BRPI0702864A2 - gas measurement system - Google Patents

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BRPI0702864A2
BRPI0702864A2 BRPI0702864-4A BRPI0702864A BRPI0702864A2 BR PI0702864 A2 BRPI0702864 A2 BR PI0702864A2 BR PI0702864 A BRPI0702864 A BR PI0702864A BR PI0702864 A2 BRPI0702864 A2 BR PI0702864A2
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James T Russell
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Ric Investments Inc
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Abstract

SISTEMA DE MEDIçãO DE GáS. Um sistema de medição de gás (100) desta invenção inclui um alojamento (250) adaptado para ser montado sobre um adaptador de passagem de ar, e um conjunto de medição de gás de resfriamento de luminescência (236) disposto no alojamento. O conjunto de medição de gás de resfriamento de luminescência inclui uma fonte (243) disposta em um primeiro plano, e pelo menos um detector (238, 239) também disposto no primeiro plano. Um filtro (233) é provido por pelo menos um detector para passar comprimentos de onda de radiação relacionados ao resfriamento de luminescência e substanciali mente blogueia outros. Um protetor ótico (234) é disposto em torno de pelo menos uma parte da fonte.GAS MEASUREMENT SYSTEM. A gas measurement system (100) of this invention includes a housing (250) adapted to be mounted on an air passage adapter, and a luminescence cooling gas measurement set (236) arranged in the housing. The luminescence cooling gas measurement set includes a source (243) arranged in the foreground, and at least one detector (238, 239) also arranged in the foreground. A filter (233) is provided by at least one detector for passing radiation wavelengths related to cooling luminescence and substantially blogs others. An optical protector (234) is arranged around at least part of the source.

Description

"SISTEMA DE MEDIÇÃO DE GÁS"REIVINDICAÇÃO DE PRIORIDADE"GAS MEASURING SYSTEM" PRIORITY CLAIM

De acordo com as prescrições dos 35 U.S.C. §120/365, este pedido reivindica o beneficio do pedido US11/368.832, depositado em 6 de março de 2006.In accordance with the requirements of 35 U.S.C. §120 / 365, this application claims the benefit of application US11 / 368.832, filed March 6, 2006.

CAMPO TÉCNICOTECHNICAL FIELD

A presente invenção diz respeito a um sistema demedição de gás respiratório de corrente principal com pro-cessamento de sinal integrado e projeto ótico melhorado, e aum método de montagem de um sistema como este.The present invention relates to a mainstream respiratory gas metering system with integrated signal processing and improved optical design, and a method of mounting such a system.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃOBACKGROUND OF THE INVENTION

Sistemas de medição de gás respiratório compreen-dem funções de sensoreamento de gás, medição, processamento,comunicação e de exibição. Eles são considerados para ser ..tanto de desvio, isto é, de corrente lateral, quanto não dedesvio, isto é, de corrente principal. Um sistema de mediçãode gás de desvio transporta uma parte dos gases amostradosdo local de amostragem, o qual é tipicamente um circuito derespiração ou a via aérea do paciente, através de um tubo deamostragem, para o sensor de gás onde os constituintes dogás são medidos. Um sistema de medição de gás não de desvioou de corrente principal não transporta gás para longe docircuito de respiração ou via aérea, mas mede os constituin-tes de gás atravessando o circuito de respiração usando umsensor de gás disposto no circuito de respiração.Respiratory gas measurement systems include gas sensing, measurement, processing, communication and display functions. They are considered to be both deviation, ie side current, and non-deviation, ie main current. A bypass gas metering system transports a portion of the sampled gases from the sampling site, which is typically a breathing circuit or the patient's airway, through a sampling tube to the gas sensor where the dog constituents are measured. A non-bypass or mainstream gas metering system does not carry gas away from the breathing circuit or airway, but measures gas constituents through the breathing circuit using a gas sensor arranged in the breathing circuit.

Sistemas de medição de gás de corrente principalconvencionais incluem um sensoreamento de gás, componentesde medição e processamento de sinal exigidos para convertero sinal detectado ou medido, por exemplo, uma tensão, paraum valor, tal como transmitância, que pode ser usado pelosistema para determinar um constituinte de um gás sendo me-dido. Em um sistema de medição de gás de corrente principalconvencional, um sensor de gás é acoplado a uma célula detirar amostra que é colocada no circuito de respiração. 0sensor de gás localizado no adaptador de passagem de ar dis-posto no circuito de respiração somente inclui os componen-tes exigidos para produzir um sinal correspondente a umapropriedade do gás a ser medido. A colocação da célula detirar amostra diretamente no circuito de respiração resultaem uma forma de onda "rápida" que reflete em tempo real apressão parcial do gás medido, tal como dióxido de carbonoou oxigênio, dentro da via aérea. A célula de tirar amostra,a qual é também referida como um cadinho ou adaptador depassagem de ar, é localizada na. corrente de gás respirató-rio, prevenindo a necessidade de amostragem e limpeza degás, tal como exigido em um sistema de medição de gás decorrente lateral.Conventional mainstream gas metering systems include gas sensing, metering components and signal processing required to convert the detected or metered signal, for example, a voltage to a value such as transmittance that can be used by the system to determine a constituent. of a gas being measured. In a conventional mainstream gas metering system, a gas sensor is coupled to a sample detecting cell that is placed in the breathing circuit. The gas sensor located on the airflow adapter disposed in the breathing circuit only includes the components required to produce a signal corresponding to a property of the gas to be measured. Placing the sample detecting cell directly into the breathing circuit results in a "fast" waveform that reflects in real time the partial pressure of the measured gas, such as carbon dioxide or oxygen, into the airway. The sample cell, which is also referred to as a crucible or airflow adapter, is located in the. respiratory gas flow, preventing the need for sampling and cleaning as required in a side-by-side gas metering system.

Para um sistema de medição de gás convencional queé capaz de medir dióxido de carbono, o sensor de gás incluiuma fonte que emite radiação infravermelha, a qual inclui abanda de absorção para dióxido de carbono. A radiação infra-vermelha é emitida em uma direção que é normal ao caminho defluxo da corrente de gás respiratório. O dióxido de carbonodentro do gás de amostra absorve a radiação em alguns com-primentos de onda e passa outros comprimentos de onda. Osensor de gás convencional inclui fotodetectores que medem aradiação transmitida.For a conventional gas metering system that is capable of measuring carbon dioxide, the gas sensor includes a source that emits infrared radiation, which includes a carbon dioxide absorption band. Infrared radiation is emitted in a direction that is normal to the flow path of the respiratory gas stream. Carbon dioxide inside the sample gas absorbs radiation at some wavelengths and passes other wavelengths. Conventional gas sensor includes photodetectors that measure transmitted radiation.

Para sistemas de medição de gás que são capazes demedir oxigênio usando técnicas de medição de resfriamento deluminescência, o sensor de gás pode incluir uma fonte de ex-citação que emite radiação visível, a qual excita um químicosensível à luz disposto em um substrato ou dentro dele, e umdetector, que mede a radiação emitida pelo químico medianteexposição ao oxigênio. A concentração de gás pode ser deter-minada a partir do tempo de resposta da luminescência usandorelações conhecidas, tal como a relação de Stern-Volmer.For gas metering systems that are capable of depleting oxygen using deluminescent cooling metering techniques, the gas sensor may include an excitation source that emits visible radiation, which excites a light-sensitive chemical disposed on or within a substrate. , and a detector, which measures the radiation emitted by the chemist upon exposure to oxygen. Gas concentration can be determined from the luminescence response time using known correlations, such as the Stern-Volmer ratio.

Um sistema hospedeiro de corrente principal con-vencional contém os componentes eletrônicos que controlam oemissor no sensor de gás, e fornece as funções de medição degás com base nos sinais de saída provenientes do detector.A conventional mainstream host system contains the electronics that control the emitter on the gas sensor, and provides the measurement functions of the gauges based on the output signals from the detector.

Sistemas de medição de gás de corrente principal conhecidosna técnica transmitem sinais analógicos ao longo de um cabo,tipicamente de 6 a 8 pés (1,82 a 2,43 metros) de comprimen-to, entre o sistema hospedeiro e o sensor de gás e, comotal, estão sujeitos à interferência eletromagnética' (EMI).Mainstream gas metering systems known in the art transmit analog signals over a cable, typically 6 to 8 feet (1.82 to 2.43 meters) in length, between the host system and the gas sensor and , as a whole, are subject to electromagnetic interference (EMI).

Isto é particularmente importante dada a tendência na dire-ção de se exigir conformidade com os níveis aumentados deimunidade eletromagnética nos padrões de dispositivo médicointernacionais. Um exemplo de tais sistemas de medição degás de corrente principal convencionais está mostrado naspatentes US 4.914.720 emitidas para Knodle et al. e5.793.044 emitida para Mace et al.This is particularly important given the tendency towards compliance with the increased levels of electromagnetic immunity in international medical device standards. An example of such conventional main current measuring systems is shown in US Patents 4,914,720 issued to Knodle et al. e5,793,044 issued to Mace et al.

Com os componentes eletrônicos de medição e de si-nal localizados no sistema hospedeiro, os sistemas de medi-ção de gás de corrente principal existentes são complexos ecaros de se fazer interface para os sistemas hospedeiros. 0sistema hospedeiro inclui convencionalmente conjunto de cir-cuitos para executar funções tais como (1) criar sinais desincronização; (2) fornecer energia pulsátil para um emissorde infravermelho de estado sólido; (3) medir e controlarprecisamente a temperatura dos detectores de infravermelho;(4) medir e controlar um aquecedor de adaptador de passagemde ar; (5) condicionar sinal incluindo filtrar e ajustar ga-nho programável; e (6) conjunto de circuitos vigilante paraimpedir destruição acidental do emissor de infravermelho.With the metering and signaling electronics located in the host system, existing mainstream gas metering systems are complex and easy to interface with host systems. The host system conventionally includes a set of circuits for performing functions such as (1) creating synchronization signals; (2) provide pulsatile energy for a solid state infrared emission; (3) accurately measuring and controlling the temperature of infrared detectors (4) measuring and controlling an airway adapter heater; (5) signal conditioning including filtering and programmable adjustment; and (6) vigilant circuitry to prevent accidental destruction of the infrared emitter.

Adicionalmente, para ser admitido em uso clinico,um sistema de medição de gás de corrente principal deve serprojetado de uma maneira robusta de modo tal que ele não se-ja afetado por mau uso mecânico típico e por variações ambi-entais na temperatura e umidade. O instrumento, ou pelo me-nos a parte de sistema de medição de gás do instrumento, de-ve ser pequeno e de baixo peso a fim de não interferir comos movimentos do paciente, ou com outro equipamento ou tra-tamentos médicos. A fim de alcançar as metas de ser pequenoe leve, a parte ótica do sistema de medição de gás tambémdeve ser projetada de maneira tal que ela ocupe tão poucoespaço como possível e pese tão pouco como possível.Additionally, to be admitted for clinical use, a mainstream gas metering system must be designed in a robust manner such that it is not affected by typical mechanical misuse and environmental variations in temperature and humidity. The instrument, or at least the gas measurement system part of the instrument, should be small and light in weight so as not to interfere with patient movements, or other medical equipment or treatments. In order to achieve the goals of being small and light, the optical part of the gas metering system must also be designed in such a way that it occupies as little space as possible and weighs as little as possible.

Dadas estas complexidades conhecidas de sistemasde medição de gás convencionais, é desejável fornecer umsistema de medição de gás de corrente principal que seja pe-queno, leve e mais simples para se fazer interface para sis-temas hospedeiros. Também é desejável que um sistema comoeste forneça métodos aperfeiçoados de montagem em relaçãoaos sistemas de medição de gás conhecidos.Given these known complexities of conventional gas metering systems, it is desirable to provide a small mainstream gas metering system that is small, lightweight and simpler to interface with host systems. It is also desirable for such a system to provide improved mounting methods over known gas metering systems.

REVELAÇÃO DA INVENÇÃODISCLOSURE OF INVENTION

Desta maneira, é um objetivo da presente invençãofornecer uma bancada ótica que supere as deficiências dasbancadas óticas dos sistemas de medição de gás baseados emresfriamento de luminescência conhecidos. Este objetivo éalcançado de acordo com a presente invenção pelo fornecimen-to de um conjunto de sistema de medição de gás que inclui umalojamento adaptado para ser montado em um adaptador de pas-sagem de ar e de um conjunto de medição de gás de resfria-mento de luminescência disposto no alojamento. O conjunto demedição de gás de resfriamento de luminescência inclui umafonte de radiação disposta em um primeiro plano, e pelo me-nos um detector também disposto no primeiro plano. Um filtroé fornecido sobre o pelo menos um detector para passar com-primentos de onda de radiação relacionados ao resfriamentode luminescência e substancialmente bloquear outros. Um pro-tetor ótico é disposto em torno de pelo menos uma parte dafonte. Esta configuração fornece uma configuração relativa-mente compacta para o conjunto de medição de gás de resfria-mento de luminescência.Thus, it is an object of the present invention to provide an optical bench that overcomes the optical bench deficiencies of known luminescence-based gas measurement systems. This objective is achieved in accordance with the present invention by providing a gas metering system assembly including a housing adapted to be mounted on an airway adapter and a cooling gas metering assembly. luminescence arranged in the housing. The luminescence cooling gas metering assembly includes a radiation source arranged in the foreground, and at least a detector also arranged in the foreground. A filter is provided over at least one detector for passing radiation-related radiation wavelengths of light and substantially blocking others. An optical shield is arranged around at least part of the source. This configuration provides a relatively compact configuration for the luminescence cooling gas measurement set.

Estes e outros objetivos, recursos e característi-cas da presente invenção, assim como os métodos de operaçãoe funções dos elementos de estrutura relacionados e a combi-nação de partes e economia de fabricação, se tornarão maisaparentes mediante a consideração da descrição a seguir edas reivindicações anexas com referência aos desenhos ane-xos, todos os quais formam uma parte desta especificação, emque números de referência iguais designam partes correspon-dentes nas várias figuras. É para ser expressamente entendi-do, entretanto, que os desenhos são fornecidos somente com opropósito de ilustração e descrição e não pretendem ser umadefinição dos limites da invenção.These and other objects, features and features of the present invention, as well as the methods of operation and functions of related structural elements and the combination of parts and workmanship, will become more apparent upon consideration of the following description and claims. appended with reference to the attached drawings, all of which form a part of this specification, where like reference numerals designate corresponding parts in the various figures. It is to be expressly understood, however, that the drawings are provided for illustration and description purposes only and are not intended as a definition of the limits of the invention.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOSBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS

A figura 1 é uma vista em perspectiva de um siste-ma de medição de gás acoplado a um sistema hospedeiro e con-figurado para ser preso de modo removível a um adaptador depassagem de ar montado com os componentes de um circuito derespiração de paciente de acordo com os princípios da pre-sente invenção;Figure 1 is a perspective view of a gas metering system coupled to a host system and configured to be removably attached to an air duct adapter mounted with the components of a patient breathing circuit according to FIG. with the principles of the present invention;

A figura 2 é uma vista em perspectiva do sistemade medição de gás configurado para ser acoplado a um sistemahospedeiro;Figure 2 is a perspective view of the gas metering system configured to be coupled to a host system;

A figura 3 é uma vista em perspectiva do sistemade medição de gás configurado para ser preso de modo removí-vel a um adaptador de passagem de ar;Figure 3 is a perspective view of the gas metering system configured to be removably attached to an air passage adapter;

A figura 4 é uma vista explodida de um sistema demedição de gás com uma cobertura e conjunto eletroótico desistema de medição de gás mostrados;Figure 4 is an exploded view of a gas metering system with a cover and electro-gas gas metering system shown;

A figura 5 é uma vista explodida de um conjuntoeletroótico de sistema de medição de gás;Figure 5 is an exploded view of an electromagnetic gas metering system assembly;

A figura 6 é uma vista explodida de um sistema demedição de gás com a cobertura, placas de circuito eletrôni-co e o conjunto ótico de sistema de medição de gás mostrados;A figura 7 é uma vista explodida do conjunto óticode sistema de medição de gás com o elemento de base estrutu-ral, conjunto de detector e o conjunto de fonte mostrados;Figure 6 is an exploded view of a gas metering system with the cover, electronic circuit boards and optical gas metering assembly shown; Figure 7 is an exploded view of the gas metering optic assembly with the structural base element, detector assembly and source assembly shown;

A figura 8 é uma vista explodida do conjunto dedetector;Figure 8 is an exploded view of the detector assembly;

As figuras 9 e 10 são vistas explodidas da partede conjunto de alojamento ótico do conjunto de detector;Figures 9 and 10 are exploded views of the optical housing assembly of the detector assembly;

A figura 11 é uma vista seccional transversal doconjunto de alojamento ótico montado;Figure 11 is a cross-sectional view of the assembled optical housing assembly;

A figura 12 é uma vista explodida do conjunto defonte;Figure 12 is an exploded view of the front assembly;

A figura 13 é uma vista explodida da parte de alo-jamento de emissor do conjunto de fonte;Figure 13 is an exploded view of the emitter housing portion of the source assembly;

A figura 14 é uma vista seccional transversal emperspectiva do sistema de medição de gás montado ao longo dalinha 14-14 da figura 4;Figure 14 is a cross-sectional cross-sectional view of the gas metering system mounted along line 14-14 of Figure 4;

A figura 15 é uma vista plana dos componentes mon-tados do sistema de medição de gás antes da colocação no a-Ioj amento;Figure 15 is a plan view of the assembled components of the gas metering system prior to placement in the housing;

A figura 16 é um traçado de raio do caminho óticodentro do sistema de medição de gás de acordo com os princí-pios da presente invenção;Fig. 16 is a radius plot of the optical path within the gas metering system in accordance with the principles of the present invention;

A figura 17 é um diagrama de blocos do sistema demedição de gás de acordo com os princípios da presente in-venção;Figure 17 is a block diagram of the gas metering system in accordance with the principles of the present invention;

A figura 18 é um diagrama esquemático de um siste-ma ótico de quatro canais em uma configuração linear planapara o conjunto ótico do conjunto de detector de acordo comos princípios da presente invenção;Figure 18 is a schematic diagram of a four channel optical system in a linear configuration for the detector assembly optical assembly according to the principles of the present invention;

A figura 19 é um gráfico mostrando uma modalidadedos comprimentos de onda de dissociador de feixe em relaçãoaos comprimentos de onda de filtro;Figure 19 is a graph showing a modalities of beam dissociator wavelengths relative to filter wavelengths;

A figura 20 é um diagrama esquemático de um siste-ma ótico de quatro canais em uma configuração em ziguezague;Figure 20 is a schematic diagram of a four channel optical system in a zigzag configuration;

A figura 21 é um diagrama esquemático de um siste-ma ótico de quatro canais em uma configuração de disposiçãoquadrangular;Fig. 21 is a schematic diagram of a four channel optical system in a square array configuration;

A figura 22 é um diagrama esquemático de um siste-ma ótico de quatro canais em um sistema linear com configu-ração de lentes;Fig. 22 is a schematic diagram of a four channel optical system in a linear lens configuration system;

A figura 23 é um diagrama esquemático de um siste-ma ótico de quatro canais em um ziguezague com configuraçãode lentes;Figure 23 is a schematic diagram of a four-channel zigzag optics with lens configuration;

A figura 24 é um diagrama esquemático de um siste-ma ótico de quatro canais em uma configuração de pata decão;Fig. 24 is a schematic diagram of a four-channel optical system in a footprint configuration;

A figura 25 é um diagrama esquemático de um siste-ma ótico de quatro canais em uma configuração serpenteada;Fig. 25 is a schematic diagram of a four channel optical system in a serpentine configuration;

A figura 26 é um diagrama esquemático de um siste-ma ótico de quatro canais em uma configuração de túnel;Fig. 26 is a schematic diagram of a four channel optical system in a tunnel configuration;

A figura 27 é uma vista lateral de uma modalidadede um sistema ótico de quatro canais em uma configuração linear;Figure 27 is a side view of a four-channel optical system in a linear configuration;

A figura 28 é uma vista explodida da uma parte doconjunto ótico de sistema de medição de gás de acordo com osprincípios da presente invenção; eA figura 29 é uma vista explodida de placa de cir-cuito de medição de resfriamento de luminescência no sistemade medição de gás da figura 28.Figure 28 is an exploded view of an optical assembly part of a gas metering system according to the principles of the present invention; and Fig. 29 is an exploded view of the luminescence cooling metering circuit board in the gas metering system of Fig. 28.

MELHORES MODOS PARA EXECUÇÃO DA INVENÇÃOBEST MODES FOR CARRYING OUT THE INVENTION

Um sistema de medição de gás 100 de acordo com osprincípios da presente invenção inclui todo o processamentode sinal e de dados exigido para produzir valores contínuosde uma pressão parcial ou concentração de um gás fluindo a-través de um adaptador de passagem de ar em comunicação flu-ídica com uma via aérea do paciente. O sistema de medição degás é localizado em uma "cabeça de medição" que se encaixaem um adaptador de passagem de ar. O sistema de medição degás inclui o conjunto de circuitos eletrônicos exigido paramedir e computar um valor contínuo para gases absorvendo in-fravermelho, tal como dióxido de carbono, e gases de resfri-amento de luminescência, tais como oxigênio, e interface dosistema de medição de gás para o um sistema hospedeiro. Emuma modalidade exemplar, o sistema de medição de gás 100 ad-quire e processa os sinais analógicos, transmite então parâ-metros de paciente e de formas de onda digitalizados pormeio de um cabo de interface 120 como um fluxo de dados se-rializado.A gas metering system 100 according to the principles of the present invention includes all the signal and data processing required to produce continuous values of a partial pressure or concentration of a gas flowing through a flow-through airflow adapter. with an airway of the patient. The measuring system is located in a "measuring head" that fits an air passage adapter. The measuring system includes the electronic circuitry required to measure and compute a continuous value for infrared absorbing gases, such as carbon dioxide, and luminescent cooling gases, such as oxygen, and the interface of the metering system. gas to a host system. In an exemplary embodiment, the gas metering system 100 acquires and processes analog signals, then transmits patient and digitized waveform parameters via an interface cable 120 as a serialized data stream.

O sistema de medição de gás da presente invençãoelimina a necessidade de uma placa de componentes eletrôni-cos adicional dentro de um sistema hospedeiro que de outromodo seria exigida para processar a saída de sinal do detec-tor, preservando assim espaço dentro do sistema hospedeiro ereduzindo custos para o usuário final. Por causa de eficiên-cias no projeto e por causa de miniaturização, o sistema demedição de gás resultante é quase tão pequeno e leve como ossensores de medição de gás de corrente principal existentes.A adição do processamento de sinal sem qualquer aumento sig-nificativo no tamanho ou peso é particularmente importantenas aplicações em que o sistema de medição de gás é emprega-do com um adaptador de passagem de ar nas proximidades daface do paciente na extremidade distai de um tubo endotra-queal ou de uma cânula nasal para monitorar uma respiraçãodo paciente.The gas metering system of the present invention eliminates the need for an additional electronic component board within a host system that would otherwise be required to process the detector signal output, thereby preserving space within the host system and reducing costs. to the end user. Because of design efficiencies and miniaturization, the resulting gas metering system is almost as small and light as existing mainstream gas metering sensors. The addition of signal processing without any significant increase in Size or weight is particularly important in applications where the gas metering system is employed with an airflow adapter near the patient face at the distal end of an endotracheal tube or nasal cannula to monitor a patient's breath. .

Uma modalidade exemplar de um adaptador de passa-gem de ar 40 e um sistema de medição de gás 100 construídade acordo com os princípios da presente invenção, e incorpo-rando-os, está mostrada nas figuras 1-3. Os sistemas de me-dição de gás convencionais não localizam os componentes ele-trônicos de processamento de sinal e de controle no sistemade medição de gás, mas localizam qualquer tal recurso nosistema hospedeiro. A presente invenção tira vantagem datecnologia de processamento de sinal digital (DSP) altamenteintegrado para executar muitas das funções complexas de in-terface eletrônica dentro de um pequeno processador de mi-croplaqueta única que inclui armazenamento de programa e dedados assim como conversão analógica para digital.An exemplary embodiment of an airflow adapter 40 and a gas metering system 100 constructed in accordance with and incorporating the principles of the present invention is shown in Figures 1-3. Conventional gas metering systems do not locate the electronic signal processing and control components in the gas metering system, but they do locate any such feature in the host system. The present invention takes advantage of the highly integrated digital signal processing (DSP) technology to perform many of the complex electronic interface functions within a small single chip processor that includes program and data storage as well as analog to digital conversion.

Muitas das eficiências obtidas no sistema de medi-ção de gás respiratório integrado são uma conseqüência darelocação dos componentes eletrônicos para dentro do sistemade medição de gás. Por exemplo, esta relocação tem afetadoaspectos do projeto do cabo de interface 120, tais como aquantidade de condutores, exigências de proteção e, conse-qüentemente, a espessura, peso e custo do cabo. 0 cabo exigemenos condutores e é assim menor, mais leve e mais flexívelfornecendo menos forças de carga e arraste no sensor. A mo-dalidade exemplar usa 7 fios e uma blindagem, enquanto quedispositivos convencionais usam 16 fios e duas blindagens.Many of the efficiencies achieved in the integrated respiratory gas measurement system are a consequence of relocating the electronics into the gas measurement system. For example, this relocation has affected design aspects of interface cable 120, such as conductor quantity, protection requirements, and therefore cable thickness, weight, and cost. The cable requires fewer conductors and is therefore smaller, lighter and more flexible providing less loading and dragging forces on the sensor. The exemplary mode uses 7 wires and one shield, while conventional devices use 16 wires and two shields.

A presente invenção tem diversas vantagens adicio-nais em relação aos sistemas de medição de gás convencio-nais, incluindo interligação flexível/simplificada com umsistema hospedeiro 70, e imunidade aumentada à interferênciade radiofreqüência. Com uma interface de hardware e softwaresimplificada, o sistema hospedeiro 70 exige somente um sim-ples e pequeno conector com fio para uma porta serial, e umacoplamento de tensões de alimentação. Em aplicação clínica,acrescentar peso ao circuito de paciente perto do tubo ET ésempre motivo de preocupação, especialmente para aplicaçõespediátricas e neonatais. A presente invenção oferece uma me-lhoria significativa sob este aspecto, por causa de o peso epotencial arrastamento resultante do cabo poder ser reduzi-dos. Cabos existentes para sistemas hospedeiros são maisgrossos em diâmetro, mais pesados e menos flexíveis.The present invention has several additional advantages over conventional gas metering systems, including flexible / simplified interconnection with a host system 70, and enhanced immunity to radio frequency interference. With a simplified hardware and software interface, the 70 host system requires only a simple, small wired connector for a serial port, and a mains voltage coupling. In clinical application, adding weight to the patient circuit near the ET tube is always a concern, especially for pediatric and neonatal applications. The present invention offers a significant improvement in this regard because the resulting drag potential weight of the cable can be reduced. Existing host system cables are thicker in diameter, heavier and less flexible.

Sistemas de medição de gás convencionais, com com-ponentes na via aérea de pacientes ou perto dela, freqüente-mente têm dificuldade para satisfazer o padrão de imunidadeexistente de 3 volts/metro. Atualizações dos padrões inter-nacionais de compatibilidade eletromagnética de dispositivomédico têm elevado este nível de teste para até 20volts/metro. A conformidade destes padrões com projetos e-xistentes seria muito difícil e cara por causa de a susceti-bilidade para interferência de sinais analógicos transmiti-dos por meio de um cabo. Na presente invenção, a necessidadede transmitir sinais analógicos no cabo para o sistema hos-pedeiro é eliminada e todos os componentes e sinais sujeitosà RFI estão localizados perto dos elementos de sensoreamentono sistema de medição de gás.Conventional gas metering systems, with components in or near the patient's airway, often have difficulty meeting the existing 3-volt / meter immunity standard. Upgrades of international medical device electromagnetic compatibility standards have raised this test level to up to 20volts / meter. Conforming these standards to existing designs would be very difficult and expensive because of the susceptibility to interference from analog signals transmitted over a cable. In the present invention, the need to transmit analog signals on the cable to the host system is eliminated and all components and signals subject to the RFI are located near the sensing elements in the gas metering system.

A eliminação da necessidade de todos os complexoscomponentes eletrônicos de interface externa resulta em cus-to de sistema reduzido de maneira excepcional. 0 uso efici-ente de tecnologias de interligação, tais como placas decircuitos rígidos/flexíveis, e outras eficiências de fabri-cação resultam em um custo total de sistema que é menor doque o custo dos sistemas de medição de gás de corrente prin-cipal existentes sozinhos.Eliminating the need for all complex external interface electronic components results in exceptionally reduced system cost. Efficient use of interconnection technologies such as rigid / flexible circuit boards and other manufacturing efficiencies results in a total system cost that is less than the cost of existing mainstream gas metering systems. Alone.

A integração dos componentes eletrônicos de medi-ção e processamento de sinal do sistema de medição de gásaumenta o calor perdido gerado dentro do sistema de mediçãode gás 100. A natureza compacta do projeto exige cuidadosaconsideração do projeto térmico. Por exemplo, o sistema demedição de gás 100 é configurado para permitir que o calorperdido produzido pelo emissor e pelos componentes eletrôni-cos do sistema de medição de gás aqueça as janelas do adap-tador de passagem de ar para reduzir enevoamento. Estes re-cursos da presente invenção permitem que o aquecedor cerâmi-co (também conhecido como o aquecedor de gabinete) que temsido usado em sistemas de medição de gás convencionais sejaeliminado. Adicionalmente, a eliminação do aquecedor cerâmi-co, juntamente com outras eficiências no projeto, têm permi-tido que o consumo de energia total para a invenção seja re-duzido de aproximadamente 5 Watts (W) a 1,25 W.The integration of the gas metering system's metering and signal processing electronics increases the waste heat generated within the 100 gas metering system. The compact nature of the design requires careful consideration of the thermal design. For example, the gas metering system 100 is configured to allow the lost heat produced by the emitter and the electronic components of the gas metering system to heat the airway adapter windows to reduce fogging. These features of the present invention allow the ceramic heater (also known as the cabinet heater) that has been used in conventional gas metering systems to be eliminated. In addition, the elimination of the ceramic heater, along with other design efficiencies, has allowed the total energy consumption for the invention to be reduced from approximately 5 Watts (W) to 1.25 W.

A figura 1 é uma vista em perspectiva do sistemade medição de gás 100 acoplado ao sistema hospedeiro 70 econfigurado para ser preso de modo removível ao adaptador depassagem de ar 40, o qual é montado com os componentes de umcircuito de respiração de paciente 20. O adaptador de passa-gem de ar 40 é tipicamente montado no circuito de respiração20 entre um cotovelo 25, o qual é uma conexão para uma in-terface de paciente, tal como uma máscara ou tubo endotra-queal, e a peça em "Y" 30 que é conectada a um gerador depressão positiva tal como um ventilador. O sistema hospedei-ro 70 fornece a energia para o sistema de medição de gás100, recebe o sinal de concentração de gás e medições deri-vadas produzidas pelo sistema de medição de gás e, no casoonde o sinal de concentração de gás é o sinal de concentra-ção de dióxido de carbono, exibe medições tais como: (a) aconcentração de dióxido de carbono em exalações do paciente,(b) dióxido de carbono inspirado, (c) taxa de respiração e(d) dióxido de carbono periódico final. De forma similar,onde o sinal de concentração de gás é o sinal de concentra-ção de oxigênio, o sistema hospedeiro 70 exibe medições taiscomo: (a) a concentração de oxigênio em exalações do pacien-te, (b) oxigênio inspirado, (c) taxa de respiração e (d) o-xigênio periódico final.Figure 1 is a perspective view of the gas metering system 100 coupled to the host system 70 and configured to be removably attached to the airflow adapter 40, which is mounted with the components of a patient breathing circuit 20. The adapter 40 is typically mounted in the breathing circuit 20 between an elbow 25, which is a connection to a patient interface, such as an endotracheal mask or tube, and the "Y" piece 30 which is connected to a positive depression generator such as a fan. Host system 70 supplies the power to the gas metering system 100, receives the gas concentration signal and derived measurements produced by the gas metering system, and where the gas concentration signal is the carbon dioxide concentration, displays measurements such as: (a) concentration of carbon dioxide in patient exhales, (b) inspired carbon dioxide, (c) respiration rate and (d) final periodic carbon dioxide. Similarly, where the gas concentration signal is the oxygen concentration signal, host system 70 displays measurements such as: (a) the oxygen concentration in patient exhales, (b) inspired oxygen, ( c) respiration rate and (d) final periodic oxygen.

Tal como observado anteriormente, o cabo 120 comu-nica o conjunto de sistema de medição de gás 100 com o sis-tema hospedeiro 70. Uma extremidade distai 110 do cabo 120 éconectada de forma segura e removível ao sistema hospedeiro.As noted above, cable 120 communicates gas metering system assembly 100 with host system 70. A distal end 110 of cable 120 is securely and removably connected to the host system.

Uma extremidade proximal 123 do cabo 120 inclui um elementode reforço de tensão 130 que permite que tensão seja aplica-da ao cabo 120 sem afetar o condutor dentro dele. A energiaé fornecida ao sistema de medição de gás a partir do hospe-deiro por meio do cabo. Entretanto, a presente invenção tam-bém considera que o sistema de medição de gás pode ser ener-gizado por bateria com um módulo de bateria tanto integradoquanto separado e comunicar seus dados de modo sem fio aosistema hospedeiro, eliminando assim a necessidade do cabo120. Comunicações sem fio usando protocolos conhecidos natécnica, tais como Bluetooth, Zigbee, UWB usados em redes deárea corporais (BAN) e redes de área pessoais (PAN) são con-sideradas. O sistema de medição de gás também pode ser co-nectado por meio de um cabo a um aparelho de interconexão, oqual integra os sinais provenientes dos sistemas de mediçãode gás com outra medição fisiológica.A proximal end 123 of cable 120 includes a voltage reinforcing element 130 that allows voltage to be applied to cable 120 without affecting the conductor within it. Power is supplied to the gas metering system from the host through the cable. However, the present invention also considers that the gas metering system may be battery powered with a separate integrated battery module and wirelessly communicate its data to the host system, thereby eliminating the need for cable 120. Wireless communications using known technical protocols such as Bluetooth, Zigbee, UWB used in Body Area Networks (BAN) and Personal Area Networks (PAN) are considered. The gas metering system may also be connected via a cable to an interconnecting apparatus which integrates the signals from the gas metering systems with another physiological metering.

As seções de extremidade do adaptador de passagemde ar 40 (figuras 1 e 3) são projetadas para conexão aossistemas de interfaces e respiração de paciente. Por exem-plo, o adaptador de passagem de ar pode ser disposto entreum tubo endotraqueal (não mostrado) inserido na traquéia dopaciente e o circuito de respiração de um gerador de pressãopositiva ou ventilador 75. O sistema de medição de gás 100,na modalidade exemplar, é usado para medir os níveis de dió-xido de carbono e de oxigênio de um paciente. O particularadaptador de passagem de ar 40 ilustrado nas figuras 1 e 3não é por si só parte da presente invenção. Como tal, a pre-sente invenção considera que o sistema de medição de gás dapresente invenção pode ser usado com qualquer adaptador depassagem de ar convencional, incluindo adaptadores de absor-ção ou resfriamento de luminescência. Um adaptador que foiadaptado para medir gases por meio tanto de absorção infra-vermelha quanto de resfriamento de luminescência é reveladono pedido de patente US 09/841.451 para Mace et al., publi-cação US 2002/0029003 (o "pedido 451"), cujo conteúdo estáincorporado neste documento pela referência. O adaptador depassagem de ar 40 é tipicamente moldado de policarbonato oude um polímero comparável.End sections of Airway Adapter 40 (Figures 1 and 3) are designed for connection to patient breathing and interface systems. For example, the airway adapter may be disposed between an endotracheal tube (not shown) inserted into the patient's trachea and the breathing circuit of a positive pressure generator or ventilator 75. The gas metering system 100 in exemplary embodiment , is used to measure a patient's carbon dioxide and oxygen levels. The particular airway adapter 40 illustrated in Figures 1 and 3 is not in itself part of the present invention. As such, the present invention considers that the gas metering system of the present invention may be used with any conventional air duct adapter, including luminescence absorption or cooling adapters. An adapter that has been adapted to measure gases by both infrared absorption and luminescence cooling is disclosed in US patent application 09 / 841,451 to Mace et al., Publication US 2002/0029003 (the "application 451"), whose contents are incorporated herein by reference. The air flow adapter 40 is typically molded from polycarbonate or a comparable polymer.

Em uma modalidade exemplar da presente invençãomostrada nas figuras 3 e 14, o adaptador de passagem de ar40 tem uma seção central de uma maneira geral em forma deparalelepípedo 42 e duas seções de extremidade cilíndricas44 e 46 com uma passagem de amostragem 47 se estendendo deextremidade a extremidade através do adaptador. As seções deextremidade 44 e 46 são alinhadas axialmente com a seçãocentral 42. A seção central 42 fornece uma sede para o sis-tema de medição de gás 100. Um elemento de armação em formade U integral 48 localiza positivamente o sistema de mediçãode gás 100 longitudinalmente no adaptador e, também, naqueladireção transversal indicada pela seta 50 nas figuras 1 e 3.In an exemplary embodiment of the present invention shown in FIGS. 3 and 14, the air passage adapter 40 has a generally parallelepiped shaped central section 42 and two cylindrical end sections 44 and 46 with a sampling passage 47 extending end-to-end. through the adapter. End sections 44 and 46 are axially aligned with central section 42. Center section 42 provides a seat for gas metering system 100. An integral U-shaped frame element 48 positively locates gas metering system 100 longitudinally on the adapter and also on that transverse direction indicated by the arrow 50 in figures 1 and 3.

A seta 50 também mostra a direção em que o adaptador de pas-sagem de ar 40 é deslocado ao ser montado no sistema de me-dição de gás 100. As aberturas 52, 53 e 54 são formadas naseção central 42 do adaptador de passagem de ar 40.Com o sistema de medição de gás 100 montado no a-daptador de passagem de ar, as aberturas 52 e 54 são alinha-das ao longo de um caminho ótico 56 tal como mostrado, porexemplo, na figura 14. O caminho ótico 56 se estende a par-tir de um conjunto de fonte ou emissor 400 no sistema de me-dição de gás 100 transversalmente ao adaptador de passagemde ar 40 e através do gás ou gases fluindo através do adap-tador de passagem de ar. O caminho ótico continua do adapta-dor de passagem de ar para um conjunto de detector 300 nosistema de medição de gás 100. Para impedir que os gasesfluindo através do adaptador de passagem de ar 40 escapematravés das aberturas 52 e 54 sem atenuar de forma aceitávela radiação infravermelha atravessando o caminho ótico 56, epara manter material estranho distante do interior do adap-tador de passagem de ar, estas aberturas são tipicamente se-ladas pelas janelas de transmissão de radiação infravermelha58 e 60. Adicionalmente, a abertura 53 é coberta por uma ja-nela 49. Em comunicação física com a janela 49 e localizadano interior do adaptador de passagem de ar 40 está uma pelí-cuia de detecção com um químico sensível à luz. Este químicoemite radiação em resposta a uma excitação quando o químicoé exposto a um gás, tal como oxigênio. Deve ser entendidoque o adaptador de passagem de ar pode incluir uma ou maisdas aberturas 52, 53 e 54, juntamente com uma ou mais dastécnicas de medição de gás que usam estas aberturas.Arrow 50 also shows the direction in which the air flow adapter 40 is displaced when mounted on the gas metering system 100. The openings 52, 53 and 54 are formed in the central section 42 of the air flow adapter. 40. With gas metering system 100 mounted on the airway adapter, apertures 52 and 54 are aligned along an optical path 56 as shown, for example, in Figure 14. The optical path 56 extends from a source or emitter assembly 400 in the gas metering system 100 transversely to the airway adapter 40 and through the gas or gases flowing through the airway adapter. The optical path continues from the airway adapter to a detector assembly 300 in the gas metering system 100. To prevent gases flowing through the airway adapter 40 from escaping through openings 52 and 54 without acceptable attenuation of radiation. infrared through the optical path 56, and to keep foreign material away from the interior of the airway adapter, these openings are typically sealed by the infrared transmission windows 58 and 60. In addition, the aperture 53 is covered by a screen. 49. In physical communication with window 49 and located within the airway adapter 40 is a sensing film with a light-sensitive chemical. This chemical emits radiation in response to an excitation when the chemical is exposed to a gas such as oxygen. It should be understood that the airway adapter may include one or more of the openings 52, 53 and 54, together with one or more gas metering techniques using these openings.

A figura 4 é uma vista explodida do sistema de me-dição de gás 100, o qual inclui uma cobertura polimérica 210e um conjunto eletroótico de sistema de medição de gás 220.O conjunto eletroótico de sistema de medição de gás 220, oqual está porventura melhor mostrado nas figuras 4 e 7, in-clui os seguintes componentes: a) um conjunto de fonte deradiação infravermelha 400 (mostrada com mais detalhes nasfiguras 12-13), b) um conjunto de detector de radiação in-fravermelha 300 (mostrado com mais detalhes nas figuras 8-11), e c) uma placa de circuito de medição de resfriamentode luminescência opcional 235. No sistema de medição de gásmontado, o reforço de tensão 130 é retido no lugar pelas pa-redes 214 e 252 fornecidas em uma base 250 e na cobertura210. A parede 214 que casa com a parede 252 quando a cober-tura é fixada à base, o que é realizado usando qualquer téc-nica convencional, tal como uma configuração de encaixe pormordedura ou de travamento por atrito.Fig. 4 is an exploded view of the gas metering system 100 which includes a polymeric cover 210 and an electromagnetic gas metering assembly 220. The electromagnetic gas metering system assembly 220, which is perhaps better 4 and 7, includes the following components: a) an infrared radiation source assembly 400 (shown in more detail in Figures 12-13), b) an infrared radiation detector assembly 300 (shown more details in figures 8-11), and c) an optional luminescence cooling metering circuit board 235. In the gas-mounted metering system, voltage gauge 130 is retained in place by grids 214 and 252 provided on a base 250. and in the coverage210. Wall 214 matches wall 252 when the cover is attached to the base, which is accomplished using any conventional technique, such as a biting or friction locking configuration.

O conjunto eletroótico de sistema de medição degás 220 mostrado nas figuras 5-6 montado com um circuitoflexível 230, um suporte 232, uma placa de circuito de medi-ção de resfriamento de luminescência 235, e um conjunto óti-co, indicado de uma maneira geral em 24 0, o qual inclui oselementos óticos para o sistema de medição de gás. Os con-juntos de fonte e detector no conjunto ótico são acoplados àbase em formato de "U" 250 e conectados mecanicamente e ele-tricamente à placa de circuito flexível, a qual é dobrada emvolta destes conjuntos e fixada à base 250. Este conjuntopermite que o desempenho dos componentes ativos do sistemade medição de gás seja testado como uma unidade em vez deindividualmente antes da montagem. Como uma conseqüência,não é necessário esperar até que um sistema de medição degás esteja completamente montado para determinar se ele a-tenderá às especificações de desempenho. 0 resultado é umasignificativa economia de custo, um objetivo que é incremen-tado pela redução de fiação e de uma redução significativano custo de montagem.The electromagnetic measuring system assembly 220 shown in Figs. 5-6 assembled with a flexible circuit 230, a bracket 232, a luminescence cooling metering circuit board 235, and an optimally indicated assembly 240, which includes the optical elements for the gas metering system. The source and detector assemblies in the optical assembly are coupled to the U-shaped base 250 and mechanically and electrically connected to the flexible circuit board, which is folded around these assemblies and fixed to the 250 base. The performance of the active components of the gas metering system is tested as a unit rather than individually prior to assembly. As a consequence, it is not necessary to wait until a degas measurement system is fully assembled to determine if it will meet performance specifications. The result is significant cost savings, an objective that is further enhanced by reduced wiring and a significant reduction in assembly cost.

A figura 5 é uma vista explodida do conjunto ele-troótico de sistema de medição de gás 220 com o circuitoflexível 230, o suporte 232 e a placa de circuito de mediçãode resfriamento de luminescência 235 separados do conjuntoótico de sistema de medição de gás 240. O circuito flexível230 compreende as partes de placa rígida 225, 226, 227 e 228(ver a figura 15) . As partes rígidas são unidas umas com asoutras pelas partes flexíveis. A placa de circuito flexívelinclui o conjunto de circuitos analógico e digital exigidopara acionar a fonte de infravermelho e para converter ossinais provenientes do conjunto de detector em valores desaída para gases absorvendo infravermelho tais como dióxidode carbono, e/ou para converter os sinais provenientes doconjunto de resfriamento de luminescência em valores de saí-da para gases tais como oxigênio. A placa de circuito 235inclui os componentes de conjunto de circuitos e óticos paraa medição de oxigênio por meio de técnicas de resfriamentode luminescência. O conjunto ótico 240 inclui o conjunto dedetector 300, o conjunto de fonte 400 e o circuito flexívelde aquecedor 245 para controlar a temperatura da película deoxigênio. O circuito flexível de aquecedor 245 é montado noconjunto ótico de medição de gás 240 no topo da base em for-mato de "U" 250. Os pinos 24 6 na extremidade distai do cir-cuito flexível de aquecedor 245 são inseridos nos correspon-dentes furos 237 nas partes de extremidade da placa de cir-cuito de medição de resfriamento de luminescência 235 antesda brasagem. De forma similar, os pinos 381 da ligação emponte flexível de detector 380 são inseridos nos correspon-dentes furos 231 ao longo de uma borda da parte de placa 22 6do circuito flexível 230.Fig. 5 is an exploded view of the electrototic gas metering assembly 220 with flexible circuit 230, the bracket 232, and the luminescence cooling metering circuit board 235 separated from the gas metering system assembly 240. FIG. Flexible circuit 230 comprises the rigid plate portions 225, 226, 227 and 228 (see Figure 15). The rigid parts are joined together by the flexible parts. The flexible circuit board includes the analog and digital circuitry required to drive the infrared source and to convert signals from the detector assembly to output values for infrared absorbing gases such as carbon dioxide, and / or to convert signals from the cooling set. luminescence in output values for gases such as oxygen. The 235 circuit board includes circuitry and optics components for oxygen measurement by luminescence cooling techniques. Optical assembly 240 includes detector assembly 300, source assembly 400, and flexible heater circuit 245 for controlling the temperature of the oxygen film. The flexible heater circuit 245 is mounted on the gas metering optics 240 at the top of the "U" shaped base 250. The pins 246 at the distal end of the flexible heater circuit 245 are inserted into the corresponding teeth. holes 237 in the end portions of the luminescence cooling metering circuit board 235 prior to brazing. Similarly, pins 381 of detector flexible point connection 380 are inserted into corresponding holes 231 along an edge of plate portion 226 of flexible circuit 230.

A figura 6 é uma vista explodida do sistema de me-dição de gás 100 mostrando a cobertura, as placas de circui-to eletrônico e o conjunto ótico de sistema de medição degás.Fig. 6 is an exploded view of the gas metering system 100 showing the cover, the electronic circuit boards and the optical metering system assembly.

O conjunto eletroótico de sistema de medição de gás 220com o circuito flexível 230, o suporte 232 e a placa de cir-cuito 235 está mostrado separado do conjunto ótico de siste-ma de medição de gás 240.Electromagnetic gas metering system assembly 220 with flexible circuit 230, bracket 232, and circuit board 235 is shown separate from the optical gas metering system assembly 240.

A figura 7 é uma vista explodida do conjunto óticode sistema de medição de gás 240 mostrando o elemento de ba-se estrutural 250, o conjunto de detector 300 e o conjuntode fonte 400. O elemento de base 250 do sistema de mediçãode gás 100 suporta o conjunto de fonte 400 em um comparti-mento de conjunto de fonte 253 e suporta o conjunto de de-tector 300 em um compartimento de conjunto de detector 254.Uma folga de uma maneira geral retangular 66 é disposta en-tre os compartimentos 253 e 254. A folga 66 é configuradapara encaixar a seção central 42 do adaptador de passagem dear 40. Definidos em grande parte pelas paredes laterais ebordas do elemento de base 250, dois pares de cavidades com-plementares em uma primeira seção de extremidade 258 e emuma segunda seção de extremidade 257 cooperam para definir ocompartimento de fonte de radiação infravermelha 253 e ocompartimento de detector de radiação infravermelha 254,respectivamente. O elemento de base de sistema de medição degás 250 pode ser moldado de um policarbonato ou de qualqueroutro polímero apropriado. Na modalidade exemplar ilustrada,o elemento de base 250 tem uma parede lateral plana e umaborda integral orientada em ângulos retos com a parede lateral.Figure 7 is an exploded view of the gas metering system optic assembly 240 showing structural base member 250, detector assembly 300, and source assembly 400. Base element 250 of gas metering system 100 supports the source assembly 400 in a source assembly compartment 253 and supports the detector assembly 300 in a detector assembly compartment 254. A generally rectangular gap 66 is disposed between compartments 253 and 254 The gap 66 is configured to fit the center section 42 of the through-pass adapter 40. Defined largely by the sidewalls and edges of the base member 250, two pairs of complementary cavities in a first end section 258 and a second section. 257 cooperate to define the infrared radiation source compartment 253 and the infrared radiation detector compartment 254, respectively. The base measuring system step 250 may be molded from a polycarbonate or any other suitable polymer. In the exemplary embodiment illustrated, the base member 250 has a flat side wall and an integral edge oriented at right angles to the side wall.

Uma abertura de fonte 256 é definida em uma parededo alojamento para fornecer um caminho ótico para a radiaçãoproduzida pelo conjunto de fonte 400 para entrar na parte decélula de tirar amostra do adaptador de passagem de ar. Umaabertura de detector 255 é definida em uma parede do aloja-mento para fornecer um caminho ótico para a radiação passan-do sair do adaptador de passagem de ar e alcançar o conjuntode detector 300. Na modalidade ilustrada, uma abertura deresfriamento de luminescência 260, a qual corresponde à a-bertura 53, também é fornecida no alojamento para medir aluminescência do material resfriado pelo oxigênio no gás deamostra. Deve ser entendido que o recurso de resfriamento deluminescência da presente invenção e o recurso de absorçãoda presente invenção podem ser usados sozinhos ou em combi-nação. Assim, dependendo se uma ou ambas destas técnicas demedição de gás são usadas, as aberturas 255, 256 e 260 podemser eliminadas.A source aperture 256 is defined in a housing wall to provide an optical path for radiation from the source assembly 400 to enter the sample cell portion of the airway adapter. A detector aperture 255 is defined in a housing wall to provide an optical path for radiation from exiting the air passage adapter to reach detector assembly 300. In the illustrated embodiment, a luminescent cooling aperture 260, the which corresponds to the aperture 53, is also provided in the housing to measure aluminescence of oxygen-cooled material in the sample gas. It is to be understood that the deluminescence cooling feature of the present invention and the absorption feature of the present invention may be used alone or in combination. Thus, depending on whether one or both of these gas metering techniques are used, apertures 255, 256 and 260 may be eliminated.

A figura 8 é uma vista explodida do conjunto dedetector 300 do sistema de medição de gás 100 e a figura 9 éuma vista explodida de um conjunto ótico de detector 350. 0conjunto de detector 300 inclui os detectores 340 e 345 mon-tados em um dissipador de calor 330, um espaçador de dissi-pador de calor 320 e uma placa de circuito de conjunto dedetector 310. 0 dissipador de calor 330 é acoplado ao espa-çador de dissipador de calor 320, o qual é fixado a uma pla-ca de circuito de conjunto de detector 310. O conjunto desuporte resultante 325 é montado no conjunto ótico de detec-tor 350 pelos furos de alinhamento 335, 336 e 337 em um blo-co ótico 370 com os correspondentes pinos localizadores nodissipador de calor 330. O conjunto ótico de detector 350inclui componentes óticos, tais como a lente 364, os filtros356 e 358, o espelho 354 e o dissociador de feixe 352, e émontado com o conjunto de suporte de detector 325.Fig. 8 is an exploded view of the detector assembly 300 of the gas metering system 100 and Fig. 9 is an exploded view of an optical detector assembly 350. Detector assembly 300 includes detectors 340 and 345 mounted on a heatsink. 330, a heatsink spacer 320, and a detector assembly circuit board 310. The heatsink 330 is coupled to the heatsink spacer 320, which is attached to a circuit board. 310. The resulting support assembly 325 is mounted to the detector optical assembly 350 by the alignment holes 335, 336, and 337 on an optical block 370 with corresponding heat sink locating pins 330. The optical assembly Detector 350 includes optical components such as lens 364, filters356 and 358, mirror 354 and beam splitter 352, and is mounted with detector holder assembly 325.

Montados nos rebaixos do dissipador de calor 330estão os detectores de dados e de referência 340 e 345, osquais são alinhados no mesmo plano (isto é, coplanares),permitindo assim regulação de temperatura mais efetiva dosdetectores. Estes detectores são fabricados preferivelmentecom elementos de detector de seleneto de chumbo, por causada sensibilidade que esse material possui para radiação in-fravermelha tendo comprimentos de onda que são adequados pa-ra ser de interesse. Adicionalmente, os detectores de dadose de referência de seleneto de chumbo 340 e 345 são extrema-mente sensíveis à temperatura. Portanto, é crítico que estesdois detectores sejam mantidos na mesma temperatura, prefe-rivelmente dentro da tolerância de não mais que 0,02°C. Osdetectores 340 e 345 são mantidos na temperatura de operaçãoselecionada por meio de um sistema de aquecimento de detec-tor que inclui os elementos de aquecimento de detector 391 e392, um termistor de monitoramento de temperatura (não mos-trado), e um circuito de operação/controle (não mostrado), oqual fica localizado na placa de circuito de conjunto de de-tector 310 e no circuito flexível 230.Mounted on the heatsink recesses 330 are the data and reference detectors 340 and 345, which are aligned in the same plane (i.e. coplanar), thus allowing more effective temperature regulation of the detectors. These detectors are preferably fabricated with lead selenide detector elements, because of the sensitivity of this material to infrared radiation having wavelengths that are suitable to be of interest. In addition, lead selenide reference data detectors 340 and 345 are extremely temperature sensitive. Therefore, it is critical that these two detectors are kept at the same temperature, preferably within a tolerance of no more than 0.02 ° C. Detectors 340 and 345 are maintained at the selected operating temperature by a detector heating system including detector heating elements 391 and 392, a temperature monitoring thermistor (not shown), and an operating circuit. / control (not shown), which is located on the detector assembly circuit board 310 and flexible circuit 230.

Os detectores 340 e 345 são conectados à placa decircuito de conjunto de detector 310 à qual uma tensão depolarização é aplicada através das partes de elementos desensoreamento de radiação infravermelha configuradas e di-mensionadas de forma idêntica à dos detectores. As folgasentre os detectores e os contornos dos rebaixos de recebi-mento de detector no suporte isotérmico servem para isolareletricamente os detectores do suporte isotérmico condutor.Detectors 340 and 345 are connected to detector assembly circuit board 310 to which a biasing voltage is applied across portions of infrared dimming elements configured and sized in the same manner as detectors. The gaps between the detectors and the contour of the detector receiving recesses in the isothermal support serve to electrically isolate the detectors from the conductive isothermal support.

Um termistor (não mostrado) é posicionado a fim de ser Ioca-lizado centralmente em uma ranhura 322 do espaçador de dis-sipador de calor 320. Os elementos de aquecimento 391 e 392são localizados nas extremidades do dissipador de calor 330e estão em contato íntimo com o dissipador de calor. Os ele-mentos de aquecimento 391 e 392 incluem uma parte de circui-to flexível tendo um resistor de montagem de superfície lo-calizado de forma distai para entrega de calor.A thermistor (not shown) is positioned to be centrally located in a slot 322 of the heat sink spacer 320. The heating elements 391 and 392 are located at the ends of the heat sink 330e and are in close contact with each other. the heat sink. Heating elements 391 and 392 include a flexible circuit portion having a distally located surface mount resistor for heat delivery.

Os dois pinos 388 e 389 são fornecidos nos elemen-tos de aquecimento para conectá-los à placa de circuito deconjunto de detector 310. A parte de circuito flexível doselementos de aquecimento 391 e 392 é colocada em contato ín-timo com o dissipador de calor 330. Na modalidade exemplar,um epóxi, preferivelmente com uma alta condutividade térmi-ca, é empregado para fixar a parte de circuito flexível decada um dos elementos de aquecimento ao dissipador de calor330. Os pinos 388 e 389 dos elementos de aquecimento 391 e392 se inserem nos correspondentes furos 386 e 387 na placade circuito de conjunto de detector 310. Uma ligação em pon-te flexível de detector 380 faz a interface da placa de cir-cuito de conjunto de detector 310 com a parte de placa 226do circuito flexível 230. Os pinos 382 da ligação em ponteflexível de detector 380 se inserem nos correspondentes fu-ros 383 ao longo de uma borda da placa de circuito de con-junto de detector 310. Os pinos 381 da ligação em ponte fle-xível de detector 380 são inseridos nos furos 231 da partede placa do circuito flexível 230.The two pins 388 and 389 are provided on the heating elements to connect them to the detector assembly circuit board 310. The flexible circuit portion of the heating elements 391 and 392 is placed in close contact with the heat sink. 330. In the exemplary embodiment, an epoxy, preferably with a high thermal conductivity, is employed to secure the flexible circuit portion of one of the heating elements to the heat sink30. Pins 388 and 389 of heating elements 391 and 392 insert into corresponding holes 386 and 387 in the detector assembly circuit board 310. A flexible detector jumper 380 interfaces the circuit assembly circuit board. detector 310 with plate portion 226 of flexible circuit 230. Pins 382 of detector flex bridge 380 are inserted into corresponding holes 383 along an edge of detector circuit board 310. Pins 381 of the detachable detector jumper 380 are inserted into the holes 231 of the flexible circuit board part 230.

O conjunto ótico de detector 350 será descrito comreferência às figuras 9-11. 0 conjunto ótico de detector 350inclui o dissociador de feixe 352, o espelho 354, os filtros356 e 358 e a lente de detector 364. O dissociador de feixetem uma configuração de uma maneira geral em forma de para-lelepípedo. Este componente é fabricado de um material talcomo silício ou safira, o qual é essencialmente transparentepara a energia eletromagnética em comprimentos de onda deinteresse. A superfície frontal exposta do dissociador defeixe é completamente coberta com um revestimento capaz derefletir essa energia eletromagnética colidindo no dissocia-dor de feixe que tenha um comprimento de onda maior do queum valor selecionado. Na modalidade exemplar ilustrada dainvenção, o revestimento refletirá energia para o filtro dedados 356 e o detector de dados 34 0 tendo um comprimento deonda maior do que cerca de 4 mícrons. A energia de menorescomprimentos de onda é, em vez disto, transmitida através dodissociador de feixe 352 para o espelho 354 e para o filtrode referência 358 e o detector de referência 272.Optical detector assembly 350 will be described with reference to Figures 9-11. Optical detector assembly 350 includes beam splitter 352, mirror 354, filters 356 and 358 and detector lens 364. The beam splitter has a generally para-parallelepiped configuration. This component is made of a material such as silicon or sapphire, which is essentially transparent to electromagnetic energy at wavelengths of interest. The exposed front surface of the defect dissociator is completely covered with a coating capable of reflecting that electromagnetic energy colliding with the beam dissociator having a wavelength greater than a selected value. In the exemplary illustrated embodiment of the invention, the coating will reflect energy for the data filter 356 and data detector 340 having a wavelength greater than about 4 microns. The shortest wavelength energy is instead transmitted through beam splitter 352 to mirror 354 and reference filter 358 and reference detector 272.

O dissociador de feixe 352 é fixado no lugar pormeio de epóxi ou por outro modo de colagem do dissociador defeixe à saliência 351 que é integral ao bloco ótico 370. Is-to posiciona exatamente o dissociador de feixe 352 dentro dobloco ótico 370 com a vantagem em que não é exigido ajustesubseqüente da orientação de dissociador de feixe. De formasimilar, o espelho 354 é fixado no lugar por meio de epóxiou por outro modo de colagem do espelho à saliência 353, aqual também é integral ao bloco ótico 370. Também, o conjun-to eletroótico da presente invenção tem um comprimento focaiotimizado, o que torna possível empregar um conjunto de de-tector do sistema de medição de gás menor e mais barato.The beam dissociator 352 is fixed in place by epoxy or by other means of gluing the defect protrusion dissociator 351 which is integral to the optical block 370. This exactly positions the beam dissociator 352 within the optical block 370 with the advantage that subsequent adjustments of the beam decoupler orientation are not required. Similarly, mirror 354 is fixed in place by means of epoxy or otherwise by gluing the mirror to protrusion 353, which is also integral with optical block 370. Also, the electromagnetic assembly of the present invention has a focal optimized length; which makes it possible to employ a smaller and cheaper gas metering system detector set.

Os filtros passa-banda 356 e 358 limitam a energiade radiação infravermelha refletida respectivamente pelodissociador de feixe 352 e transmitida por ele e colidindonos detectores de dados e referência 340 e 345 para energiaem larguras de banda selecionadas. Na modalidade exemplar euso da invenção sob discussão e representada no desenho, ofiltro de detector de referência 358 é nominalmente centra-lizado em um comprimento de onda de 3,7 mícrons. Um filtrocomo este transmite energia máxima perto da banda de dióxidode carbono absorvida pelo detector de dados 340. Esta absor-ção de energia máxima em uma largura de banda adjacente éselecionada de maneira que a saída do detector de referência345 será pelo menos tão grande como a saída do detector dedados 340. Isto contribui notadamente para a precisão do si-nal indicativo de concentração de gás subseqüentemente obti-do pelo proporcionamento dos sinais de dados e de referência.The bandpass filters 356 and 358 limit the infrared radiation energy reflected by and transmitted from the beam splitter 352 and collide with the data and reference detectors 340 and 345 for energy at selected bandwidths. In the exemplary embodiment of the present invention and discussed in the drawing, reference detector filter 358 is nominally centered on a 3.7 micron wavelength. A filter such as this transmits maximum energy near the carbon dioxide band absorbed by data detector 340. This maximum energy absorption at an adjacent bandwidth is selected such that the output of reference detector45 will be at least as large as the output. detector 340. This notably contributes to the accuracy of the gas concentration indicative signal subsequently obtained by providing the data and reference signals.

O filtro passa-banda de detector de dados 356 écentralizado nominalmente em um comprimento de onda de 4,26mícrons. A curva de absorção de dióxido de carbono é razoa-velmente estreita e forte, e o filtro passa-banda 356 centraa banda de transmissão dentro dessa curva de absorção. Por-tanto, se existir uma mudança no nivel de dióxido de carbonono(s) gás(s) sendo analisado(s), a modulação máxima para umadada mudança no nivel de dióxido de carbono é obtida. Osfiltros passa-banda de dados e de referência 356 e 358 sãocolados nos rebaixos 360 e 362 do bloco ótico 370. Quando obloco ótico 370 é fixado à placa de circuito de detector, osfiltros passa-banda de dados e de referência 356 e 358 sãoalinhados com os detectores de dados e de referência 340 e345, respectivamente.The data detector bandpass filter 356 is nominally centered at a wavelength of 4.26 microns. The carbon dioxide absorption curve is reasonably narrow and strong, and the bandpass filter 356 centers the transmission band within that absorption curve. Therefore, if there is a change in carbon dioxide level (s) gas (s) being analyzed, the maximum modulation for a given change in carbon dioxide level is obtained. Data and reference bandwidth filters 356 and 358 are attached to recesses 360 and 362 of optical block 370. When optical oblique 370 is attached to the detector circuit board, data and reference bandwidth filters 356 and 358 are aligned with data and reference detectors 340 and 345 respectively.

Toda a energia sobre a total e mesma extensão dofeixe de radiação infravermelha propagada ao longo do cami-nho ótico 56 e alcançando o conjunto de detector 300 com umcomprimento de onda maior do que o corte selecionado é re-fletida para o detector de dados 340. De forma similar, aenergia com um menor comprimento de onda é transmitida atra-vés do dissociador de feixe 286 para o detector de referên-cia 345. Por causa disto, a relação física dos detectores340 e 345 discutida anteriormente, e o dimensionamento econfiguração dos elementos de sensoreamento de intercepçãode energia desses detectores, ambos os detectores "vêm" amesma imagem do feixe de energia eletromagnética. Isto con-tribui notadamente para a precisão proporcionada pelo con-junto de detector 300.All energy over the full and same range of infrared radiation beam propagated along optical path 56 and reaching detector assembly 300 at a wavelength greater than the selected cutoff is reflected to data detector 340. Similarly, the shorter wavelength energy is transmitted through beam splitter 286 to reference detector 345. Because of this, the physical relationship of detectors 340 and 345 discussed above, and the sizing and configuration of elements Interception-sensing sensors from these detectors, both detectors "come" with the same image of the electromagnetic energy beam. This contributes notably to the accuracy provided by detector assembly 300.

Em outras palavras, e oticamente, com os detecto-res de dados e de referência 340 e 345 posicionados exata-mente um em relação ao outro, e o dissociador de feixe 352situado da maneira descrita anteriormente, estes componentesfuncionam como se os dois detectores estivessem precisamenteempilhados um em cima do outro. Portanto, a energia eletro-magnética do feixe alcança ambos os detectores em modo espa-cialmente idêntico. Por fazer os dois detectores 340 e 345coincidentes espacialmente a partir de um ponto de vista ó-tico e amostrar eletronicamente as saidas de detector aomesmo tempo, os efeitos adversos na precisão atribuíveis àcoleta de material estranho em uma ou outra das janelas óti-cas de adaptador de passagem de ar 58 e 60 e na janela 460do conjunto de fonte descritas anteriormente, ou em uma ja-nela 364 descrita subseqüentemente do conjunto de detector300 também são eliminados efetivamente pelo subseqüente pro-porcionamento dos sinais de saída de detector de dados e dereferência.In other words, and optically, with the data and reference detectors 340 and 345 positioned exactly relative to one another, and the beam splitter 352 in the manner described above, these components function as if the two detectors were precisely stacked. one on top of the other. Therefore, the electromagnetic energy of the beam reaches both detectors in spatially identical mode. By making both detectors 340 and 345 spatially coincident from an optical point of view and electronically sampling detector outputs at the same time, the adverse effects on accuracy attributable to the collection of foreign material in one or the other of the optimal adapter windows 58 and 60 and window 460 of the source assembly described above, or a subsequent description 364 of the detector assembly 300 are also effectively eliminated by subsequent provisioning of the data detector and deferring output signals.

A energia eletromagnética no feixe propagado aolongo do caminho ótico 56 alcança o dissociador de feixe 352através de uma abertura 366 definida em uma parede frontal339 do bloco ótico 370. Uma lente transparente à radiaçãoinfravermelha 364, tipicamente feita de safira, se estendesobre a abertura 366 e impede que dióxido de carbono e outromaterial estranho penetre no interior do bloco ótico 370. Alente 364 é colada ao bloco ótico de qualquer maneira conve-niente e apropriada.Electromagnetic energy in the beam propagated along the optical path 56 reaches the beam dissociator 352 through an aperture 366 defined in a front wall339 of the optical block 370. A sapphire-transparent transparent lens 364 extends over aperture 366 and prevents that carbon dioxide and other foreign material penetrates inside the optical block 370. Alente 364 is glued to the optical block in any convenient and appropriate manner.

O conjunto de fonte de radiação infravermelha 400será agora descrito com referência às figuras 12 e 13. Oconjunto de fonte de radiação infravermelha 400 emite radia-ção infravermelha na forma de um feixe 480 (ver as figuras14 e 16), que se propaga ao longo do caminho ótico 56. 0conjunto de fonte de radiação infravermelha inclui um emis-sor de radiação infravermelha 445, os quadros de comutado-res/condutores 446 e 447 dispostos em um conjunto de anel defonte 420, e uma lente 4 60 montada em um suporte de lente440 fixado ao conjunto de anel de fonte 420. O emissor deradiação infravermelha 445 inclui um substrato formado de ummaterial tendo baixa condutividade térmica. Isto é signifi-cativo por causa de reduzir dramaticamente a energia exigidapara aquecer o emissor até a temperatura de operação. Quandoa corrente é aplicada através de uma camada emissiva 448 doemissor 445, aquecendo a camada emissiva e o substrato, osubstrato cresce ou aumenta em comprimento por causa da ex-pansão térmica, mas este crescimento é acomodado por um a-gente de colagem elástico em vez de ser restringido. Comouma conseqüência, as tensões, as quais seriam impostas aoemissor se ambas as extremidades estivessem fixadas rigida-mente, são evitadas, eliminando danos ao emissor ou falhacompleta desse componente que poderiam resultar se altastensões mecânicas fossem impostas a ele.Infrared radiation source assembly 400 will now be described with reference to Figures 12 and 13. Infrared radiation source assembly 400 emits infrared radiation in the form of a beam 480 (see Figures 14 and 16), which propagates along the optical path 56. The infrared radiation source assembly includes an infrared radiation emitter 445, switch / conductor frames 446 and 447 disposed in a ring assembly 420, and a lens 460 mounted on a bracket. lens 440 attached to source ring assembly 420. Infrared radiation emitter 445 includes a substrate formed of a material having low thermal conductivity. This is significant because it dramatically reduces the energy required to heat the emitter to operating temperature. When current is applied through an emissive layer 448 from the emitter 445, heating the emissive layer and the substrate, the substrate grows or increases in length because of thermal expansion, but this growth is accommodated by an elastic bonding agent instead. to be restricted. As a result, stresses, which would be imposed on the emitter if both ends were rigidly fixed, are avoided by eliminating damage to the emitter or complete failure of this component that could result if high mechanical voltages were imposed on it.

O emissor 445 do conjunto de fonte 400 é energiza-do para aquecer até uma temperatura de operação na qual eleemite radiação infravermelha em uma faixa apropriada de lar-guras de banda pela execução de um fluxo de corrente elétri-ca através da camada emissiva 448 proveniente de um forneci-mento de energia apropriado. 0 fornecimento de energia é co-nectado à camada emissiva 448 por meio dos condutores elé-tricos 451 e 452. Estes condutores são soldados ou de outromodo conectados fisicamente e eletricamente às extremidadesopostas dos comutadores 446 e 447.Emitter 445 of source assembly 400 is energized to heat to an operating temperature at which it emits infrared radiation in an appropriate range of bandwidth by running an electric current flow through the emissive layer 448 from an appropriate power supply. The power supply is connected to the emissive layer 448 by means of electrical conductors 451 and 452. These conductors are welded or otherwise physically and electrically connected to the opposite ends of switches 446 and 447.

Os comutadores 446 e 447 são instalados no anel defonte 420 do conjunto de fonte 400. 0 ambiente em que estecomponente opera pode alcançar uma temperatura elevada porcausa de aquecimento pela camada emissiva 448 do emissor deradiação infravermelha 445. 0 anel de fonte é, portanto, fa-bricado de um polímero que permanece estruturalmente estávelnas temperaturas que ele alcança durante a operação do emis-sor de radiação infravermelha 445. Na modalidade exemplarilustrada, o anel de fonte 420 tem uma configuração cilín-drica com uma parede integral 454 e a base 453. Se projetan-do na mesma direção a partir da base 453 estão as bossas ousuportes de localização de conjunto 456, 457, 458 e 459. Ossuportes 456 e 457 espaçados lado a lado e os suportes 458 e459 complementares espaçados lado a lado abraçam os ladosopostos dos comutadores 446 e 447. As bossas ou suportes 461e 462 separam os segmentos de comutador, fornecendo folgasentre eles para isolar eletricamente os dois segmentos decomutador. Isto é necessário para que uma tensão diferencialpossa ser criada através do emissor 445 para fazer com que acorrente de operação flua através do emissor.Switches 446 and 447 are installed in ring 420 of source assembly 400. The environment in which the component operates can reach a high temperature by heating by the emissive layer 448 of infrared radiation emitter 445. The ring of source is therefore fa It is a polymer that remains structurally stable at the temperatures it reaches during operation of the infrared emitter 445. In the exemplary embodiment, the source ring 420 has a cylindrical configuration with an integral wall 454 and base 453. Projecting in the same direction from the base 453 are the 456, 457, 458, and 459 assembly locating bosses or brackets. The 456 and 457 spacing side by side and the 458 and 459 complementary brackets spaced side by side hug the opposing sides of 446 and 447. The bosses or brackets 461 and 462 separate the switch segments, providing gaps between them to electrically isolate the two switches. breaker segments. This is necessary so that a differential voltage can be created across the emitter 445 to cause operating current to flow through the emitter.

Referindo-se agora às figuras 14-16, assim como àsfiguras 12 e 13, a radiação infravermelha produzida pela ca-mada emissiva 448 do emissor de radiação infravermelha 445 éfocalizada e propagada ao longo do caminho ótico 56 atravésde uma lente 430 disposta em um suporte de lente 440. Mate-rial estranho é impedido de entrar no conjunto de fonte deradiação infravermelha 400 por uma safira ou outra janela detransmissão de radiação infravermelha 460 se estendendo efechando a abertura na qual a lente 430 é montada. A janela460 é cimentada ou de outro modo colada a uma saliência ouranhura 442 formada no suporte de lente 440 do conjunto defonte de radiação infravermelha 400.Referring now to Figures 14-16, as well as Figures 12 and 13, the infrared radiation produced by the emissive layer 448 of the infrared emitter 445 is focused and propagated along the optical path 56 through a lens 430 disposed in a holder. Lens material is prevented from entering the infrared radiation source assembly 400 by a sapphire or other infrared radiation transmission window 460 extending and closing the aperture into which the lens 430 is mounted. Window 460 is cemented or otherwise bonded to a protrusion 442 formed in the lens holder 440 of the infrared radiation array 400.

A energia em uma banda especifica é absorvida pelogás de interesse fluindo através do adaptador de passagem dear (tipicamente dióxido de carbono) para uma extensão pro-porcional à concentração desse gás. Em seguida, o feixe ate-nuado de radiação infravermelha atravessa a abertura 306 naparede frontal 308 da parte de alojamento de detector 210, éinterceptado pelo dissociador de feixe 352, e é tanto refle-tido na direção do detector de dados 340 quanto transmitidopara o detector de referência 345 depois de refletido peloespelho 354. Os filtros passa-banda 356 e 358 na frente des-ses detectores limitam a energia que os alcança para bandasespecificadas (e diferentes). Cada um dos detectores 340 e345 produz um sinal elétrico proporcional em magnitude à in-tensidade da energia atingindo aquele detector. Estes sinaissão amplificados pelo conjunto de circuitos eletrônicos naplaca de circuito de sistema de detector 310 e conduzidos aum processador de sinal digital na parte de placa 225 docircuito flexível 230. O processador tipicamente proporcionaos sinais provenientes dos detectores para gerar um terceirosinal refletindo exatamente a concentração do gás sendo mo-nitorado.Energy in a specific band is absorbed by the gas of interest flowing through the throughpass adapter (typically carbon dioxide) to a proportional extent to the concentration of that gas. Next, the infrared beam attenuated through the opening 306 in the front wall 308 of the detector housing portion 210, is intercepted by the beam decoupler 352, and is reflected in the direction of the data detector 340 as transmitted to the detector. 345 reflected by mirror 354. Bandpass filters 356 and 358 in front of these detectors limit the energy reaching them to specified (and different) bands. Each of the 340 and 340 detectors produces an electrical signal proportional in magnitude to the energy intensity reaching that detector. These signals are amplified by the electronic circuitry on the detector system circuit board 310 and are fed to a digital signal processor on the flexible circuit board portion 225. The processor typically provides signals from the detectors to generate a third signal accurately reflecting gas concentration. being monitored.

0 caminho ótico 56, a distância atravessada pelaradiação infravermelha entre as janelas 58 e 60 montadas nasaberturas 52 e 54, respectivamente, e localizado dentro doelemento de armação de formato de "U" integral 48 do adapta-dor de passagem de ar 40, está mostrado. Os recursos de ali-nhamento ótico da base 250 estão prontamente aparentes apartir da vista seccional transversal. Os recursos do supor-te de lente 440 fixado ao conjunto de anel de fonte 420 ser-vem para alinhar de forma apropriada o conjunto de fonte 400na base 250. De forma similar, os recursos do conjunto óticode detector 350 servem para alinhar de forma apropriada oconjunto de detector 300 na base 250.Optical path 56, the distance traversed by the infrared radiation between the windows 58 and 60 mounted in the openings 52 and 54, respectively, and located within the integral U-shaped frame member 48 of the airway adapter 40, is shown. . The optical alignment features of base 250 are readily apparent from the cross-sectional view. The features of the lens holder 440 attached to the source ring assembly 420 serve to properly align the source assembly 400 to the base 250. Similarly, the features of the detector optical assembly 350 serve to properly align. detector set 300 on base 250.

O sistema ótico de resfriamento de luminescência236 é montado na placa de circuito de medição de resfriamen-to de luminescência 235. A placa de circuito de medição deresfriamento de luminescência 235 inclui o conjunto de cir-cuitos para acionar a fonte de excitação 243 e medir a res-posta com os detectores 238 e 239 usando técnicas de detec-ção baseadas tanto em amplitude quanto em fase. 0 sistemaótico de resfriamento de luminescência exemplar 236 inclui afonte de excitação 243 e os detectores 238 e 239 posiciona-dos em cada lado da fonte de excitação 243 (ver a figura29).Luminescence Cooling Optics236 is mounted on luminescence cooling metering circuit board 235. Luminescence cooling metering circuit board 235 includes the circuitry to drive excitation source 243 and measure the response to detectors 238 and 239 using both amplitude and phase based detection techniques. Exemplary luminescence cooling system 236 includes excitation source 243 and detectors 238 and 239 positioned on either side of excitation source 243 (see Figure 29).

A figura 15 é uma vista plana dos componentes mon-tados do sistema de medição de gás antes da colocação no a-lojamento. Antes da montagem do conjunto de detector 300 edo conjunto de fonte 400 na base em formato de "U" 250, es-tes conjuntos são interligados fisicamente e eletricamenteao circuito flexível 230. O conjunto de detector 300 é co-nectado à parte de placa 226 do circuito flexível 230 com aligação em ponte flexível de detector 380 (figuras 5 e 8) .Figure 15 is a plan view of the assembled components of the gas metering system prior to placement in the shop. Prior to mounting detector assembly 300 and source assembly 400 on the U-shaped base 250, these assemblies are physically and electrically interconnected to flexible circuit 230. Detector assembly 300 is connected to plate portion 226 of flexible circuit 230 with detector jumper 380 coupling (Figures 5 and 8).

As extremidades dos condutores 443 e 444 (figura 12) do con-junto de fonte 400, e os conectores no cabo 120 são conecta-dos à parte de placa 227 do circuito flexível 230. Para mon-tar o conjunto eletroótico plano 222 na base 250, o conjuntode fonte 400 e o conjunto de detector são fixados à base250. A parte de placa 225 do circuito flexível 230 é coloca-da no topo do "ü" da base 250. A parte de placa 228 é dobra-da para se encaixar no compartimento de conjunto de detector254 e a parte de placa 227 é dobrada para se encaixar nocompartimento de conjunto de fonte 253.The ends of the conductors 443 and 444 (Figure 12) of the source assembly 400, and the connectors on the cable 120 are connected to the flexible circuit board part 227. To mount the flat electromagnetic assembly 222 on the base 250, source assembly 400 and detector assembly are attached to base 250. The plate portion 225 of the flexible circuit 230 is placed on top of the "ü" of the base 250. The plate portion 228 is bent to fit into the detector assembly housing 254 and the plate portion 227 is bent to Fits into the 253 power supply enclosure.

A figura 16 é um traçado de raio do caminho óticodentro do sistema de medição de gás montado. Os raios 480 nafigura 16 são somente ilustrativos e mostrados como se a ca-mada emissiva do emissor 445 fosse uma fonte de ponto. Osraios infravermelhos provenientes do emissor 445 são colima-dos pela lente de metade de esfera 430. A forma côncava dolado de rota da lente serve para "focalizar" os raios em umparalelismo. Os raios colidem com os gases e substâncias ab-sorventes de infravermelho que estão dentro do adaptador depassagem de ar e são absorvidos e espalhados. Os raios rema-nescentes atravessam a janela do adaptador de passagem de are entram no conjunto de detector 300. Os raios atravessam alente 364 e são colimados/focalizados no dissociador de fei-xe 352, onde aproximadamente metade dos raios é refletida eatravessa o filtro 356 e é dirigida para o detector 340, e aoutra metade é transmitida e refletida pelo espelho 354 parao filtro 358 e é dirigida ao detector 345.Figure 16 is a radius plot of the optical path within the mounted gas metering system. Radii 480 in figure 16 are for illustration only and are shown as if the emitter layer 445 is a point source. Infrared beams from the emitter 445 are collimated by the half-sphere lens 430. The concave shape of the lens rotates to "focus" the rays in parallelism. The rays collide with the gases and infrared absorbent substances that are inside the airflow adapter and are absorbed and scattered. The remaining rays pass through the window of the air flow adapter into detector assembly 300. The rays cross through 364 and are collimated / focused on beam dissociator 352, where approximately half of the rays are reflected and traverses filter 356. and is directed to detector 340, and the other half is transmitted and reflected by mirror 354 to filter 358 and is directed to detector 345.

A figura 17 é um diagrama de blocos do sistema demedição de gás 500 de acordo com os princípios da presenteinvenção. Um microprocessador 510 fornece as funções de con-trole, medição e processamento de sinal desta invenção. Umprocessador exemplar é o TMS320F2812 DSP fabricado pela Te-xas Instruments. O microprocessador 510 fornece os sinais desincronização de fonte para o conjunto de fonte 400, o qualé acionado por uma tensão pulsada de 5,0 V DC em um modo u-nipolar. Um vigilante de emissor de fonte 511 monitora alargura de pulso de fonte e a mantém dentro de uma janelaadmissível. Um gerador de restauração de sistema 520 é em-pregado durante a seqüência de ativação, de maneira que oprocessador somente restaurará uma vez que uma tensão está-vel seja alcançada e durante as seqüências de desativar demaneira que ocorrerá uma seqüência de desativação em ordem.Figure 17 is a block diagram of the gas metering system 500 according to the principles of the present invention. A microprocessor 510 provides the signal control, measurement and processing functions of this invention. An exemplary processor is the TMS320F2812 DSP manufactured by Te-xas Instruments. Microprocessor 510 provides the source unsynchronization signals for source assembly 400, which is driven by a pulsed voltage of 5.0 V DC in an u-nipolar mode. A 511 source emitter watcher monitors source pulse width and keeps it within an allowable window. A system reset generator 520 is deployed during the wake-up sequence, so the processor will only restore once a stable voltage is reached and during shutdown sequences, an orderly shutdown sequence will occur.

O programa executável, que pode ser armazenado emuma EEPROM 530 ou em outro lugar, é comunicado ao micropro-cessador 510. Os sinais de dados e de canal de referênciaprovenientes do conjunto de detector 300 são amplificadospor uma atenuação digital 540 antes da conversão analógicopara digital dentro do microprocessador 510. Um aquecedor dedetector 590 localizado dentro do conjunto de detector 300 écontrolado por um laço de realimentação pelo microprocessa-dor 510. Os sinais de nivel baixo provenientes dos detecto-res são acoplados AC, amplificados, e o nivel mudado paralevar em conta aquisição completa de sinal. Estágios de a-mostra dupla e retenção dentro do ADC fornecem amostragemsimultânea dos canais de dados e de referência. Ganho ativoe ajuste de deslocamento compensam as variáveis óticas e e-letrônicas na cadeia de sinal. 0 acionador de aquecedor dedetector controla a entrega de energia para os detectoresenquanto que o acionador de termistor de detector fornece osinal de termistor para o processador. Um algoritmo de con-trole tal como um controlador PID serve para regular a tem-peratura tipicamente entre 40°C e 50°C para dentro de ±0,02°C. O aquecedor de detector é energizado pelo forneci-mento em +5 V DC, o qual é também usado para energizar o re-gulador de conjunto de circuitos analógico. O aquecedor dejanela 245 inclui um componente de sensoreamento de tempera-tura assim como componente de aquecimento. Componentes ele-trônicos na placa de circuito 235, em conjunto com o micro-processador, controlam a entrega de energia para o componen-te de aquecimento. Um algoritmo de controle dentro do micro-processador 510, usando a temperatura sensoreada, mantém atemperatura do elemento de aquecimento em uma temperaturasuficientemente acima da temperatura ambiente dentro do a-daptador de passagem de ar. O CODEC 555 é um decodificador ecodificador com conversores integrados digital para analógi-co e conversores analógico para digital. O CODEC 555, o qualfaz interface com o microprocessador 510, modula a fonte deexcitação 243 usando a saida dos detectores 238 e 239 de umatal maneira para executar medições baseadas em fase de vidaútil. 0 acionador serial 570 se comunica bidirecionalmenteusando uma linha de transmissão e de recebimento indicadasTx e Rx respectivamente. 0 fornecimento de energia 5 60 rece-be energia de linhas VSRS e VA com retorno de sinal e umterra digital e analógico fornecidos.The executable program, which may be stored in an EEPROM 530 or elsewhere, is communicated to microprocessor 510. The data and reference channel signals from detector assembly 300 are amplified by digital attenuation 540 prior to analog to digital conversion within 510. A detector heater 590 located within the detector assembly 300 is controlled by a feedback loop by the microprocessor 510. The low level signals from the detectors are AC coupled, amplified, and the level shifted to take into account. complete signal acquisition. Dual show-and-hold stages within the ADC provide simultaneous sampling of data and reference channels. Active gain and offset adjustment compensate for the optical and e-electronic variables in the signal chain. The detector heater driver controls the power delivery to the detectors while the detector thermistor driver provides the thermistor signals to the processor. A control algorithm such as a PID controller serves to regulate the temperature typically between 40 ° C and 50 ° C to within ± 0.02 ° C. The detector heater is powered by the +5 V DC supply, which is also used to power the analog circuit set regulator. Window heater 245 includes a temperature sensing component as well as heating component. Electronic components on the 235 circuit board, in conjunction with the microprocessor, control the delivery of power to the heating component. A control algorithm within the microprocessor 510, using the sensed temperature, maintains the temperature of the heating element at temperatures sufficiently above room temperature within the airway a-deaptor. The CODEC 555 is an ecoder decoder with integrated digital to analog converters and analog to digital converters. CODEC 555, which interfaces with microprocessor 510, modulates excitation source 243 using the output of detectors 238 and 239 in a manner to perform life-phase based measurements. Serial trigger 570 communicates bidirectionally using a indicated transmit and receive line TX and Rx respectively. Power supply 560 receives power from VSRS and VA lines with signal return and digital and analog ground provided.

A modalidade exemplar descrita anteriormente dapresente invenção mostrou um conjunto ótico com um sistemade detector de infravermelho em uma configuração linear queinclui um único dissociador de feixe, um único espelho, doisfiltro e dois detectores. Esta configuração é bem apropriadapara medir um único gás fluindo através da célula de tiraramostra. Entretanto, existe uma crescente necessidade paramedir gases adicionais usando-se um transdutor que seja domesmo tamanho daquele usado para fazer uma medição de um ú-nico gás. Com esta finalidade, a presente invenção consideraoutras modalidades para os sistemas de medição de gás queincluem uma parte de espectrômetro infravermelho capaz demedir múltiplos gases. Por exemplo, um sistema de quatro ca-nais permitiria quantificação das concentrações de dióxidode carbono, óxido nitroso e de certos agentes anestésicos,juntamente com um canal de referência. A presente invençãotambém pode ser adaptada como uma eficiente configuração deanálise de gás de múltiplos canais de infravermelho não dis-persivo que usa um ou mais dos seguintes recursos e combina-ções inéditos:The exemplary embodiment described above of the present invention has shown an optical array with an infrared detector system in a linear configuration that includes a single beam splitter, a single mirror, two filters and two detectors. This configuration is well suited for measuring a single gas flowing through the sample cell. However, there is a growing need to measure additional gases using a transducer that is the same size as the one used to measure a single gas. To this end, the present invention contemplates other embodiments for gas metering systems that include an infrared spectrometer portion capable of measuring multiple gases. For example, a four-channel system would allow quantification of concentrations of carbon dioxide, nitrous oxide and certain anesthetic agents, along with a reference channel. The present invention may also be adapted as an efficient non-dispersive infrared multi-channel gas analysis configuration using one or more of the following features and combinations:

a) múltiplos dissociadores de feixe dicróico quedividem o espectro em uma seqüência binária, com filtrospassa-banda estreitos para selecionar comprimentos de ondaespecíficos;a) multiple dichroic beam dissociators that divide the spectrum into a binary sequence, with narrow bandpass filters to select specific wavelengths;

b) combinações de dois ou mais dissociadores di-cróicos em um único substrato;b) combinations of two or more di-chromic dissociators on a single substrate;

c) configurações geométricas em que todos os de-tectores são dispostos em um único plano, e podem usar umúnico espelho girando para múltiplos canais;c) geometric configurations in which all detectors are arranged in a single plane, and may use a single mirror rotating to multiple channels;

d) um filtro passa-banda de banda larga no lugarde dois dissociadores dicróicos;d) a broadband bandpass filter in place of two dichroic dissociators;

e) espelhos de focalização toroidais, e em combi-nação com lentes de safira ou germânio; e/ou(e) toroidal focusing mirrors, and in combination with sapphire or germanium lenses; and / or

f) lentes em ambos os lados de um elemento de dis-sociação de feixe para fornecer de forma compacta controleindependente de luz refletida e transmitida.f) lenses on either side of a beam disassociating element to compactly provide independent control of reflected and transmitted light.

A figura 18 é um diagrama esquemático de uma moda-lidade exemplar de um sistema ótico disposto em uma configu-ração linear de acordo com os princípios da presente inven-ção. O sistema ótico nesta modalidade consistindo de quatrocanais, cada um tendo um filtro passa-banda estreito e de-tector. Cada um dos conjuntos de filtro/detector 611, 612,613 e 614 usa detectores similares, mas cada um filtra comdiferentes bandas passantes. O feixe proveniente da fonte deinfravermelho, depois de ter atravessado a célula de tiraramostra, entra no sistema ótico. Este feixe é indicado pelonúmero de referência 600 nas figuras. O feixe 600 atinge umprimeiro dissociador de feixe dicróico 601. 0 primeiro dis-sociador de feixe dicróico 601 pode ser configurado parapassar tanto o menor comprimento de onda de interesse quantopassar o maior comprimento de onda de interesse. Todos osoutros comprimentos de onda seriam refletidos. Os outroscomprimentos de onda, ou canais, são separados do feixe re-fletido na seqüência pelos segundo e terceiro dissociadoresde feixe dicróico 602 e 603. A seqüência dos comprimentos deonda de dissociador de feixe é um pouco arbitrária. 0 ele-mento final, o espelho comum 604, reflete o canal final parao detector ou conjunto de filtro/detector 614. O uso desteespelho permite que todos os detectores estejam no mesmoplano (isto é, coplanares).Figure 18 is a schematic diagram of an exemplary fashion of an optical system arranged in a linear configuration in accordance with the principles of the present invention. The optical system in this embodiment consisting of four channels, each having a narrow band and detector filter. Each of the 611, 612,613 and 614 filter / detector assemblies use similar detectors, but each filter with different passing bands. The beam from the infrared source, once it has passed through the sample cell, enters the optics. This beam is indicated by reference number 600 in the figures. The beam 600 reaches a first dichroic beam dissociator 601. The first dichroic beam dissociator 601 can be configured to pass both the shortest wavelength of interest and the longest wavelength of interest. All other wavelengths would be reflected. The other wavelengths, or channels, are separated from the reflected beam in sequence by the second and third dichroic beam dissociators 602 and 603. The sequence of beam dissociator wavelengths is somewhat arbitrary. The final element, the common mirror 604, reflects the final channel to the detector or filter / detector assembly 614. The use of this mirror allows all detectors to be in the same (i.e. coplanar) detector.

A figura 19 ilustra as características de filtrodos dissociadores de feixe de pequena (baixa) passagem 605,606 e 607 como uma função do comprimento de onda em relação às características de filtro dos filtros passa-banda 615,616, 617 e 618 para cada um dos canais no sistema linear dafigura 19. Cada detector tem um filtro de banda estreito pa-ra selecionar o comprimento de onda exigido para detecçãocom mais especificidade do que pode ser feito com dissocia-dores de feixe dicróico. Deve-se notar que a lógica pode serinvertida, no sentido de que o primeiro dissociador de feixepode passar o maior comprimento de onda, 618, e refletir ooutro comprimento de onda para os filtros 615, 616 e 617.Figure 19 illustrates the characteristics of 605,606 and 607 short-pass beam decoupling filters as a function of the wavelength versus filter characteristics of the 615,616, 617, and 618 bandpass filters for each of the channels in the system. Figure 19. Each detector has a narrowband filter to select the wavelength required for detection with more specificity than can be done with dichroic beam dissociators. It should be noted that logic can be reversed in the sense that the first beam splitter can pass the longest wavelength, 618, and reflect the other wavelength for filters 615, 616, and 617.

Então os dissociadores de feixe seguintes podem ser de pe-quena passagem, em cujo caso a seqüência seria 617, 616 e615, ou eles podem ser de grande passagem, com uma seqüência615, 616 e 617.Then the following beam dissociators may be small pass, in which case the sequence would be 617, 616 and 615, or they may be large pass, with a sequence 615, 616 and 617.

Alternativamente, grandes e pequenas passagens po-dem ser misturadas em certas seqüências. Deve-se notar quedissociadores de feixe dicróico são usados em vez de os dis-sociadores de feixe de banda larga mais convencionais, a fimde melhorar materialmente a quantidade de energia de sinalque alcançará os detectores, especialmente o último detec-tor. Este sistema linear tem as vantagens de um projeto sim-ples e de todos os detectores estar no mesmo plano. Entre-tanto, o feixe se espalha substancialmente ao longo do com-primento de caminho para o detector final, assim a energiacoletada pelo último detector é menor do que a dos detecto-res anteriores.Alternatively, large and small passages may be mixed in certain sequences. It should be noted that dichroic beam splitters are used instead of the more conventional broadband beam splitters, in order to materially improve the amount of signal energy that will reach the detectors, especially the last detector. This linear system has the advantages of a simple design and all detectors being in the same plane. However, the beam spreads substantially along the path length to the final detector, so the energy collected by the last detector is less than that of the previous detectors.

A figura 20 é o diagrama esquemático de um sistemaótico tendo uma configuração em ziguezague. Este sistema fazuso do fato de que um filtro passa-banda dielétrico refleti-rá todos os comprimentos de onda que não são transmitidos.Na verdade, existe uma conservação de energia. No caso doziguezague, o primeiro elemento é um espelho 621. Cada umdos dissociadores de feixe 626, 627, 628 e 629 é filtro pas-sa-banda estreito. Por causa de toda a energia que não é se-lecionada para um canal particular ser refletida para outroscanais, a seqüência dos conjuntos de filtro/detector 622,623, 624 e 625 é arbitrária. Deve-se notar que cada filtrodeve ser projetado para operar no ângulo escolhido (tipica-mente 40° a 45°). 0 sistema tem um menor comprimento de ca-minho, e uma contagem de partes inferior, por causa de osfiltros passa-banda estreitos executarem uma função dupla deseqüenciar os canais, assim como definir estreitamente ocomprimento de onda desejado. Os detectores são agora emdois planos, mas os conjuntos de detector são idênticos. 0sistema tal como desenhado mostra o caminho de luz da fontepara o detector final no mesmo plano. Para facilidade no a-condicionamento, o conjunto seguinte ao espelho 621 pode sergirado de 90 graus em volta do eixo geométrico ótico, de ma-neira que o eixo geométrico ótico de fonte seria normal aoplano do ziguezague.Figure 20 is a schematic diagram of a systemotic having a zigzag configuration. This system makes use of the fact that a dielectric bandpass filter will reflect all wavelengths that are not transmitted. In fact, there is an energy conservation. In the case of zigzag, the first element is a mirror 621. Each of the beam splitters 626, 627, 628 and 629 is a narrow band pass filter. Because all energy that is not selected for a particular channel is reflected to other channels, the sequence of filter / detector sets 622,623, 624 and 625 is arbitrary. It should be noted that each filter must be designed to operate at the chosen angle (typically 40 ° to 45 °). The system has a shorter path length and a lower part count because narrow bandpass filters perform a dual function of channel misalignment as well as narrowly defining the desired wavelength. The detectors are now two planes, but the detector sets are identical. The system as drawn shows the light path from the source to the final detector in the same plane. For ease of conditioning, the assembly following mirror 621 can be rotated 90 degrees around the optical geometry axis, so that the source optical geometry axis would be normal to the zigzag plane.

A figura 21 é o diagrama esquemático de um sistemaótico tendo uma configuração de disposição quadrangular.Dissociadores de feixe dicróico são usados em um processo deseleção binária mais direto. Por exemplo, usando-se as ca-racterísticas dos filtros e dissociadores de feixe mostradosna figura 21, o primeiro dissociador de feixe 631 pode serestabelecido em 4 mícrons para dividir o espectro de inte-resse pela metade. A metade refletida é dividida de novo em4,4 mícrons, com a parte refletida indo diretamente para oconjunto de filtro passa-banda estreito/detector 632, en-quanto que a parte passante é refletida subseqüentemente noespelho 636 para o conjunto de filtro passa-banda estrei-to/detector 633. A metade que passa pelo dissociador de fei-xe 631 é refletida no espelho 638, para o dissociador defeixe 637, o qual é ajustado em 3,45 mícrons. Tal como noprimeiro trajeto descrito, o dissociador de feixe 637 dividee dirige o feixe para os conjuntos filtro passa-banda es-treito/detector 634 e 635. Os caminhos dos canais de feixe 1e 2, e dos canais 3 e 4 foram girados em volta do eixo geo-métrico ótico no espelho 636 e dissociador de feixe 631 res-pectivamente. Por este dispositivo de "torcer os trajetos",todos os detectores podem ser colocados próximos uns dos ou-tros no mesmo plano. Adicionalmente, neste sistema, os doisespelhos, mostrados como o espelho 636, podem ser fabricadoscomo uma peça única, e os dissociadores de feixe, mostradoscomo o dissociador de feixe 637, também podem ser formadosem um único substrato.Figure 21 is a schematic diagram of a systemotic having a quadrangular arrangement configuration. Dichroic beam dissociators are used in a more direct binary deselection process. For example, using the characteristics of the filters and beam dissociators shown in Figure 21, the first beam dissociator 631 can be set to 4 microns to divide the spectrum of interest in half. The reflected half is again divided into4,4 microns, with the reflected part going directly to the narrowband / detector 632 filter band, while the passing portion is subsequently reflected in the 636 mirror to the bandpass filter assembly. narrow / detector 633. The half passing through beam splitter 631 is reflected in mirror 638 to defect splitter 637, which is set at 3.45 microns. As in the first described path, the split beam splitter 637 directs the beam to the narrow-band filter / detector sets 634 and 635. The paths of beam channels 1 and 2, and channels 3 and 4 have been rotated around. optical geometry axis on mirror 636 and beam splitter 631 respectively. By this "twisting paths" device, all detectors can be placed close to each other in the same plane. Additionally, in this system, the two mirrors, shown as mirror 636, can be fabricated as a single piece, and beam dissociators, shown as beam dissociator 637, can also be formed on a single substrate.

Deve ser notado que o dissociador de feixe de com-binação pode ser construído como um par de dissociadores defeixe dicróico sobrepostos, com um em cada lado de um subs-trato de safira, ou ele pode ser construído como um filtropassa-banda extenso, onde as bordas de banda formam a funçãode divisão de comprimento de onda. Os sistemas descritos se-guintes podem parecer um pouco similares na arquitetura ge-ral, mas eles contêm elementos de focalização nas formas delentes de safira, espelhos esféricos côncavos, ou espelhosanesféricos côncavos.It should be noted that the combination beam dissociator can be constructed as a pair of overlapping dichroic defect dissociators, with one on either side of a sapphire subtract, or it can be constructed as an extended bandpass filter where the band edges form the function of wavelength division. The following described systems may look somewhat similar in general architecture, but they contain focusing elements in sapphire-like shapes, concave spherical mirrors, or concave spherical mirrors.

A vantagem de sistema para os elementos de focali-zação acrescentados é uma eficiência de coleta de energiamelhorada de maneira excepcional em cada detector. Sem oselementos de focalização, o feixe proveniente da fonte serámuito maior do que os detectores no plano de detector. Estetamanho desproporcionado acontece por dois motivos: amplia-ção de sistema, e aberrações. A razão da Abertura Numéricade fonte para a Abertura Numérica no detector é a ampliação.Abertura Numérica é o seno da metade do ângulo de feixe ve-zes o índice de Refração (igual a 1 nesta modalidade). De-pendendo de onde o foco é ajustado, a ampliação será na fai-xa de 5 a 7 . A fonte é cerca de 0,02" (0,51 mm) de diâmetro,assim uma imagem no plano de detector será na faixa de 0,16"(4,06 mm) a 0,2" (5,08 mm). Mas os detectores são tipicamen-te de diâmetro de 0,08" (2,03 mm) (maiores detectores sãopossíveis, mas o custo cresce rapidamente com o tamanho).The system advantage of the added focusing elements is an exceptionally improved energy collection efficiency on each detector. Without focusing elements, the beam from the source will be much larger than the detectors in the detector plane. This oversized size happens for two reasons: system expansion, and aberrations. The ratio of Source Numeric Aperture to Numeric Aperture in the detector is the magnification. Numeric Aperture is the sine of half the beam angle and the Refractive Index (equal to 1 in this mode). Depending on where the focus is set, the magnification will be in the range of 5 to 7. The source is about 0.02 "(0.51 mm) in diameter, so a detector plane image will be in the range of 0.16" (4.06 mm) to 0.2 "(5.08 mm) But detectors are typically 0.08 "(2.03 mm) in diameter (larger detectors are possible, but the cost grows rapidly with size).

Adicionalmente, embora a lente de fonte dê uma imagem muitoboa no centro do campo, pontos na borda da fonte são com a-berração, o que aumenta a ampliação de imagem básica. Entre-tanto, se elementos de focalização positivos puderem ser co-locados nas proximidades dos detectores, a ampliação podeser radicalmente reduzida, e as aberrações também ser redu-zidas em termos absolutos. Nos sistemas presentes, um feixecompactado pode melhorar a eficiência de detecção por um fa-tor de quatro ou mais. Deve-se notar que em vista da condi-ção de aberração do feixe, não é exeqüível para uma simpleslente formar uma boa imagem no detector, mas de fato uma vezque o objetivo é coletar exatamente tantos raios de radiaçãoinfravermelha quanto possível, uma boa imagem não é exigida.In addition, while the source lens gives a very good image in the center of the field, dots on the source edge are blunted, which increases the basic image magnification. However, if positive focusing elements can be placed near the detectors, magnification can be radically reduced, and aberrations can also be reduced in absolute terms. In present systems, a compact beam can improve detection efficiency by a factor of four or more. It should be noted that in view of the beam aberration condition, it is not feasible for a single lens to form a good detector image, but in fact once the objective is to collect exactly as many IR rays as possible, a good image cannot is required.

A figura 22 é o diagrama esquemático de um sistemaótico tendo uma configuração de sistema linear com lentesincluídas no conjunto ótico. Esta configuração é similar emesquema à configuração linear da figura 18, com a adição deuma lente 645 inserida ao longo do caminho ótico, tipicamen-te entre os dissociadores de feixe 642 e 643 e os conjuntosde filtro/detector 652 e 653. A função da lente é comprimira energia de feixe para o conjunto de detector 653 e o con-junto de detector 654, o que melhorará a eficiência de de-tecção nesses canais. A ação da lente é reduzir a ampliaçãodo sistema. Além do mais, as lentes 655-658 podem ser acres-centadas a cada canal, reduzindo assim adicionalmente a am-pliação e melhorando e igualando a eficiência de todos osdetectores.Fig. 22 is a schematic diagram of a systemotic having a linear system configuration with lenses included in the optical assembly. This configuration is similar to the linear configuration of Figure 18, with the addition of a lens 645 inserted along the optical path, typically between beam splitters 642 and 643 and filter / detector assemblies 652 and 653. Lens function It compresses beam energy to detector set 653 and detector set 654, which will improve the detection efficiency of these channels. The action of the lens is to reduce the magnification of the system. In addition, the 655-658 lenses can be added to each channel, thereby further reducing the magnification and improving and equalizing the efficiency of all detectors.

A figura 23 é o diagrama esquemático de um sistemaótico tendo uma configuração em ziguezague com lentes de no-vo incluídas no conjunto ótico. Nesta configuração, a qual éessencialmente uma modificação daquela mostrada na figura20, as lentes são adicionadas em cada canal para comprimir otamanho de feixe. Se uma única lente for acrescentada entreo dissociador de feixe e o detector, somente o feixe trans-mitido será afetado, e o feixe refletido expandirá mais doque o desejado pelo último canal. Mas se uma única lente foracrescentada na frente do dissociador de feixe que seja for-te o suficiente para comprimir o feixe adequadamente paraesse detector, o efeito no feixe refletido será duplicado, etambém será forte.Figure 23 is a schematic diagram of a systemic having a zigzag configuration with new lenses included in the optical assembly. In this configuration, which is essentially a modification of that shown in Figure 20, the lenses are added to each channel to compress the beam size. If a single lens is added between the beam splitter and the detector, only the transmitted beam will be affected, and the reflected beam will expand more than desired through the last channel. But if a single lens added in front of the beam decoupler that is strong enough to compress the beam properly for that detector, the effect on the reflected beam will be doubled and also strong.

A presente invenção resolve este dilema pela divi-são da lente em dois componentes, uma parte em um ou outrolado de um filtro passa-banda estreito. Por exemplo, conjun-to de lente dividida/filtro 669 compreende as lentes 666 e668 e o filtro 667. Pela divisão da lente neste modo em cadacanal, cada uma de a parte que é transmitida e a parte que érefletida ganha o efeito de uma lente inteira. Alternativa-mente, as duas lentes em cada canal podem ser diferentes, demaneira que, por exemplo, o feixe transmitido pode ser com-primido mais fortemente quando comparado ao feixe refletido.Deve-se notar que com este sistema os dissociadores de feixedicróico são eliminados.The present invention solves this dilemma by dividing the lens into two components, one part in one or the other of a narrow bandpass filter. For example, split lens / filter assembly 669 comprises lenses 666 and 668 and filter 667. By dividing the lens in this mode into each channel, each of the portion that is transmitted and the portion that is reflected gains the effect of a lens. entire. Alternatively, the two lenses in each channel may be different, so that, for example, the transmitted beam may be more strongly compressed when compared to the reflected beam. It should be noted that with this system the beam-decoupling dissociators are eliminated. .

A figura 24 é o diagrama esquemático de um sistemaótico tendo uma configuração de pata de cão. Esta configura-ção é similar à disposição quadrangular em que os dissocia-dores de feixe dicróico são usados para dividir o feixe porcomprimentos de onda em uma maneira binária. 0 dissociadorde feixe dicróico 682 faz a primeira divisão. 0 feixe refle-tido vai para o refletor 681. Este é um de quatro espelhosde focalização que são adicionados para comprimir o feixepara melhorar eficiência de detecção. Estes espelhos podemser esféricos, mas, preferencialmente, eles são anesféricos.Fig. 24 is a schematic diagram of a systemic having a dog paw configuration. This configuration is similar to the quadrangular arrangement in which dichroic beam dissociators are used to divide the beam by wavelengths in a binary manner. Dichroic beam dissociator 682 makes the first division. The reflected beam goes to the reflector 681. This is one of four focusing mirrors that are added to compress the beam to improve detection efficiency. These mirrors may be spherical, but preferably they are aspherical.

Esta preferência aparece por causa de um elemento esféricoem um alto ângulo de incidência produzirá dois pontos focaisdiferentes, um no plano de incidência, o outro perpendiculara esse. Em outras palavras, um espelho como este produziráuma imagem astigmática. Pela execução de raio de curvaturadiferente nos dois eixos geométricos, o astigmatismo podeser corrigido. Anesférico é um termo geral para uma superfí-cie que não é esférica. Os espelhos mostrados aqui são to-roidais, um subconjunto da classe geral. No presente caso,mesmo que uma boa imagem não seja exigida, um espelho anes-férico pode produzir um padrão de feixe circular mais uniforme.This preference arises because a spherical element at a high angle of incidence will produce two different focal points, one in the plane of incidence, the other perpendicular to it. In other words, a mirror like this will produce an astigmatic image. By executing a radius of curvature different in the two geometric axes, astigmatism can be corrected. Anospheric is a general term for a non-spherical surface. The mirrors shown here are toroidal, a subset of the general class. In the present case, even if a good image is not required, an aspherical mirror can produce a more uniform circular beam pattern.

0 feixe refletido e focalizado novamente é dividi-do de novo no dissociador de feixe dicróico 675. De novo ofeixe refletido é focalizado novamente para o conjunto defiltro passa-banda/detector 672. 0 feixe transmitido vai pa-ra o conjunto de filtro/detector 671. 0 feixe transmitidopelo dissociador de feixe 682 é focalizado novamente peloespelho de focalização 683, e dividido pelo dissociador defeixe 678. Tal como com os outros dois canais, o feixe vaipara o conjunto de filtro/detector 674, ou para o conjuntode filtro/detector 673 por meio do espelho de focalização677. Deve-se notar que este sistema fornece alta eficiênciade coleta e uma disposição de detector compacta plana única.The reflected and refocused beam is again divided into the dichroic beam dissociator 675. Again the reflected beam is refocused to the bandpass / detector 672 assembly. The transmitted beam goes to the filter / detector assembly. 671. The beam transmitted by the beam dissociator 682 is refocused by the focusing mirror 683, and divided by the defect dissociator 678. As with the other two channels, the beam goes to the filter / detector assembly 674, or to the filter / detector assembly. 673 by means of the focusing mirror 677. It should be noted that this system provides high collection efficiency and a unique flat compact detector arrangement.

A figura 25 é o diagrama esquemático de um sistemaótico tendo uma configuração serpenteada. A arquitetura"serpenteada" é similar à disposição linear, exceto que osespelhos de focalização 691-694 são adicionados a cada ca-nal. A divisão inicial é feita pelo dissociador de feixe di-cróico 681, seguida pelos dissociadores de feixe 682 e 683,e o espelho 684. Os espelhos de focalização podem ser esfé-ricos, mas espelhos anesféricos promovem uma melhoria signi-ficativa na eficiência de coleta. Em uma modalidade exemplarda presente invenção, os espelhos são feitos em uma únicagrande moldagem. Os conjuntos de filtro/detector 685, 686,687 e 688 consistem de um filtro passa-banda estreito e de-tector, os mesmos tais como nas outras modalidades descritasanteriormente.Figure 25 is a schematic diagram of a systemic having a serpentine configuration. The "serpentine" architecture is similar to the linear arrangement except that the focusing mirrors 691-694 are added to each channel. The initial division is done by the dichroic beam dissociator 681, followed by the beam dissociators 682 and 683, and the mirror 684. Focusing mirrors may be spherical, but aspherical mirrors promote a significant improvement in the efficiency of collect. In an exemplary embodiment of the present invention, the mirrors are made in a single large molding. The filter / detector assemblies 685, 686,687 and 688 consist of a narrowband and detector filter, the same as in the other embodiments described above.

A figura 26 é o diagrama esquemático de um sistemaótico tendo uma configuração de túnel. A energia infraverme-lha pode ser distribuída para uma disposição planar de de-tectores em um modo diferente. A energia proveniente da fon-te 698 pode ser dirigida para dentro de um tubo 696 pelo es-pelho 699, ou para o que pode ser denominado de um túnel ó-tico. Se um interior 695 do tubo for um espelho, e se o tubofor longo o suficiente (da ordem de dez vezes o diâmetro), aenergia na extremidade do tubo será bem misturada, de formageométrica. Ou seja, qualquer estrutura no feixe de entrada,por exemplo, por causa de uma imperfeição na via aérea, ouuma gota de liquido em uma janela de via aérea, não será de-tectável na saída (embora o nível de energia total possa serbaixo). De forma similar, se o feixe de entrada não estiverexatamente no lugar certo, ou no ângulo certo, não existiráessencialmente nenhum efeito na saída.Figure 26 is a schematic diagram of a systemic having a tunnel configuration. Infrared energy can be distributed to a planar array of detectors in a different mode. Energy from the source 698 may be directed into a tube 696 by the holder 699, or what may be termed an optical tunnel. If an interior 695 of the tube is a mirror, and if the tubofor is long enough (on the order of ten times the diameter), the energy at the end of the tube will be well mixed, formageometric. That is, any structure in the incoming beam, for example because of an airway imperfection, or a drop of liquid in an airway window, will not be detectable at the exit (although the total energy level may be low). . Similarly, if the input beam is not exactly at the right place, or at the right angle, there is essentially no effect on the output.

A idéia desta modalidade é colocar uma disposiçãoplanar 697 de filtros passa-banda estreitos e detectores as-sociados na saída. A ação do túnel distribuirá a energia si-metricamente para os detectores. Deve-se notar que a energiana saída é radialmente simétrica, mas não uniforme sobre aárea. 0 sistema tal como descrito não é eficiente, por causade a saída de tubo ser circular, embora a disposição sejaquadrangular (para quatro detectores), e adicionalmente, aárea de cada detector ser uma fração da área de saída total.The idea of this embodiment is to place a planar arrangement 697 of narrow bandpass filters and associated detectors at the output. The tunnel action will distribute the energy symmetrically to the detectors. It should be noted that the energy output is radially symmetrical but not uniform over the area. The system as described is not efficient because the pipe outlet is circular, although the arrangement is square (for four detectors), and additionally the area of each detector is a fraction of the total outlet area.

Esta perda na eficiência pode ser aliviada pela execução dotubo quadrado para casar com a disposição de detector, oualternativamente, um conjunto de funis pode ser colocado nasaída. Estes funis, como um grupo, aceitariam toda a energiaproveniente do tubo, a dividiria de múltiplas maneiras paracasar com a quantidade de canais, e concentraria a energiaabaixo do tamanho de detector. Na figura, o lado do tubo (edo espelho de fonte) foi cortado para ilustração. 0 plano dedetector não mostra a disposição.A figura 27 é uma vista lateral de uma modalidadede um sistema ótico de quatro canais 700 disposto em umaconfiguração linear em um substrato 705. A radiação infra-vermelha entra no detector/conjunto ótico 700 ao primeiroatravessar a lente 710. A radiação infravermelha é então di-vidida e refletida sucessivamente pelos dissociadores defeixe 743, 753 e 763. A radiação infravermelha transmitidaatravessa os filtros 740, 750 e 760 antes dos detectores745, 755 e 765, respectivamente. A radiação infravermelharemanescente que atravessa o dissociador de feixe 763 é re-fletida pelo espelho de focalização 720 através do filtro770 e para o detector 775. Os aquecedores 735 e 730 servempara manter o bloco de detector 780 em uma temperatura cons-tante.This loss in efficiency may be alleviated by running the square tube to match the detector arrangement, or alternatively, a set of funnels may be placed in the outlet. These funnels, as a group, would accept all the energy from the pipe, split it in multiple ways to match the number of channels, and concentrate the energy below the detector size. In the figure, the side of the tube (and the source mirror) has been cut for illustration. The detector plane does not show the arrangement. Figure 27 is a side view of a four channel optical system 700 arrangement arranged in a linear configuration on a substrate 705. Infrared radiation enters the detector / optical assembly 700 upon first passing through the lens. 710. Infrared radiation is then divided and reflected successively by defect dissociators 743, 753, and 763. Infrared radiation transmitted through filters 740, 750, and 760 before detectors 745, 755, and 765, respectively. The remaining infrared radiation passing through the beam splitter 763 is reflected by the focusing mirror 720 through the filter 770 and to the detector 775. Heaters 735 and 730 serve to keep the detector block 780 at a constant temperature.

Nas modalidades descritas anteriormente, conjuntosde detector do tipo absorção múltipla são fornecidos paradetectar mais de um constituinte de gás no gás fluindo nacélula de tirar amostra. Deve ser entendido que a presenteinvenção também considera fornecer múltiplos gases para otipo de resfriamento de luminescência dos detectores de gás,tanto sozinhos quanto em combinação com o tipo de absorçãodos detectores. 0 tipo de resfriamento de luminescência múl-tiplo dos detectores de gás necessitaria de múltiplas fon-tes, detectores, com filtros e múltiplos químicos no subs-trato do adaptador de passagem de ar.In the embodiments described above, multiple absorption type detector assemblies are provided for detecting more than one gas constituent in the gas flowing in the sample cell. It should be understood that the present invention also considers providing multiple gases for the luminescence cooling type of the gas detectors, either alone or in combination with the type of detector absorption. The type of multiple luminescence cooling of the gas detectors would require multiple sources, detectors, filters and multiple chemicals in the airway adapter substrate.

A figura 28 é uma vista explodida em perspectivado conjunto ótico de sistema de medição de gás 240 e da pla-ca de circuito de medição de resfriamento de luminescência235 com o suporte 232. 0 filtro de detector 233 está mostra-do na figura 29 removido do sistema ótico de resfriamento deluminescência 236, o qual está montado na placa de circuitode medição de resfriamento de luminescência 235. A placa decircuito de medição de resfriamento de luminescência 235 in-clui o conjunto de circuitos para acionar a fonte de excita-ção 243 e medir a resposta com os detectores 238 e 239 usan-do técnicas de detecção conhecidas.Figure 28 is an exploded view in perspective optical assembly of gas metering system 240 and luminescence cooling metering circuit board 235 with holder 232. Detector filter 233 is shown in Figure 29 removed from luminescence optical cooling system 236, which is mounted on the luminescence cooling metering circuit board 235. Luminescence cooling metering board 235 includes the circuitry to drive excitation source 243 and measure the response with detectors 238 and 239 using known detection techniques.

A figura 2 9 é uma vista explodida em perspectivada placa de circuito de medição de resfriamento de lumines-cência. O sistema ótico de resfriamento de luminescência 236exemplar inclui a fonte de excitação 243, os detectores 238e 239 posicionados em cada lado da fonte de excitação 243, ofiltro de detector 233, o filtro de fonte de excitação op-cional 241, e o protetor 234. Todos são dispostos no mesmoplano permitindo que tamanho e peso sejam reduzidos. Umafonte de excitação exemplar consiste de um diodo emissor deluz verde. A fonte de excitação 243 e os detectores 238 e239 são separados uns dos outros por proteção elétrica efiltros óticos. Um detector exemplar consiste de um fotodio-do. Deve ser entendido que a presente invenção considerafornecer um anel de fotodetectores circundando ou circundan-do parcialmente a fonte 243. Este anel pode ser um único de-tector ou uma pluralidade de detectores e pode ter qualquerpadrão adequado, tal como circular, quadrangular, triangu-lar, retangular, etc.29 is an exploded view in perspective luminescence cooling metering circuit board. The exemplary luminescence optics 236 includes excitation source 243, detectors 238 and 239 positioned on either side of excitation source 243, detector filter 233, optional excitation source filter 241, and shield 234. All are arranged in the same plane allowing size and weight to be reduced. An exemplary excitation source consists of a green light emitting diode. The excitation source 243 and detectors 238 and 239 are separated from each other by electrical protection and optical filters. An exemplary detector consists of a photodiode. It is to be understood that the present invention envisages providing a photodetector ring surrounding or partially surrounding source 243. This ring may be a single detector or a plurality of detectors and may have any suitable pattern, such as circular, quadrangular, triple-spaced. home, rectangular, etc.

O filtro de detector 233, na modalidade exemplar,é uma estrutura de filtro retangular com uma abertura 229através da qual a radiação proveniente da fonte de excitaçãoé emitida. As propriedades óticas do filtro de detector sãode maneira tal que os comprimentos de onda da radiação rela-cionada ao resfriamento de luminescência da película de de-tecção/químico em resposta ao contato com o gás ou gases aser medidos são substancialmente transmitidos através dofiltro e a radiação não relacionada a essa interação não ésubstancialmente transmitida através do filtro. Os filtrosde detectores podem ser de passa-banda, passa alta, passabaixa, ou qualquer outro tipo de filtro conhecido na técni-ca. Além do mais, um filtro de fonte de excitação opcional241 pode ser usado para limitar a emissão de radiação forados comprimentos de onda de radiação para os quais a pelícu-la de detecção é excitada, impedindo assim que comprimentosde onda indesejáveis alcancem a película de detecção.Detector filter 233 in the exemplary embodiment is a rectangular filter structure with an aperture 229 through which radiation from the excitation source is emitted. The optical properties of the detector filter are such that the wavelengths of radiation related to the cooling of the detection / chemical film in response to contact with the measured gas or gases are substantially transmitted through the filter and Radiation unrelated to this interaction is not substantially transmitted through the filter. Detector filters can be bandpass, highpass, lowpass, or any other type of filter known in the art. In addition, an optional excitation source filter241 may be used to limit radiation emission for radiation wavelengths for which the detection film is excited, thus preventing undesirable wavelengths from reaching the detection film.

A película de detecção que é sensível a um gás deinteresse é preferivelmente disposta em um plano que é para-lelo ao dito primeiro plano do sistema ótico de resfriamentode luminescência 236 exemplar, e deslocado dele. Para mini-mizar interação indesejável entre a fonte de excitação e osdetectores, o protetor 234 é colocado em volta da fonte deexcitação. A superfície interna do protetor 234 na modalida-de exemplar é substancialmente refletiva para a radiação e-mitida pela fonte de excitação, servindo assim a dois propó-sitos. Isto permite que ela redirecione a luz estranha devolta na direção da película de detecção melhorando a efici-ência do sistema. Adicionalmente, fontes de excitação, taiscomo LEDs, emitem luz em um ângulo maior do que aquele sub-entendido pela película de detecção. A forma do protetor épreferivelmente projetada para bloquear a luz para que elanão alcance os detectores diretamente e influencie a mediçãode luminescência.The detection film which is sensitive to a gas of interest is preferably arranged in a plane that is parallel to said foreground of the exemplary luminescence optics 236, and displaced therefrom. To minimize undesirable interaction between the excitation source and the detectors, shield 234 is placed around the excitation source. The inner surface of shield 234 in exemplary mode is substantially reflective of the radiation mitigated by the excitation source, thus serving two purposes. This allows it to redirect strange light back toward the detection film, improving system efficiency. Additionally, excitation sources, such as LEDs, emit light at a greater angle than that understood by the detection film. The shape of the shield is preferably designed to block light so that it does not reach the detectors directly and influence luminescence measurement.

Na modalidade exemplar mostrada, a radiação emiti-da pela fonte de excitação 243 é transmitida através do fil-tro 241 e através da janela convexa 247 e é incidente na pe-lícula de detecção. Com base na concentração de oxigênio, apelícula de detecção emite radiação em um comprimento de on-da diferente que é transmitida de volta através da janela247 e filtrada pelo filtro de detector 233 e medida pelosdois detectores dispostos dentro do filtro de detector 233.In the exemplary embodiment shown, the radiation emitted by the excitation source 243 is transmitted through the filter 241 and through the convex window 247 and is incident on the detection film. Based on the oxygen concentration, the detection plate emits radiation at a different wave length that is transmitted back through the window 247 and filtered by the detector filter 233 and measured by the two detectors disposed within the detector filter 233.

Adicionalmente, uma camada de casamento de índice(não mostrada) pode ser posicionada opcionalmente entre osdetectores e o filtro de detector para minimizar perda re-fletiva. A radiação proveniente da película de detecção éemitida em todas as direções e somente uma pequena fração daradiação emitida é direcionada paras os detectores. Por cau-sa das reflexões Fresnel, esta radiação é adicionalmente a-tenuada em cada interface ao longo do caminho ótico. Assim,preencher as folgas de ar com um material, tal como um mate-rial de casamento de índice, permite que esta perda refleti-va seja minimizada.Additionally, an index matching layer (not shown) may optionally be positioned between the detectors and the detector filter to minimize reflective loss. Radiation from the detection film is emitted in all directions and only a small fraction of the emitted radiation is directed to the detectors. Because of Fresnel reflections, this radiation is further enhanced at each interface along the optical path. Thus, filling the air gaps with a material, such as an index matching material, allows this reflective loss to be minimized.

O circuito flexível de aquecedor 245 é interligadoeletricamente com a placa de circuito de medição de resfria-mento de luminescência 235 tal como observado anteriormente.Controle ou compensação de temperatura é exigido por causada quantidade de luminescência emitida pela película de de-tecção ser influenciada pela temperatura. Para manter umatemperatura constante na película, o aquecedor de janela 245se comunica termicamente com o lado plano da janela 247 queconvencionalmente é safira. Este aquecedor conserva a janela247 em uma temperatura constante que por sua vez mantém atemperatura da película de detecção. 0 aquecedor de janela245 é projetado em uma forma de anel para permanecer fora docaminho ótico. A janela 247 é convexa em vez de plana paramelhorar o contato térmico com a película de detecção. 0contato preciso entre estes dois componentes e o perfil cur-vado também têm o efeito de melhorar a quantidade de luztransmitida por meio da película de detecção e de volta nadireção dos detectores. Tal como observado anteriormente,uma modalidade exemplar de um sistema ótico de resfriamentode luminescência 236 adequado para uso na presente invençãoé revelado no pedido 451.The flexible heater circuit 245 is electrically interconnected with the luminescence cooling measurement circuit board 235 as noted earlier. Temperature control or compensation is required because the amount of luminescence emitted by the detection film is influenced by temperature. . To maintain a constant temperature in the film, the window heater 245 communicates thermally with the flat side of the window 247 which is conventionally sapphire. This heater keeps the window 247 at a constant temperature which in turn maintains the temperature of the detection film. The window heater245 is designed in a ring shape to stay out of the optical path. Window 247 is convex rather than flat to improve thermal contact with the detection film. The precise contact between these two components and the curved profile also has the effect of improving the amount of light transmitted through the detection film and back of the detectors. As noted above, an exemplary embodiment of a luminescence optical cooling system 236 suitable for use in the present invention is disclosed in application 451.

Deve ser entendido que o recurso de resfriamentode luminescência da presente invenção e o recurso de absor-ção da presente invenção podem ser usados sozinhos ou emcombinação e igualmente em uma configuração de corrente lateral.It should be understood that the luminescence cooling feature of the present invention and the absorption feature of the present invention may be used alone or in combination and also in a side current configuration.

Diversas estruturas alternativas para a invençãosão atualmente consideradas. Por exemplo, a presente inven-ção considera usar uma lente prismática ou lente anesféricana frente da fonte de excitação para distribuir luz mais u-niformemente sobre a película de detecção. Também é conside-rado trocar a posição da fonte de excitação e dos detecto-res, isto é, usar um único grande detector que seja circun-dado por duas ou mais fontes de excitação. A presente inven-ção considerou adicionalmente angular ou inclinar os detec-tores de maneira que a face de detector seja substancialmen-te perpendicular à radiação emitida pelo material de Iumi-nescência para melhorar eficiência de detecção.Several alternative structures for the invention are currently considered. For example, the present invention contemplates using a prismatic lens or aspherical lens in front of the excitation source to distribute light more evenly over the detection film. It is also considered to change the position of the excitation source and detectors, that is, to use a single large detector that is surrounded by two or more excitation sources. The present invention has further considered or angled the detectors so that the detector face is substantially perpendicular to the radiation emitted by the luminescent material to improve detection efficiency.

A presente invenção também considera fornecer omostrador 800 (ver a figura 3) no alojamento do sistema demedição de gás. O mostrador pode ser qualquer mostrador ade-quado, tal como um LED, OLEDs, LCD, etc. Fornecer um mostra-dor no alojamento do sistema de medição de gás permite que oclinico ou outro usuário visualize avisos ou mensagens con-sultivas, formas de onda, tendências, e outra informaçãopertinente diretamente da unidade próxima do paciente, semter que reposicionar as unidades propriamente ditas para veruma tela de monitoramento convencional, o que é tipicamentenecessário por causa de em um sistema convencional a tela demonitoramento ficar freqüentemente diversos pés (metros) pa-ra longe do paciente. Isto seria de particular importânciadurante um evento clinico adverso que exigiria a atenção e aresposta imediatas do clinico.The present invention also contemplates providing the display 800 (see Figure 3) in the gas metering system housing. The display can be any suitable display, such as an LED, OLEDs, LCD, etc. Providing a display in the gas metering housing allows the clinician or other user to view warnings or advisory messages, waveforms, trends, and other pertinent information directly from the patient's next unit, without repositioning the units themselves. to see a conventional monitoring screen, which is typically necessary because in a conventional system the monitoring screen is often several feet (meters) away from the patient. This would be of particular importance during an adverse clinical event that would require immediate attention and response from the clinician.

Embora a invenção tenha sido descrita detalhada-mente com o propósito de ilustração com base no que é atual-mente considerado ser as modalidades mais práticas e prefe-ridas, deve ser entendido que tal detalhamento é unicamentepara aquele propósito e que a invenção não é limitada às mo-dalidades reveladas, mas, ao contrário, pretende abrangermodificações e arranjos equivalentes que estejam dentro doespirito e escopo das reivindicações anexas. Por exemplo,deve ser entendido que a presente invenção considera que,para a extensão possível, um ou mais recursos de qualquermodalidade podem ser combinados com um ou mais recursos dequalquer outra modalidade.Although the invention has been described in detail for the purpose of illustration based on what is now considered to be the most practical and preferred embodiments, it should be understood that such detailing is solely for that purpose and that the invention is not limited. to the disclosed embodiments, but rather is intended to encompass equivalent modifications and arrangements within the scope and scope of the appended claims. For example, it should be understood that the present invention considers that, to the possible extent, one or more features of any modality may be combined with one or more features of any other embodiment.

Claims (10)

1. Sistema de medição de gás (100), CARACTERIZADOpor compreender:(a) um alojamento (250) adaptado para ser montadoem um adaptador de passagem de ar;(b) um conjunto de medição de gás de resfriamentode luminescência (236) disposto no alojamento, compreendendo:(1) uma fonte (243) disposta em um primeiro plano, e(2) pelo menos um detector (238, 239) também dis-posto no primeiro plano,(c) um filtro (233) sobre o detector, onde o fil-tro passa por comprimentos de onda de radiação relacionadosa resfriamento de luminescência e substancialmente bloqueiaoutros comprimentos de onda; e(d) um protetor ótico (234) disposto em torno depelo menos uma parte da fonte.1. Gas metering system (100), characterized in that it comprises: (a) a housing (250) adapted to be fitted with an airway adapter, (b) a luminescent cooling gas metering assembly (236) disposed in housing, comprising: (1) a source (243) arranged in the foreground, and (2) at least one detector (238, 239) also arranged in the foreground, (c) a filter (233) over the detector , where the filter passes through radiation wavelengths related to luminescence cooling and substantially blocks other wavelengths; and (d) an optical shield (234) disposed around at least a portion of the source. 2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que o pelo menos um detector édisposto próximo à fonte.System according to claim 1, characterized in that the at least one detector is arranged near the source. 3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que o pelo menos um detector in-clui uma pluralidade de detectores.System according to claim 1, characterized in that the at least one detector includes a plurality of detectors. 4. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que o pelo menos um detector in-clui um primeiro detector disposto em um primeiro lado dafonte, e um segundo detector disposto em um segundo lado dafonte.System according to claim 1, characterized in that the at least one detector includes a first detector disposed on a first side of the source, and a second detector disposed on a second side of the source. 5. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que o alojamento é geralmente emformato de U.System according to claim 1, characterized in that the housing is generally U-shaped. 6. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO adicionalmente por compreender um processador(510) disposto no alojamento, onde o processador é.programa-do para medir um constituinte de gás de um fluxo de gás noadaptador de passagem de ar com base em uma saida do detector.A system according to claim 1, further comprising a processor (510) disposed in the housing, wherein the processor is programmed to measure a gas constituent of a gas flow in the airflow-based adapter. at a detector output. 7. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO adicionalmente por compreender um conjunto demedição de absorção infra-vermelho (240) disposto no aloja-mento .A system according to claim 1, further characterized by comprising an infrared absorption measuring assembly (240) arranged in the housing. 8. Sistema, de acordo com a reivindicação 7,CARACTERIZADO pelo fato de que o alojamento possui uma con-figuração geralmente em formato de U possuindo uma primeiraperna e uma segunda perna, onde o conjunto de medição de gásde absorção infra-vermelho compreende um conjunto de fontedisposto na primeira perna e um conjunto de detector dispos-to na segunda perna, e onde o conjunto de medição de gás deresfriamento de luminescência é disposto no alojamento entrea primeira perna e a segunda perna.A system according to claim 7, characterized in that the housing has a generally U-shaped configuration having a first leg and a second leg, wherein the infrared absorption gas metering set comprises a set. of the first leg and a detector assembly disposed on the second leg, and wherein the luminescent cooling gas metering assembly is disposed in the housing between the first leg and the second leg. 9. Sistema, de acordo com a reivindicação 7,CARACTERIZADO pelo fato de que o conjunto de medição de gásde resfriamento de luminescência inclui uma película de de-tecção em comunicação com o fluxo de gás no conduto.A system according to claim 7, characterized in that the luminescence cooling gas metering assembly includes a detection film in communication with the gas flow in the conduit. 10. Sistema, de acordo com a reivindicação 9,CARACTERIZADO pelo fato de que a película de detecção é dis-posta sobre o adaptador de passagem de ar.System according to claim 9, characterized in that the sensing film is disposed on the air passage adapter.
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