるユニットおよび／または回路と組み合わせることができることを特に指摘しておくべきである。

Claims (11)

1. 第１の発光手段、第２の受光手段、およびガスサンプルを通じて前記第１および第２の手段の間の光学測定距離または経路を形成および定義する第３の手段、ならびに関連メモリ回路および算出回路を有する制御ユニットを備えるガスセンサ関連構成であって、
   前記第１、第２、および第３の手段は一つのユニットに統合され、
   前記ユニットは第１の複数の電気コネクタ装置または手段に割り当てられ、
   前記コネクタ装置は前記ユニットのプリント回路カードなどのキャリアと関連するその他の電気コネクタ装置または手段と電気的接続の可能性のため、前記ユニットの第１の表面部に沿って適合および分布され、
   前記第１および前記第２の手段は前記ユニットの回路装置として形成されて、前記第３の手段の両側に配置され、
   前記第１の手段（１）と前記第２の手段（２）とは個別ユニット（Ｅ１）内で互いに密に関連し合い、そこで第１および第２の表面部として形成され、前記個別ユニットはさらに小熱質量を有するように形成され寸法を決定され、
   前記メモリ回路の全部または少なくとも一部、前記制御ユニットの全部または少なくとも一部、および／または前記関連算出回路の全部または少なくとも一部は前記個別ユニット（Ｅ１）内で統合し、内部配線上で個別ユニットと連携して、選択された第１の電気接続装置または手段（４、４ａ、４ｂ）と接続されることを特徴とする、ガスセンサ関連構成。
2. 前記メモリ回路が、少なくとも、選択されたアプリケーションと、前記第１、第２、および第３の手段に割り当てられる構造および／または位置とに関係する情報を記憶することを特徴とする、請求項１に記載のガスセンサ関連構成。
3. 前記メモリ回路と関連算出回路を有する前記制御ユニットの一部とが、第４の表面部の回路構造として前記個別ユニットに関連づけられることを特徴とする、請求項１または２に記載のガスセンサ関連構成。
4. 前記メモリ回路および／または前記制御ユニットが、前記個別ユニットと前記第１および第２のコネクタ装置間のジャンパとに連携される内部配線を通じて、前記キャリアまたはプリント回路カードに関連づけられることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のガスセンサ関連構成。
5. 前記第１の手段とその第１の表面部が、選択周波数でパルスを発生可能な微小技術によってパルスを生成する赤外線源を備えることを特徴とする、請求項１に記載のガスセンサ関連構成。
6. 前記個別ユニットが、第３の手段として、前記第１および第２の手段に面する光反射面を有する蓋構造を提示し、前記第３の手段の残りが別個のユニットとして形成されるように適合されることを特徴とする、請求項１に記載のガスセンサ関連構成。
7. 前記第１および第２の手段は前記個別ユニットおよび／またはキャリア内の個別凹部に配置されることを特徴とする、請求項１または６に記載のガスセンサ関連構成。
8. 前記個別ユニットには温度を安定化できるような手段が割り当てられることを特徴とする、請求項１に記載のガスセンサ関連構成。
9. 個別ユニットに適用可能な識別子は、前記第１および第２のコネクタ装置または手段上で１つまたはそれ以上のキャリア関連回路セットに対して提示されることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のガスセンサ関連構成。
10. 前記識別が前記第１および第２の電気コネクタ装置または手段上で実行されることを特徴とする、請求項９に記載のガスセンサ関連構成。
11. 前記識別が前記キャリア関連回路セットの外部で行われることを特徴とする、請求項９に記載のガスセンサ関連構成。

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