CN116507904A - 固态光谱仪 - Google Patents

固态光谱仪 Download PDF

Info

Publication number
CN116507904A
CN116507904A CN202180051899.8A CN202180051899A CN116507904A CN 116507904 A CN116507904 A CN 116507904A CN 202180051899 A CN202180051899 A CN 202180051899A CN 116507904 A CN116507904 A CN 116507904A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
light beam
sensing system
gas
sample chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202180051899.8A
Other languages
English (en)
Inventor
B·莱诺曼底
A·福斯隆德
B·丹维尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Masimo Sweden AB
Original Assignee
Masimo Sweden AB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Masimo Sweden AB filed Critical Masimo Sweden AB
Publication of CN116507904A publication Critical patent/CN116507904A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/314—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry with comparison of measurements at specific and non-specific wavelengths
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/3504—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing gases, e.g. multi-gas analysis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • A61B5/0075—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence by spectroscopy, i.e. measuring spectra, e.g. Raman spectroscopy, infrared absorption spectroscopy
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/08—Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs
    • A61B5/082—Evaluation by breath analysis, e.g. determination of the chemical composition of exhaled breath
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/74—Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means
    • A61B5/742—Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means using visual displays
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02—Details
    • G01J3/0205—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
    • G01J3/0208—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows using focussing or collimating elements, e.g. lenses or mirrors; performing aberration correction
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02—Details
    • G01J3/0205—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
    • G01J3/0229—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows using masks, aperture plates, spatial light modulators or spatial filters, e.g. reflective filters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/483—Physical analysis of biological material
    • G01N33/497—Physical analysis of biological material of gaseous biological material, e.g. breath
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2560/00—Constructional details of operational features of apparatus; Accessories for medical measuring apparatus
    • A61B2560/04—Constructional details of apparatus
    • A61B2560/0443—Modular apparatus
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/02—Details of sensors specially adapted for in-vivo measurements
    • A61B2562/0233—Special features of optical sensors or probes classified in A61B5/00
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02—Details
    • G01J3/0264—Electrical interface; User interface
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/314—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry with comparison of measurements at specific and non-specific wavelengths
    • G01N2021/3166—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry with comparison of measurements at specific and non-specific wavelengths using separate detectors and filters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/59—Transmissivity
    • G01N21/61—Non-dispersive gas analysers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
    • G01N33/0036—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
    • G01N33/004—CO or CO2

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)

Abstract

一种用于检测目标气体分子的固态气体光谱仪。发射器生成具有在目标分子的一个或多个吸收带之内和之外二者的波长的光。由发射器提供的光穿过气道适配器。反射分束器将透射通过气道适配器的光分成两个会聚光束，每束聚焦在光检测器上。由拒绝具有在目标分子的一个或多个吸收带内的波长的光的滤波器覆盖的光检测器中的一个光检测器用作感测检测器。可能被也可能不被滤波器覆盖的另一个光检测器用作参考检测器。基于使用从参考和感测检测器接收的信号生成的差分信号来估计气体样品中的目标气体分子的浓度。

Description

固态光谱仪
通过引用并入任何优先权申请
根据37CFR 1.57，在与本申请一起提交的申请数据表中确定外国或国内优先权要求的任何和所有申请通过引用并入本文。
技术领域
本公开涉及用于监测患者呼吸系统和健康的气体光谱仪和气体分析仪，包括二氧化碳分析仪和可用于监测患者呼吸气体的其它装置。
背景技术
气体样品或气流中目标气体分子的检测和量化对于包括但不限于医疗诊断、环境监测、国土安全、工业监测、农业监测等的多种应用来说是关键的。提供高水平的选择性、灵敏度、小尺寸、可靠性和低成本制造是所有这些应用中使用的气体传感器的非常需要的特征。在各种感测模式(例如，电化学、光化学、光学等)中，使用气体分子的独特光谱指纹来测量其浓度的光谱技术以其选择性、低功耗和可靠性而著称。光谱气体检测利用了这样一个事实，即每个气体分子都吸收特定且独特的一组波段的光。这样，通过监测透射通过气体样品的电磁功率在目标气体分子的吸收波段内的变化，可以确定气体样品中目标气体分子的浓度。
在呼吸护理中，通常需要分析和监测患者呼出和/或吸入呼吸气体的成分。呼吸气体分析最常用的方法之一是称为非色散光谱法的光谱方法。非色散光谱法能够在不使用色散元件(例如，棱镜、衍射光栅等)的情况下检测和量化指定的目标气体分子，以将宽带光分离成与目标气体分子的吸收波段相关联的一个或多个波段。对于大多数气体，这些吸收波段位于红外(IR)光谱区域内(例如，近红外、中红外或远红外)。如本文所用的非色散红外(NDIR)光谱涵盖其本领域技术人员已知的广义普通含义，其包括使用非色散光谱法基于它们的IR吸收波段来检测目标分子(例如，气体分子)。
NDIR传感器和光谱仪可用于直接测量患者呼吸回路中目标气体分子浓度的主流或侧流气体分析仪。CO2是最相关的呼吸气体之一，监测其浓度(例如，在呼出的空气中)可用于护理正在接受麻醉或机械通气的危重病人以及急救护理。例如，呼气末CO2的测量可以提供有用的信息，诸如关于CO2产生、肺部(肺)灌注、肺泡通气、呼吸模式和从麻醉呼吸回路或呼吸机中消除CO2的信息。如本文所用，二氧化碳分析仪涵盖本领域技术人员已知的其广泛的普通含义，其至少包括监测呼吸气体中CO2的浓度或分压并提供关于CO2呼出和呼吸频率的实时信息，其可用于快速可靠地评估患者的通气、循环和代谢功能。因此，二氧化碳分析仪在医院和其它医疗机构中用于监测患者的呼吸系统、肺部灌注和新陈代谢的状况，并且最常用于重症监护和麻醉下的患者。
在一些情况下，NDIR传感器和光谱仪可用于侧流应用，其中样品气体从主气回路中取出，例如使用气泵，并提供给NDIR传感器或光谱仪用于分析。
NDIR传感器(例如，气体传感器)可用于范围广泛的非医疗应用以检测和测量气体分子的浓度。NDIR传感器的非医疗应用包括但不限于：工业应用、环境监测、国土安全和军事应用。例如，NDIR传感器可用于监测畜舍中某些气体分子的浓度、工业燃烧监测、汽车尾气排放监测、食品存储操作、公共场所中有害气体检测、战场化学制剂检测等。
发明内容
本文公开的系统是一种非色散(ND)固态气体光谱仪，用于检测气体分子，特别是主流气体分子，并实时监测某些呼吸气体(诸如二氧化碳)的水平。
所公开的主流气体光谱仪的一些实施例基于差分感测方案操作而不使用任何移动部件。光发射器生成具有在目标气体分子的一个或多个吸收波段之内和之外二者的波长的宽带光。在一些情况下，准直器将由发射器生成的光转换为准直光束或接近准直的光束(例如，发散角或会聚角小于或等于±5度或±10度)，该光束可以在与入射光束的传播方向不同的方向上传播。可以被准直的所得的光束穿过气道适配器，在该气道适配器中它与气流(例如，呼出的呼吸气体)相互作用。聚焦分束器将透射通过气道适配器的光束分成并聚焦成两个会聚光束，每束聚焦在来自一对光检测器的一个光检测器上，每个光检测器可以被光谱滤波器覆盖。每个光检测器生成与接收到的光功率成比例的输出电信号。在一些示例中，每个光检测器上的照射面积可以小于并且完全包含在光检测器的敏感面积中。在一些其它示例中，每个光检测器上的照射面积可以大于光检测器的敏感面积。覆盖该对光检测器中的第一光检测器的第一滤波器可以仅透射具有在目标气体分子的一个或多个吸收波段内的波长的光。覆盖该对光检测器中的第二光检测器的第二滤波器可以仅透射具有不包括在目标气体分子的任何吸收波段(也称为吸收带)中的波长的光。在一些其它示例中，第二滤波器可以仅比由第一滤波器透射的光的吸收率小10、103、106或109倍的吸收率透射被目标分子吸收的光。在存在第一光谱滤波器(本文称为感测滤波器)的情况下，第一光检测器的输出用作感测信号。因此，由感测滤波器覆盖的第一光检测器被称为感测检测器。可能被或可能未被参考滤波器覆盖的第二光检测器的输出用作参考信号。因此，第二光检测器被称为参考检测器。与光束相互作用的气流的部分中的目标气体浓度可以通过测量或计算测量的参考信号和感测信号之间的差值或比率来估计。在一些示例中，目标气体的浓度可以通过计算测量的参考信号和感测信号的更复杂的函数来估计。
在一些示例中，信号处理模块可以使用测量的参考信号和感测信号生成差分信号，其中该差分信号可以与参考信号和感测信号的差值、比率或更复杂的函数成比例。在一些此类示例中，差分信号可用于估计与光束相互作用的气流部分中目标气体分子的浓度。
在一些示例中，差分信号可以随着气道适配器中目标气体分子的浓度增加而单调减少或单调增加。
根据本公开的主流气体光谱仪的三个显著优点可以是：1)单个组件将透射通过气体样品的光束分开并且还将所得的光束中的每一个聚焦在光检测器上。2)透射通过气体样品的光束在其整个横截面上被分开。3)将透射光束分开后所得的每个光束的大部分能量(例如，大于90％、大于80％、或大于70％)可以聚焦在光检测器的敏感面积上。
在一些示例中，光发射器可以是低成本的热发射器(例如，真空外壳中的钨丝灯)。在一些其它示例中，光发射器可以是半导体光学元件(例如，半导体激光器或发光二极管(LED))。在另一示例中，发射器可以是生成具有在目标分子的一个或多个吸收波段内的波长的光的任何光发射器。
在一些示例中，透射光束在被聚焦分束器分开之前穿过初级滤波器。在一些此类示例中，可能不需要参考光检测器上的参考滤波器来生成可用于估计目标气体分子的浓度的参考信号。
在一些示例中，在气道适配器中不存在目标分子的情况下，从聚焦分束器射出的两个光束可以携带几乎相同量的光功率(例如，两个光束之间的光功率差可以是5％、10％、20％或30％)。
在一些示例中，从聚焦分束器射出的两个光束携带的总光功率可以大于入射在聚焦分束器上的光功率的50％、70％或90％。
在一些示例中，聚焦分束器可以是反射光学元件。
在一些示例中，聚焦分束器可以是分段反射镜。
在一些此类示例中，聚焦分束器可以是包括两组椭圆抛物面反射表面的分段反射分束器。
在一些示例中，聚焦分束器可以是折射光学元件。
在一些示例中，准直器可以是反射光学元件(例如，凹面镜，诸如离轴抛物面镜)。在一些其它示例中，准直器可以是折射光学元件(例如，正透镜)。
在一些示例中，准直器可以是折射光学元件(例如，正透镜)。
有利地，使用反射准直器和/或反射分束器可以使得能够折叠光谱仪内的光路的一部分并且因此减小光谱仪的大小。
在一些示例中，聚焦分束器单独或与准直器组合可以用作变形成像器，其将透射光束分成两个聚焦光束，每个聚焦光束照射检测器上的区域，该区域与透射光束的横截面形状(例如，非对称形状)相比具有不同的形状。在一些此类示例中，检测器上的照射面积可以具有圆形或方形。
在一些示例中，每个检测器上的照射区域的面积可以比检测器的敏感面积小一个裕度，该裕度大于与检测器的放置相关联的不确定性。
在一些示例中，聚焦分束器和/或准直器可以由低成本材料并且使用低成本和大批量制造工艺(例如，使用注射成型形成的塑料基板的金属涂层)形成。
在一些示例中，ND气体光谱仪可以是NDIR光谱仪。一些此类NDIR光谱仪可以设计和优化用于检测在1微米和12微米之间的光谱区域内(覆盖近红外和中红外以及远红外光谱区域)具有强吸收线的气体分子。
在一些示例中，固态气体光谱仪可以是主流的NDIR光谱仪，其可以实时监测和测量患者吸入和/或呼出的空气中的二氧化碳(CO2)浓度。
在一些其它示例中，固态气体光谱仪可用于监测和测量侧流应用中一种或多种目标气体分子的浓度，其中样品气体从主流中取出(例如，使用气泵)并提供给固态气体光谱仪。
在一些情况下，固态气体光谱仪可以监测和测量两种或更多种目标气体分子的浓度，例如，使用聚焦分束器，其将透射通过气体样品的光束分成三个或更多个聚焦光束，其中一个光束照射参考光检测器，而其它光束照射多个感测光检测器(例如，每个检测器被与目标分子之一相对应的光谱滤波器覆盖)。在这些情况下，与光束相互作用的气流的部分中每个目标气体分子的浓度可以通过计算由与目标气体分子相关联的感测检测器生成的测量参考信号和测量感测信号的差值、比率或其它函数来估计(例如，被滤波器覆盖的感测光检测器，该滤波器仅透射具有在目标分子的一个或多个吸收波段内的波长的光)。
本文描述了检测和测量样品或气流中一种或多种目标分子的浓度的固态气体光谱仪和感测系统的各种示例，诸如下面列举的示例：
示例1:一种被配置为分析气流中的成分的气体光谱仪，该光谱仪包括：
光发射器，其被配置为发射至少一个光束；
样品室，其适于支持从光发射器接收的光束与气流的相互作用；
第一光检测器；
第二光检测器；以及
分束器，其被配置为：
将透射通过样品室的光束分成第一光束和第二光束；
将第一光束聚焦在第一光检测器上；以及
将第二光束聚焦在第二光检测器上。
示例2：根据示例1所述的气体光谱仪，其中，光谱仪被配置为使用从第一光检测器接收的第一信号和从第二光检测器接收的第二信号来生成差分信号。
示例3：根据示例1和2中任一项所述的气体光谱仪，进一步包括准直器，该准直器被配置为将由所述光发射器生成的光束转换为在由分束器分开之前穿过所述样品室的准直光束。
示例4：根据示例3所述的气体光谱仪，其中，准直器为宽带准直器，其准直具有由光发射器发射的波长范围内的任何波长的光。
示例5：根据示例1至4中任一项所述的气体光谱仪，其中，光发射器被配置为发射包括目标气体分子的至少一个吸收波段的波长区间内的光。
示例6：根据示例1至5中任一项所述的气体光谱仪，其中，光发射器是宽带发射器。
示例7：根据示例1至6中任一项所述的气体光谱仪，其中，光发射器是热发射器。
示例8：根据示例1至7中任一项所述的气体光谱仪，其中，光发射器是钨丝灯。
示例9：根据示例5所述的气体光谱仪，其中，第一光检测器被第一滤波器覆盖。
示例10：根据示例9所述的气体光谱仪，其中，第一滤波器透射具有目标气体分子的吸收波段中的至少一个吸收波段内的波长的光。
示例11：根据示例10所述的气体光谱仪，其中，目标气体分子是二氧化碳分子。
示例12：根据示例11所述的气体光谱仪，其中，吸收波段位于4.2微米附近。
示例13：根据示例9至12中任一项所述的气体光谱仪，其中，第二光检测器被第二滤波器覆盖。
示例14：根据示例13所述的气体光谱仪，其中，第二滤波器透射具有不与目标气体分子的任何吸收波段重叠的波长的光。
示例15：根据示例2至14中任一项所述的气体光谱仪，其中，差分信号是第一信号和第二信号的线性或非线性函数。
示例16：根据示例2至13中任一项所述的气体光谱仪，其中，差分信号是第一信号与第二信号之间的比率。
示例17：根据示例11至16中任一项所述的气体光谱仪，其中，差分信号用于估计样品室中的二氧化碳分子的浓度。
示例18：根据示例3所述的气体光谱仪，其中，准直器为反射准直器。
示例19：根据示例18所述的气体光谱仪，其中，准直器为离轴抛物面镜。
示例20：根据示例1至19中任一项所述的气体光谱仪，进一步包括气道适配器，其中，气道适配器包括：
气体入口端口和气体出口端口；
样品室，其中，样品室被配置为支持沿着从所述入口端口到所述出口端口的纵向方向的气流；
入口窗口；以及
出口窗口，其允许光沿着与所述纵向方向垂直的横向方向透射通过样品室。
示例21：根据示例1至20中任一项所述的气体光谱仪，进一步包括对入射在分束器上的光进行滤波的初级滤波器。
示例22：根据示例1至21中任一项所述的气体光谱仪，其中，分束器是反射分束器。
示例23：根据示例22所述的气体光谱仪，其中，分束器是分段反射分束器。
示例24：根据示例23所述的气体光谱仪，其中，分段分束器为凹面分段反射分束器，包括两组椭圆抛物面反射表面。
示例25：根据示例1至24中任一项所述的气体光谱仪，其中，分束器是宽带分束器，该宽带分束器将具有在由光发射器发射的波长范围内的任何波长的光分开。
示例26：根据示例1至25中任一项所述的气体光谱仪，其中，在样品室中不存在气体分子的情况下，第一光束和第二光束携带相同量的光功率。
示例27：根据示例3至26中任一项所述的气体光谱仪，其中，准直器和分束器一起用作变形成像系统，其中，在每个光检测器上形成光发射器的辐射区域的变形图像。
示例28：根据示例1至27中任一项所述的气体光谱仪，其中，由第一光束或第二光束在每个光检测器上的照射区域的面积小于光检测器的敏感面积。
示例29：根据示例1至28中任一项所述的气体光谱仪，其中，每个光检测器的接收光功率大于由第一光束或第二光束携带的光功率之和的90％。
示例30：根据示例1至29中任一项所述的气体光谱仪，其中，气体光谱仪是NDIR光谱仪。
示例31：根据示例1至30中任一项所述的气体光谱仪，其中，光发射器、第一光检测器、第二光检测器、第一滤波器、第二滤波器和分束器被配置用于检测具有在1和12微米之间的光谱区域内(覆盖近红外和中红外光谱区域，以及部分远红外光谱区域)的强吸收线的气体分子。
示例32：根据示例1至31中任一项所述的气体光谱仪，其中，光谱仪的所有组件被优化用于实时测量患者吸入和/或呼出的空气中的二氧化碳分子的浓度。
示例33：一种被配置为分析气流中的成分的感测系统，该感测系统包括：
光发射器，其被配置为发射至少一个光束；
样品室，其适于支持从光发射器接收的光束与气流的相互作用；
第一光检测器；
第二光检测器；以及
分束器，其包括：
第一组反射表面，其被配置为将透射通过样品室的光束的第一部分重定向和聚焦在第一光检测器上；以及
第二组反射表面，其被配置为将从光发射器接收的光束的第二部分重定向和聚焦在第二光检测器上。
示例34：根据示例33所述的感测系统，其中，感测系统被配置为使用从第一光检测器接收的第一信号和从第二光检测器接收的第二信号来生成差分信号。
示例35：根据示例33和34中任一项所述的感测系统，其中，感测系统是光谱仪，该光谱仪被配置为基于气流中的分子的吸收波段检测分子。
示例36：根据示例33至35中任一项所述的感测系统，进一步包括准直器，该准直器被配置为将由所述光发射器生成的光束转换为穿过所述样品室的准直光束。
示例37：根据示例33至36中任一项所述的感测系统，其中，光发射器被配置为发射包括目标气体分子的至少一个吸收波段的波长区间内的光。
示例38：根据示例33至37中任一项所述的感测系统，其中，光发射器是热发射器。
示例39：根据示例33至38中任一项所述的感测系统，其中，第一组反射表面和第二组反射表面形成多个凹槽，并且多个反射表面中的一个反射表面具有抛物面形状。
示例40：根据示例37所述的感测系统，其中，第一光检测器被第一滤波器覆盖。
示例41：根据示例40所述的感测系统，其中，第一滤波器透射具有在目标气体分子的吸收波段中的至少一个吸收波段内的波长的光。
示例42：根据示例41所述的感测系统，其中，目标分子是二氧化碳分子。
示例43：根据示例42所述的感测系统，其中，吸收波段位于4.2微米附近。
示例44：根据示例40至43中任一项所述的感测系统，其中，第二光检测器被第二滤波器覆盖。
示例45：根据示例44所述的感测系统，其中，第二滤波器透射具有不与目标气体分子的任何吸收波段重叠的波长的光。
示例46：根据示例33至45中任一项所述的感测系统，其中，差分信号是第一信号和第二信号的线性或非线性函数。
示例47：根据示例42至46中任一项所述的感测系统，其中，差分信号可用于估计样品室中的二氧化碳分子的浓度。
示例48：根据示例40至45中任一项所述的感测系统，其中，在样品室中不存在目标气体分子的情况下，由光束的第一部分携带的功率与由光束的第二部分携带的功率之间的差值小于由光束携带的总功率的5％。
示例49：根据示例36至48中任一项所述的感测系统，其中，准直器和分束器一起用作变形成像系统，其中，在每个光检测器上形成光发射器的辐射区域的变形图像。
示例50：根据示例33至49中任一项所述的感测系统，其中，由光束的第一部分或光束的第二部分在每个光检测器上的照射区域的面积小于光检测器的敏感面积。
示例51：根据示例33至50中任一项所述的感测系统，进一步包括气道适配器，其中，气道适配器包括：
气体入口端口和气体出口端口；
样品室，其中，样品室被配置为支持沿着从所述入口端口到所述出口端口的纵向方向的气流；
入口窗口；以及
出口窗口，其允许光沿着与所述纵向方向垂直的横向方向透射通过样品室。
示例52：根据示例33至51中任一项所述的感测系统，其中，第一组反射表面和第二组反射表面形成凹分段反射器。
示例53：一种被配置为分析气流中的成分的感测系统，该感测系统包括：
光发射器，其被配置为发射至少一个光束；
样品室，其适于支持从光发射器接收的光束与气流的相互作用；
第一光检测器；
第二光检测器；以及
分束器，其包括第一多个反射表面和第二多个反射表面，其中，第一多个反射表面和第二多个反射表面形成多个凹槽，并且多个反射表面中的一个反射表面具有抛物面形状。
示例54：根据示例53所述的感测系统，其中，感测系统被配置为使用从第一光检测器接收的第一信号和从第二光检测器接收的第二信号生成差分信号。
示例55：根据示例53和54中任一项所述的感测系统，其中，第一多个反射表面被配置为将透射通过样品室的光束的第一部分重定向并聚焦在第一光检测器上；并且第二多个反射表面被配置为将透射通过样品室的光束的第二部分重定向和聚焦在第二光检测器上。
示例56：根据示例53至55中任一项所述的感测系统，其中，感测系统是光谱仪，该光谱仪被配置为基于气流中的分子的吸收波段来检测分子。
示例57：根据示例53至56中任一项所述的感测系统，进一步包括准直器，该准直器被配置为将由所述光发射器生成的光束转换为穿过所述样品室的准直光束。
示例58：根据示例53至57中任一项所述的感测系统，其中，光发射器被配置为发射包括目标气体分子的至少一个吸收波段的波长区间内的光。
示例59：根据示例53至58中任一项所述的感测系统，其中，光发射器是热发射器。
示例60：根据示例58所述的感测系统，其中，第一光检测器被第一滤波器覆盖。
示例61：根据示例60所述的感测系统，其中，第一滤波器透射具有在目标气体分子的吸收波段中的至少一个吸收波段内的波长的光。
示例62：根据示例61所述的感测系统，其中，目标气体分子是二氧化碳。
示例63：根据示例62所述的感测系统，其中，吸收波段位于4.2微米附近。
示例64：根据示例61至63中任一项所述的感测系统，其中，第二光检测器被第二滤波器覆盖。
示例65：根据示例64所述的感测系统，其中，第二滤波器透射具有不与目标气体分子的任何吸收波段重叠的波长的光。
示例66：根据示例53至65中任一项所述的感测系统，其中，差分信号是第一信号和第二信号的线性或非线性函数。
示例67：根据示例62至66中任一项所述的感测系统，其中，差分信号可用于估计样品室中二氧化碳分子的浓度。
示例68：根据示例60至65中任一项所述的感测系统，其中，在样品室中不存在目标气体分子的情况下，由光束的第一部分携带的功率与由光束的第二部分携带的功率之间的差值小于由光束携带的总功率的5％。
示例69：根据示例57至68中任一项所述的感测系统，其中，准直器和分束器一起用作变形成像系统，其中，在每个光检测器上形成光发射器的辐射区域的变形图像。
示例70：根据示例53至69中任一项所述的感测系统，其中，由光束的第一部分或光束的第二部分在每个光检测器上的照射区域的面积小于光检测器的敏感面积。
示例71：根据示例53至70中任一项所述的感测系统，进一步包括气道适配器，其中，气道适配器包括：
气体入口端口和气体出口端口；
样品室，其中，样品室被配置为支持沿着从所述入口端口到所述出口端口的纵向方向的气流；
入口窗口；以及
出口窗口，其允许光沿着与所述纵向方向垂直的横向方向透射通过样品室。
示例72：根据示例53至71中任一项所述的感测系统，其中，第一多个反射表面和第二多个反射表面形成凹分段反射器。
示例73：一种被配置为分析样品中的成分的感测系统，该感测系统包括：
光发射器，其被配置为发射至少一个光束；
样品室，其适于支持从光发射器接收的光束与样品的相互作用；
第一光检测器；
第二光检测器；以及
分段反射器，其包括：
第一组反射表面，其被配置为将透射通过样品室的光束的第一部分重定向和聚焦在第一光检测器上；以及
第二组反射表面，其被配置为将透射通过样品室的光束的第二部分重定向和聚焦在第二光检测器上。
示例74：根据示例73所述的感测系统，其中，感测系统被配置为使用从第一光检测器接收的第一信号和从第二光检测器接收的第二信号来生成差分信号。
示例75：根据示例73和74中任一项所述的感测系统，其中，感测系统是光谱仪，该光谱仪配置为基于样品中的分子的吸收波段检测分子。
示例76：根据示例73至75中任一项所述的感测系统，其中，差分信号可用于估计样品室中的目标分子的浓度。
示例77：根据示例73至76中任一项所述的感测系统，进一步包括准直器，该准直器被配置为将由所述光发射器生成的光束转换为穿过所述样品室的准直光束。
示例78：根据示例73和77中任一项所述的感测系统，其中，样品是气体样品。
示例79：根据示例73和76中任一项所述的感测系统，其中，样品是液体样品。
示例80：一种被配置为分析样品中的成分的感测系统，该感测系统包括：
光发射器，其被配置为发射至少一个光束；
样品室，其适于支持从光发射器接收的光束与样品的相互作用；
第一光检测器；
第二光检测器；以及
分束器，其包括：
第一组反射表面，其被配置为将透射通过样品室的光束的第一部分重定向并聚焦在第一光检测器上，以及
第二组反射表面，其被配置为将透射通过样品室的光束的第二部分重定向并聚焦在第二光检测器上，
其中，分束器不包括色散元件。
示例81：根据示例80所述的感测系统，其中，感测系统被配置为使用从第一光检测器接收的第一信号和从第二光检测器接收的第二信号来生成差分信号。
示例82：根据示例80和81中任一项所述的感测系统，其中，感测系统是光谱仪，该光谱仪被配置为基于样品中的分子的吸收波段来检测分子。
示例83：根据示例80至82中任一项所述的感测系统，其中，差分信号可用于估计样品室中的目标分子的浓度。
示例84：根据示例80至83中任一项所述的感测系统，进一步包括准直器，该准直器被配置为将由光发射器生成的光束转换为穿过样品室的准直光束。
示例85：根据示例80至84中任一项所述的感测系统，其中，样品是气体样品。
示例86：根据示例80至84中任一项所述的感测系统，其中，样品是液体样品。
示例87：一种被配置为分析样品中的成分的感测系统，该感测系统包括：
光发射器，其被配置为发射至少一个光束；
样品室，其适于支持从光发射器接收的光束与样品的相互作用；
第一光检测器；
第二光检测器；
第三光检测器；以及
分段反射器，其包括：
第一组反射表面，其被配置为将透射通过样品室的光束的第一部分重定向和聚焦在第一光检测器上；
第二组反射表面，其被配置为将透射通过样品室的光束的第二部分重定向和聚焦在第二光检测器上；以及
第三组反射表面，其被配置为将从光发射器接收的光束的第三部分重定向和聚焦在第三光检测器上。
示例88：根据示例87所述的感测系统，其中，感测系统被配置为使用从第一光检测器接收的第一信号和从第三光检测器接收的第三信号来生成第一差分信号，并且使用从第二光检测器接收的第二信号和从第三光检测器接收的第三信号来生成第二差分信号。
示例89：根据示例88所述的感测系统，其中，第一差分信号可用于估计样品室中的第一目标分子的浓度，并且第二差分信号可用于估计样品室中的第二目标分子的浓度。
示例90：根据示例87至89中任一项所述的感测系统，其中，第一光检测器被第一滤波器覆盖并且第二光检测器被第二滤波器覆盖。
示例91：根据示例90所述的感测系统，其中，第一滤波器透射具有在第一目标分子的吸收波段中的至少一个吸收波段内的波长的光，以及其中，第二滤波器透射具有在第二目标分子的吸收波段中的至少一个吸收波段内的波长的光。
示例92：根据示例91所述的感测系统，其中，第三光检测器被第三滤波器覆盖并且其中第三滤波器透射具有不与第一目标分子和第二目标分子的任何吸收波段重叠的波长的光。
示例93：根据示例87至92中任一项所述的感测系统，进一步包括准直器，该准直器被配置为将由所述光发射器生成的光束转换为穿过所述样品室的准直光束。
示例94：根据示例87至93中任一项所述的感测系统，其中，样品是气体样品。
示例95：根据示例87至93中任一项所述的感测系统，其中，样品是液体样品。
示例96：一种被配置为分析气流中的成分的感测系统，该感测系统包括：
光发射器，其被配置为发射至少一个光束；
样品室，其适于支持从光发射器接收的光束与气流的相互作用；
第一光检测器；
第二光检测器；以及
分束器，其包括：
透镜，其被配置为将透射通过样品室的光束转换为会聚光束；
以及
分束器，其被配置为接收会聚光束，将会聚光束的第一部分重定向到第一光检测器上；并且将会聚光束的第二部分重定向到第二光检测器上。
示例97：一种被配置为分析气流中的成分的感测系统，该感测系统包括：
光发射器，其被配置为发射至少一个光束；
样品室，其适于支持从光发射器接收的光束与气流的相互作用；
第一光检测器；
第二光检测器；以及
分束器，其包括波导，所述波导包括：
输入波导段，其被配置为接收透射通过样品室的光束，将光束的第一部分引导到第一输出波导段中，并且将光束的第二部分引导到第二输出波导段中；
其中，第一输出波导段的出口端口被对准以照射第一光检测器，
并且第二输出波导段的出口端口被对准以照射第二光检测器。
示例98：一种分析气流中成分的方法，该方法包括：
将由光发射器发射的光束透射通过气流；
将透射通过气流的光束的第一部分重定向并聚焦在第一光检测器上；
将透射通过气流的光束的第二部分重定向并聚焦在第二光检测器上；以及
基于从第一光检测器接收的第一信号和从第二光检测器接收的第二信号分析气流中的成分。
示例99：根据示例98所述的方法，进一步包括，通过连接到第一光检测器和第二光检测器的电子处理器：使用从第一光检测器接收的第一信号和从第二光检测器接收的第二信号生成差分信号.
示例100：根据示例98和99中任一项所述的方法，其中，分析气流中的成分包括基于气流中的分子的吸收波段检测分子。
示例101：根据示例98至100中任一项所述的方法，进一步包括在将光束透射通过所述样品室之前将由所述光发射器生成的光束转换成准直光束。
示例102：根据示例98至101中任一项所述的方法，其中，光发射器被配置为发射包括目标气体分子的至少一个吸收波段的波长区间内的光。
示例103：根据示例98至102中任一项所述的方法，其中，光发射器是热发射器。
示例104：根据示例98至103中任一项所述的方法，其中，重定向和聚焦光束的第一部分和第二部分包括将透射通过气流的光束反射离开凹分段反射器。
示例105：根据示例104所述的方法，其中，分段反射器包括第一组反射表面和第二组反射表面。
示例106：根据示例105所述的方法，其中，第一组反射表面和第二组反射表面形成多个凹槽，并且第一组反射表面或第二组反射表面的反射表面具有抛物面形状。
示例107：根据示例102至106中任一项所述的方法，其中，第一光检测器被第一滤波器覆盖。
示例108：根据示例107所述的方法，其中，第一滤波器透射具有在目标分子的吸收波段中的至少一个吸收波段内的波长的光。
示例109：根据示例108所述的方法，其中，目标分子是二氧化碳分子。
示例110：根据示例109所述的方法，其中，吸收波段位于4.2微米附近。
示例111：根据示例98至110中任一项所述的方法，其中，第二光检测器被第二滤波器覆盖。
示例112：根据示例111所述的方法，其中，第二滤波器透射具有不与目标分子的任何吸收波段重叠的波长的光。
示例113：根据示例99至112中任一项所述的方法，其中，差分信号是第一信号和第二信号的线性或非线性函数。
示例114：根据示例99至113中任一项所述的方法，其中，差分信号可用于估计气流中的二氧化碳分子的浓度。
示例115：根据示例102至112中任一项所述的方法，其中，在样品室中不存在目标气体分子的情况下，由光束的第一部分携带的功率与由光束的第二部分携带的功率之间的差值小于由光束携带的总功率的5％。
示例116：根据示例101至115中任一项所述的方法，其中，将由所述光发射器生成的光束转换成准直光束包括将光束反射离开离轴抛物面镜。
示例117：根据示例98至116中任一项所述的方法，其中，将光束的第一部分和第二部分重定向和聚焦在第一和第二光检测器上包括在每个光检测器上形成光发射器的辐射区域的变形图像。
示例118：根据示例98至117中任一项所述的方法，其中，由光束的第一部分或光束的第二部分在每个光检测器上的照射区域的面积小于光检测器的敏感面积。
示例119：根据示例98至118中任一项所述的方法，其中，气流由气道适配器的样品室支持，样品室被配置为能够使由光发射器发射的光束与气流相互作用。
示例120：根据示例119所述的方法，其中，气道适配器包括：
气体入口端口和气体出口端口；
入口窗口，以及
出口窗口，其允许光沿与纵向方向垂直的横向方向透射通过样品室；以及
其中，样品室被配置为支持沿着从所述入口端口到所述出口端口的纵向方向的气流。
示例121：一种分析样品中的成分的方法，该方法包括：
将由光发射器发射的光束透射通过样品室，该样品室适于支持从光发射器接收的光束与样品的相互作用；
将透射通过样品室的光束的第一部分重定向并聚焦在第一光检测器上；以及
将透射通过样品室的光束的第二部分重定向并聚焦在第二光检测器上；
基于由第一光检测器生成的第一信号和由第二光检测器生成的第二信号分析样品中的成分。
示例122：根据示例121所述的方法，进一步包括，通过连接到第一光检测器和第二光检测器的电子处理器：使用从第一光检测器接收的第一信号和从第二光检测器接收的第二信号生成差分信号。
示例123：根据示例121和122中任一项所述的方法，其中，分析样品中的成分包括基于样品中的分子的吸收波段检测分子。
示例124：根据示例121至123中任一项所述的方法，进一步包括在将光束透射通过所述样品室之前将由所述光发射器生成的光束转换成准直光束。
示例125：根据示例121至124中任一项所述的方法，其中，光发射器被配置为发射包括目标分子的至少一个吸收波段的波长区间内的光。
示例126：根据示例121至125中任一项所述的方法，其中，光发射器是热发射器。
示例127：根据示例121至126中任一项所述的方法，其中，重定向和聚焦光束的第一部分和第二部分包括将透射通过样品的光束反射离开凹分段反射器。
示例128：根据示例127所述的方法，其中，分段反射器包括第一组反射表面和第二组反射表面。
示例129：根据示例128所述的方法，其中，第一组反射表面和第二组反射表面形成多个凹槽，并且第一组反射表面或第二组反射表面的反射表面具有抛物面形状。
示例130：根据示例121至129中任一项所述的方法，其中，第一光检测器被第一滤波器覆盖。
示例131：根据示例130所述的方法，其中，第一滤波器透射具有在目标分子的吸收波段中的至少一个吸收波段内的波长的光。
示例132：根据示例131所述的方法，其中，目标分子是二氧化碳。
示例133：根据示例132所述的方法，其中，吸收波段位于4.2微米附近。
示例134：根据示例121至133中任一项所述的方法，其中，第二光检测器被第二滤波器覆盖。
示例135：根据示例134所述的方法，其中，第二滤波器透射具有不与目标分子的任何吸收波段重叠的波长的光。
示例136：根据示例122至135中任一项所述的方法，其中，差分信号是第一信号和第二信号的线性或非线性函数。
示例137：根据示例122至136中任一项所述的方法，其中，差分信号可用于估计气流中的二氧化碳分子的浓度。
示例138：根据示例125至137中任一项所述的方法，其中，在样品室中不存在目标分子的情况下，由光束的第一部分携带的功率与由光束的第二部分携带的功率之间的差值小于由光束携带的总功率的5％。
示例139：根据示例124至138中任一项所述的方法，其中，将由所述光发射器生成的光束转换成准直光束包括将光束反射离开离轴抛物面镜。
示例140：根据示例121至139中任一项所述的方法，其中，将光束的第一部分和第二部分重定向和聚焦在第一光检测器和第二光检测器上包括在每个光检测器上形成光发射器的辐射区域的变形图像。
示例141：根据示例121至140中任一项所述的方法，其中，由光束的第一部分或光束的第二部分在每个光检测器上的照射区域的面积小于光检测器的敏感面积。
示例142：一种被配置为分析气流中的成分的感测系统，该感测系统包括：
光发射器，其被配置为发射至少一个光束；
样品室，其适于支持从光发射器接收的光束与气流的相互作用；
第一光检测器；
第二光检测器；以及
分束器，其包括：
第一组反射表面，其被配置为将透射通过样品室的光束的第一部分重定向和聚焦在第一光检测器上；以及
第二组反射表面，其被配置为将从光发射器接收的光束的第二部分重定向和聚焦在第二光检测器上。
示例143：根据示例142所述的感测系统，其中，感测系统被配置为使用从第一光检测器接收的第一信号和从第二光检测器接收的第二信号来生成差分信号。
示例144：根据示例142和143中任一项所述的感测系统，其中，光发射器是热发射器。
示例145：根据示例142至144中任一项所述的感测系统，其中，第一组反射表面和第二组反射表面形成多个凹槽，并且多个反射表面中的一个反射表面具有抛物面形状。
示例146：根据示例142至145中任一项所述的感测系统，其中，差分信号可用于估计样品室中的二氧化碳分子的浓度。
示例147：根据示例142至146中任一项所述的感测系统，进一步包括准直器，该准直器被配置为将由所述光发射器生成的光束转换为穿过所述样品的准直光束。
示例148：根据示例142至147中任一项所述的感测系统，进一步包括气道适配器，其中，气道适配器包括：
气体入口端口和气体出口端口；
样品室，其中，样品室被配置为支持沿着从所述入口端口到所述出口端口的纵向方向的气流；
入口窗口；以及
出口窗口，其允许光沿着与所述纵向方向垂直的横向方向透射通过样品室。
示例149：根据示例147和148中任一项所述的感测系统，进一步包括外壳，其中，光发射器、第一光检测器、第二光检测器和分束器放置在外壳中。
示例150：根据示例149所述的感测系统，其中，气道适配器与外壳集成。
示例151：根据示例150所述的感测系统，其中，气道适配器是可移除组件并且可以从外壳拆下。
可以组合任何上述示例或附加示例。
附图说明
图1A和图1B是示例固态主流气体光谱仪的照片。
图1C是示出A、B部分中所示的固态主流气体光谱仪的三维视图的示意图。
图2是示出根据本公开的某些方面的示例固态主流气体光谱仪的图。
图3A示出可以用作固态主流气体光谱仪中的光源的示例热发射器的功率谱。
图3B示出在1至5微米波长范围内二氧化碳分子的吸收波段的光谱。由虚线和点划线框限定的波长区域分别描绘了覆盖感测和参考光检测器的滤波器的示例通带。
图4A示出示例热发射器的光谱与1和5微米之间的CO2分子的吸收带之间的重叠。
图4B示出在所检查的气体样品中存在CO2分子的情况下在感测滤波器(虚线框)和参考滤波器(点划线框)的通带上积分的接收光功率。
图4C示出在所检查的气体样品中不存在CO2分子的情况下在感测滤波器(虚线框)和参考滤波器(点划线框)的通带上积分的接收光功率。
图5A示出根据本公开的某些方面的主流固态气体光谱仪的实施例中的光学组件和光束的布置的透视图。
图5B示出根据本公开的某些方面的主流固态气体光谱仪的实施例的光学组件的布置和在系统中传播的光线(通过光线追踪分析计算)的透视图。
图6示出根据本公开的某些方面封闭在壳体中的主流固态气体光谱仪的横截面透视图。
图7A是示出平行入射光线被具有三角形表面的二维平面分段反射器分割的示意图。
图7B是示出平行入射光线被二维凹分段反射器分割的示意图。
图8A示出将准直光束转换成两个聚焦光束的凹分段反射器的侧视图。
图8B示出由图8A中所示的弯曲分段反射器生成的两个聚焦光束的前透视图，每个光束聚焦在被滤波器覆盖的检测器上。
图8C示出包括两组椭圆抛物面反射表面的示例凹分段反射镜的三维透视图。
图8D示出示例，其中包括两组椭圆抛物面的凹分段反射镜将入射光束分开并聚焦在参考和感测检测器上。
图9A示出在两个光检测器的敏感面积上的两个正方形区域上具有细长轮廓的光束(例如，由热发射器生成)的投影。
图9B示出由反射分束器形成的感测和参考检测器上的热发射器的发射元件的图像。
图10A示出通过平凸透镜和部分透射分束器将准直光束转换为透射聚焦光束和反射聚焦光束。
图10B和图10C示出叉形光导的分束。B部分：示出离开照射参考检测器的输出段的光线子集。C部分：示出离开照射感测检测器的输出段的光线子集。
具体实施方式
非色散光谱法是一种在不使用色散元件(例如，棱镜、衍射光栅等)的情况下检测和量化特定目标分子(例如，目标气体分子)的技术，以将宽带光(或宽带电磁辐射)分离成与目标分子的吸收波段相关联的一个或多个波段。在一些情况下，在目标分子的吸收波段位于红外(IR)光谱区域内(例如，近红外、中红外或远红外)的情况下，该技术可称为非色散红外(NDIR)光谱。如本文所使用的NDIR包含本领域技术人员已知的广义普通含义，其包括使用非色散光谱法基于目标分子的IR吸收波段检测目标分子。
大多数基于NDIR的感测系统和光谱仪使用宽带光源和一个或多个滤波器和光检测器来选择性地测量与目标气体分子的一个或多个吸收波段重叠的光谱区域内的透射光功率。这些NDIR传感器和光谱仪的精度可能会受到与目标气体分子浓度无关的光功率变化以及透射通过气体样品并传送到光检测器的光功率水平的不利影响。
例如，差分感测可以消除与气体样品中目标分子的浓度无关的检测到的功率变化的影响。在差分感测方案中，透射通过气体样品的光波的一部分被提供给第一光检测器并且另一部分被提供给第二光检测器。在本文中称为感测检测器的第一光检测器可以被光谱滤波器(称为感测滤波器)覆盖，该光谱滤波器仅透射具有在目标分子的一个或多个吸收波段中的波长的光。因此，由感测检测器生成的信号可能仅与具有在目标分子的一个或多个吸收波段中的波长的光相关。在一些示例中，在本文中称为参考检测器的第二光检测器可以被光谱滤波器(称为参考滤波器)覆盖，该滤波器仅透射具有不包括在目标分子的一个或多个吸收波段中的波长的光。因此，由参考检测器生成的信号可能与具有包括在目标分子的一个或多个吸收波段中的波长的光不相关。在一些其它示例中，参考检测器可能未被参考滤波器覆盖。在这些示例中，由参考检测器生成的信号可以与具有在目标分子的一个或多个波段之内和之外二者的波长的光相关。气体样品中目标分子的浓度可以通过测量由感测和参考检测器生成的信号之间的差值或比率来估计。感测和参考检测器可具有相似或不同的光谱响应。在一些示例中，气体样品中目标分子的浓度可以通过计算由感测和参考检测器生成的信号的函数(例如，线性或非线性函数)来估计。
上述差分技术的准确性和可靠性可取决于由感测检测器和参考检测器接收到的光的部分之间的空间重叠，特别是它们穿过样品气体分子并与之相互作用的部分轨迹(例如，穿过气室或气道适配器)。在一些示例中，为了消除与气体样品中目标分子的浓度无关的变化，由感测和参考检测器接收的光的部分可以穿过相同的光路，由相同的光学组件控制并且与气体样品的同一区域相互作用。在一些其它示例中，其中提供给感测和参考检测器的部分光在气体样品内没有足够的空间重叠，所得差分信号的变化可至少部分地关联于与气体样品中的目标气体分子的浓度无关的变化。
影响NDIR光谱仪中差分输出的信噪比的第二方面是由感测和参考检测器接收到的光功率水平。在一些情况下，信噪比可以与与气体分子相互作用并被感测和参考检测器接收的光功率的大小成比例。因此，在这些示例中，如果与气体分子相互作用的光功率的较大部分被参考和感测检测器接收，则可以提高信噪比并因此提高气体分析的准确性。
为了最大化空间重叠，在一些气体分析仪中，穿过气体样品的整个光束可以被大的透射分束器分成两个光束。第一光束被透射朝向参考检测器，并且第二光束被反射朝向感测检测器。然而，在没有单独的聚焦元件的情况下，从分束器出射的光束的直径可大于检测器的敏感面积，导致光功率的显著部分损失。此外，分束元件(例如，透射分束器)可以耗散接收到的光功率的一部分。
有利地，本文公开的固态气体光谱仪采用改进的分束器，该分束器不仅以低功耗将穿过气体样品的整个光束分开，而且还可以将由每个所得光束携带的大部分功率聚焦到相应检测器上(例如，大于90％、80％或70％的部分)。与现有差分气体光谱仪(例如，NDIR气体光谱仪)相比，使用该分束器和新的光学配置，所公开的设计可以有益地减少光损耗并提高测量的信噪比。
如本文所述的固态气体光谱仪系统可以集成在紧凑且低成本的装置中，使用该装置可以通过主流测量过程以高水平的灵敏度和准确性以及低功耗水平分析呼吸护理中出现的目标气体。
有利地，在所公开的设计中采用反射光学元件可以使得能够制造更紧凑的气体光谱仪。
本文公开的固态气体光谱仪的一些实施例是NDIR光谱仪，其可以测量CO2分子的浓度并且因此可以用作二氧化碳分析仪。
应当注意，本文描述的固态气体传感器配置可以与多种气体感测系统一起使用。本文件中提供的示例是此类系统的非限制性示例，该系统适于在用于监测患者健康的主流呼吸气体分析仪中检测一种或多种气体种类的存在并测量其浓度。
图1A和图1B示出示例固态主流气体光谱仪。图1C示出图1A和图1B中所示的固态主流气体光谱仪的三维视图。固态主流气体光谱仪100包括气道适配器108和壳体121。壳体121容纳光谱仪(例如NDIR光谱仪)、用于处理由光谱仪生成的信号的电子电路、以及用户界面，该用户界面可以包括用于显示测量结果(例如，目标气体的浓度、流速等)的显示器125和允许用户调节和/或选择测量参数的控制面板127。在一些示例中，显示器125可以是可以允许用户调节和/或选择测量参数的触摸屏显示器。
图2是示出用于检测和量化样品(例如，气体样品或液体样品)中的分子的示例感测系统200的图。根据本公开的某些方面，光学系统200可以是气体光谱仪。光发射器202(例如，热发射器、激光二极管或发光二极管等)生成具有宽发射光谱的光。发射光的光谱功率分布可能不均匀，峰值波长位于近红外(NIR)、中红外(MIR)或远红外(FIR)光谱区域。例如，峰值波长可以在1000nm和1500nm、1500nm和2000nm、2000nm和2500nm、2500nm和3000nm、3500nm和4000nm、4000nm和4500nm、4500nm和5000nm、5000nm和8000nm、8000nm和9000nm、9000nm和12000nm之间。发射光的光谱功率分布可以与一种或多种目标气体分子的一个或多个吸收线重叠。在某些实施例中，可以选择光发射器202，使得其发射光谱的峰值波长接近(例如，在±50nm、±100nm、±500nm或±1000nm内)所选一种或多种目标气体分子的一个或多个吸收线的峰值波长。在一些示例中，光发射器202可以发射具有随时间变化的强度的光。例如，光发射器可以发射具有周期性变化强度的光。此类调制强度可以使用降噪技术(例如，锁定测量)来提高检测到的信号的信噪比。
在一些示例中，准直器204可以将从发射器202发射的发散光束转换为准直光束。在一些此类示例中，由准直器反射(或透射)的光束可以接近准直。例如，由准直器反射(或透射)的光束可以是会聚或发散的光束，其会聚或发散角例如小于5度或小于10度。有利地，准直由发射器202发射的光束允许在后续阶段中进行有效的光谱滤波(例如，通过减小入射在滤波器上的光束的角宽度)。准直光束穿过第一装置窗口207，通过其入口窗口206进入气道适配器208，穿过气道适配器208的样品室211，并通过其出口窗口210离开气道适配器208。在气道适配器208的样品室211的内侧，光束与穿过样品室211的气体分子相互作用。样品室211内侧的气体分子通过进入样品室211的输入气流228(例如，患者呼出的呼吸气体)和离开样品室211的输出气流230连续补充。
在存在可以吸收发射光波长范围内的光的分子的情况下，通过腔室的透射光的功率可能由于某些分子(例如，目标气体分子)的吸收而衰减。透射光束通过出口窗口210离开气道适配器208，并且然后穿过第二装置窗口209。在一些情况下，气道适配器208(其包括入口窗口206、样品室211和出口窗口210)是与主要装置集成以提供通过样品室211从第一装置窗口206到第二装置窗口209的光路的可拆卸组件。在一些示例中，透射光的功率也可能由于入口/出口窗口206/208和/或第一和第二装置窗口207/209的反射和/或吸收而衰减。在一些其它示例中，由于腔室窗口206/208和装置窗口207/209的反射引起的功率衰减可以通过在这些窗口中的每一个窗口的一侧或两侧上涂覆一个或多个抗反射层来最小化。
在一些示例中，离开出口窗口210的光束可以穿过初级滤波器212，该初级滤波器212衰减具有不包括在其通带中的波长的光。初级滤波器212的通带可以包括与目标分子的一个或多个吸收带重叠和不重叠的光谱区域。接下来，分束器214将透射通过气道适配器208的光束转换成第一光束和第二光束，每个光束携带由入射光束携带的功率的一部分。由第一光束和第二光束携带的光功率大小之间的比率可以是50/50、60/40、70/30或其它比率。在一些此类示例中，由第一光束和第二光束携带的总光功率可以小于透射通过气道适配器208的光束的光功率。在一些示例中，分束器可以将准直的入射光束转换成沿两个不同的方向传播的两个会聚光束。随后，从分束器出射的第一光束照射被感测滤波器216覆盖的感测检测器220(例如，光检测器或光电检测器)，并且从分束器出射的第二光束照射可以由参考滤波器218覆盖的参考检测器222(例如，光检测器或光电检测器)。在一些示例中，其中光束在被分束器214分开之前穿过初级滤波器212，参考滤波器可以不存在于参考检测器上。有利地，分束器可以设计成将穿过样品室211的整个光束分成两个光束(例如，会聚光束)，其中每个光束仅照射光束入射到的检测器的敏感面积。检测器220/222中的每一个检测器可以是光检测器或光电检测器，其生成与入射到检测器的敏感面积上的光功率成比例的电信号(例如，电流或电压)。感测检测器220和参考检测器222可以具有相同的光谱响应。感测滤波器216可以是仅透射具有在目标分子的一个或多个吸收带内的波长的光的带通滤波器。参考滤波器218可以是仅透射不能被目标分子吸收的光的带通滤波器。在一些其它示例中，参考滤波器可以仅以比感测滤波器透射的波长的吸收率小10、103、106或109倍的速率透射被目标分子吸收的光。
在一些示例中，由感测检测器220生成的感测信号226可以随着气道适配器208的样品室211中目标气体分子的浓度增加而单调减少。在一些示例中，在参考检测器被参考滤波器218覆盖的情况下，由参考检测器222生成的参考信号224可以独立于气道适配器208的样品室211中的目标气体分子的浓度。在这些示例中，感测和参考信号224/226可能由于与样品室211中目标气体分子的浓度无关的因素而变化相同的量。例如，发射器的发射功率的变化或各种光学组件之间对准的变化可以将感测信号226和参考信号224改变相同的精确值。
在一些示例中，光发射器202可以是热发射器。图3A示出示例热发射器(例如，钨灯)的功率谱307，该热发射器发射具有主要在500nm和6000nm之间的波长的光，峰值发射接近1600nm。热发射器可用于例如测量气流(例如，呼出的呼吸气体)中二氧化碳分子的浓度。因此，主流气体光谱仪200可以使用热发射器作为光发射器来测量其样品室211中的二氧化碳浓度。更具体地，准直器204、第一装置窗口207、入口窗口206、出口窗口210、第二装置窗口210、初级滤波器212、分束器214、感测滤波器216和参考滤波器218以及感测检测器220和参考检测器222可以被设计和/或选择以区分监测跨越覆盖二氧化碳(CO2)分子的一个或多个吸收波段的波长范围的红外光的吸收。在一些其它示例中，光发射器202和所有光学组件可以被设计和/或选择以区分监测跨越覆盖与医疗诊断相关的其它气体分子的一个或多个吸收波段的波长范围的红外光的吸收，并且监测患者的健康状况；例如，O2、二氧化碳、一氧化氮麻醉剂(例如氟烷、一氧化二氮、安氟烷等)。例如，所有窗口可以以低损耗(例如，小于50％、小于30％、或小于10％)透射具有在2000nm和5000nm、5000nm和7000nm、7000nm和9000nm、以及9000nm和12000nm之间的波长的光。在一些情况下，初级滤波器212可以从光谱仪200中去除。在一些其它示例中，参考滤波器218可以从光谱仪200中去除。
在一些实施例中，光谱仪200可用于分析提供给样品室211的分子样品，而不需要连续的分子流通过样品室211。在一些此类实施例中，输出气流230可能不存在并且输入气流228可以向样品室211提供有限体积的气体分子。一旦将设定量的样品提供给样品室211(例如，在腔室内侧建立设定压力)，输入气流停止，关闭腔室，并且分析截留在腔室内的样品。在一些示例中(例如，侧流应用)，样品可以是从主气体回路、环境中取出、从患者的呼气中收集并提供给样品室211以用于分析的气体样品。
在一些实施例中，感测系统200可用于分析液体样品。在一些情况下，液体样品可以流过样品室211，而在其它情况下，一定体积的液体样品可以注入样品室211以用于分析。
图3B示出二氧化碳在1和5微米之间的吸收带的光谱。例如，具有跨越4微米和4.5微米之间的波长区间的通带的带通滤波器315(由虚线定义)可以用作感测滤波器216以测量被以4.3微米或附近为中心的CO2吸收带309吸收的光量。为了消除与CO2分子浓度无关的透射功率的变化，可以使用具有跨越3.4微米和3.9微米之间的波长区间的通带317(由点划线定义)的参考滤波器218。可替代地，参考滤波器218可以具有跨越5微米和5.5微米之间的波长区间的通带319。注意，所示的任何参考滤波器的通带都不与任何CO2吸收波段重叠，并且它们限于热发射器的发射光谱307内的波长。
图4A示出热发射器的光谱407、CO2分子在4.3微米附近的吸收带409、参考滤波器218的光谱响应417和感测滤波器216的光谱响应415之间的对准。图4B示出在样品室211中存在CO2分子的情况下感测滤波器216的通带415上的积分功率405a和参考滤波器218的通带417上的积分功率403。图4C示出在腔室211中不存在CO2分子的情况下感测滤波器216的通带415上的积分功率405b和参考滤波器218的通带417上的积分功率403。由感测滤波器216覆盖的感测检测器220生成与感测滤波器216的通带415上的积分功率成比例的感测信号226。被参考滤波器218覆盖的参考检测器222生成与参考滤波器216的通带417上的积分功率成比例的参考信号224。
如图4B和图4C中所示，CO2分子的存在和不存在仅减少感测信号226并且保持参考信号224不变。应当理解，感测信号226和参考信号224之间的比率的变化可能仅取决于腔室211中目标气体分子(例如，CO2分子)浓度的变化，因为分束器被设计成将通过样品室211的透射光束的整个横截面分开。
感测信号226和参考信号224可由信号处理模块232接收。信号处理模块生成差分信号234，该差分信号234可仅响应于腔室中气体分子浓度的变化而变化。在一些示例中，差分信号234可以随着腔室中气体分子浓度增加而单调减少。在一些其它示例中，差分信号234可以随着腔室中气体分子浓度增加而单调增加。差分信号234可以不响应于与样品腔室211中目标分子浓度无关的变化(例如，发射器功率的变化)而变化。在一些示例中，差分信号234可以是感测信号226和参考信号224之间的比率。在一些其它示例中，差分信号234可以是感测信号226和参考信号224之间的差值。在其它示例中，差分信号234可以是感测信号226和参考信号224的任何线性或非线性函数。
信号处理模块232可以是电子电路，该电子电路被设计成或可以被编程为处理接收到的感测信号226和参考信号224以生成差分信号234。在一些示例中，信号处理模块232可以包括非瞬态存储器和可以执行机器可执行指令的硬件处理器。处理器214可以是任何类型的通用中央处理单元(“CPU”)。在一些实施例中，信号处理模块232可以包括任何类型的处理器，包括但不限于复杂可编程逻辑器件(“CPLD”)、现场可编程门阵列(“FPGA”)、专用集成电路(“ASIC”)等。
在一些示例中，发射器202是连续波发射器。在一些其它示例中，由发射器202发射的光的功率可以例如通过调制发射器的驱动电流(或电压)随时间周期性地变化(例如，具有正弦曲线、正方形、三角形或其它时间曲线)。在这些示例中，锁定放大器可用于生成和测量差分信号234以进一步增加差分信号234的信噪比。
图5A示出根据本公开的某些方面的主流固态气体光谱仪的实施例中的光学组件和光束的布置的透视图。在该实施例中，光发射器502放置在凹面镜504(例如，离轴抛物面镜)的前面，该凹面镜504将由发射器502发射的发散光束转换成朝向气道适配器508传播的反射准直光束(或具有小于5或10度的发散度的近准直光束)。在一些示例中，准直光学元件可以是正透镜。有利地，使用凹面镜作为准直元件可以促进系统的光学对准(例如，通过使用可见光实现对准)
由凹面镜504反射的光束穿过第一装置窗口507、入口窗口506和气道适配器508的腔室，通过出口窗口510出射，并穿过第二装置窗口509。透射通过流过气道适配器508的样品气体的光入射到反射聚焦分束器514上。在一些示例中，透射通过流过气道适配器508的样品气体的光可以在入射在反射聚焦分束器514上之前穿过初级滤波器512。在一些此类示例中，初级滤波器可以是宽带滤波器，例如，通过组合短通滤波器和长通滤波器制成。在其它示例中，初级滤波器可以是带通滤波器。
在图5A中所示的示例中，聚焦分束器是分段凹面镜514，该分段凹面镜514将从第二装置窗口509接收的光束转换成两个聚焦反射光束。聚焦光束之一经由感测滤波器516(设置在感测检测器520上)照射感测检测器520，而另一个聚焦光束经由参考滤波器518(设置在参考检测器522上)照射参考检测器522。在一些示例中，感测检测器520和参考检测器522可以并排定位在入射光束的轴下方的分段凹面镜514的反射表面的前面。在一些示例中，每个检测器上的照射面积可以小于检测器的敏感面积的面积并且具有可以完全包含在检测器的敏感面积中的形状(例如，正方形、圆形等)。在一些此类示例中，每个检测器上的照射面积可以是发射器502的发光区域或元件的变形图像。关于分段凹面镜和可以用作聚焦分束器的其它装置的进一步细节在下面讨论。图5B示出由光发射器502生成的一束光线通过图5A中所示的光谱仪布置传播的透视图。
图6示出基于图5A和5B中所示的光学布置的主流固态气体光谱仪的示例的横截面透视图。在该示例中，光学组件被放置在可以与光谱仪的气道适配器608集成的外壳621中。在一些示例中，气道适配器608可以是单独的组件(例如，可移除的和一次性的组件)并且可以从外壳621分离。在一些此类示例中，外壳621包括隔离和保护外壳621内侧的组件(例如，当移除气道适配器608时)的两个装置窗口607/609。气道适配器618的侧壁可包括两个窗口，面向发射器604的入口窗口606和面向分束器614的出口窗口610。孔径以及因此入口窗口606和出口窗口610被定位并光学对准在气道的相对面上，为准直光束636通过气道适配器608的透射提供畅通的路径。如上所述，入口窗口606、出口窗口610、第一装置窗口607和第二装置窗口609的一侧或两侧可以用抗反射(AR)涂层涂覆。在一些示例中，这些窗口606/607/609/610中的每一个窗口都可以是蓝宝石窗口。
电路板634也可以包括在外壳621中。该电路板可以包括信号处理模块232和其它模拟和数字电子电路，该其它模拟和数字电子电路需要用于控制光源、来自检测器的信号采集、信号处理、以及控制可用于接收用户输入和显示结果(例如，一种或多种目标气体分子的浓度)的用户界面(例如显示器和键盘或触摸屏显示器)。在一些示例中，信号处理模块232可以包括非暂态存储器和可以执行存储在非暂态存储器中的指令的硬件处理器。外壳621的内部体积可以构造成便于放置和对准发射器602、准直镜604、初级滤波器612、聚焦分束镜614、感测检测器620(被感测滤波器614覆盖)和参考检测器。例如，可以为这些组件分别设置带有对准标记的阀座，使得可以通过将每个组件放置在指定的阀座中来组装固态主流光谱仪。在一些此类示例中，外壳621和阀座的内部结构可以以消除在放置每个组件之后进一步对准的需要的精度来制造。
在某些实施例中，发射器602可以是热IR发射器(例如，封装在密封外壳中的盘绕线发射器或薄膜发射器)。在一些其它示例中，发射器602可以是IR发光二极管(LED)或基于半导体材料和结的其它光源(例如，量子点发射器、半导体激光器等)。在其它示例中，发射器602可以是激光发射器(例如，诸如量子级联(QCL)激光器的中红外激光器)。这些发射器中的每一个发射器都可以具有不同的形状因数并且发射具有不同的横截面轮廓和发散度的光束。分段凹面镜614可以根据所选发射器发射的光的横截面轮廓来设计，使得发射器的变形图像可以形成在每个检测器的敏感面积上。
凹面镜604可以是抛物面镜(例如，离轴抛物面镜)。凹面镜604可以是金属镜或通过用一层或多层(例如，金属层或多个介电层)涂覆基板(例如，注塑成型塑料基板)而形成的镜子。在一些示例中，基板可以使用注塑成型来制造。凹面镜604对于发射器602发射的所有波长或波长的子集可以是高度反射的。例如，凹面镜604的反射率对于具有在某个波长范围内(例如，2000nm和5000nm、5000nm和8000nm或8000nm和12000nm之间)波长的光可以大于50％、60％、80％或90％。
入口窗口606、出口窗口610、第一装置窗口607和第二装置窗口可以具有不同的形状(例如，圆形、矩形、椭圆形等)。每个窗口的厚度可以在0.1mm到1mm或1到2mm之间。每个窗口606/607/609/610的直径可以在1mm和10mm或10mm和15mm之间。在一些示例中，入口窗口和出口窗口可以采用其它设计(例如，在US 7,629,039 B2中公开的设计)。窗口606/607/609/610可由至少在发射器的发射光谱的一部分中透明的材料形成(例如，在所述部分中具有大于70％、80％或90％的光透射率)。在某些实施例中，窗口在与目标分子的一个或多个吸收线相关联的波长范围和不与目标分子的任何吸收线重叠的另一波长范围内可以是透明的。例如，为了基于目标分子在近红外和中红外区域的吸收带检测目标分子，窗口可以由硅、蓝宝石、硅、ZnSe、ZnS、LiNbO3、氟化物基玻璃(例如BaF2、CaF2)、溴化钾(KBr)、硫族化物材料(例如Schott IRG)等形成。窗口606/607/609/610可以由抗反射层涂覆，以减少发射器602发射的光在带宽内的反射。入口606和出口610的窗口可以具有相同或不同的形状和厚度。第一装置窗口607和第二装置窗口609可以具有相同或不同的形状和厚度。
在一些实施例中，感测检测器620和参考检测器可以是热电堆类型的(例如，真空壳体中的钨丝灯)。有利地，使用热源可以提高系统的功率效率同时降低成本。在一些其它示例中，感测和参考检测器可以是冷却或未冷却的半导体光电二极管。在其它示例中，感测和参考检测器可以是能够将具有在1000nm-12000nm之间的波长区间内的波长的光转换为电信号的任何检测器。
在某些示例中，感测检测器620和参考检测器可以是相同类型并且具有相同的响应(例如，相同的光谱响应和/或相同的光电转换效率)。在一些其它示例中，每个检测器可以在覆盖该检测器的滤波器的通带内具有最佳响应。检测器的敏感面积可以在0.01mm2和5mm2之间，或者5mm2和10mm2之间。
感测滤波器616和参考滤波器可以是独立的多层介电滤波器，其通过在透明基板上涂覆一个或多个介电层而形成。滤波器可以具有不同的形状并且它们的面积可以在1mm2和25mm2之间。
在一些示例中，代替使用独立滤波器，多层介电滤波器可以使用各种方法(例如电子束涂覆、溅射、蒸发涂覆、MOCVD、MBE等)在感测和参考检测器的敏感表面上形成。
分束器设计
在所公开的主流气体光谱仪的一些示例中(例如，图5和图6中所示的那些)，聚焦分束器514(或614)可以是被设计成以最小的辐射(光学)功率损耗将入射光束(例如，透射通过气道适配器508/608的准直光束536/636)转换成两个反射聚焦光束的单反射元件。在一些此类示例中，入射光束可以是准直光束。在一些其它示例中，反射聚焦分束器可以被设计成将具有任何发散度和轮廓的入射光束转换成两个反射聚焦光束。所得的每一个聚焦光束的轮廓(或会聚率)和方向由反射器的设计确定。传输到两个聚焦光束中的每一个聚焦光束的功率大小之间的比率(即分配比)(也由反射器的设计确定)可以是50/50、60/40、30/70、20/80、10/90或其它比率。
反射分束器的示例是分段反射表面或分段反射镜。图7示出在二维(2D)分段反射器的上下文中分段反射表面的工作原理。在图7A中所示的示例中，2D反射器714a的反射表面具有周期性横截面(例如，锯齿形横截面)，其中每个周期的形状为顶角大于0度且小于180度的等腰三角形。由于这些三角形的顶点形成一条直线，因此本示例中的反射器是平面分段反射器。如从图7A中所示的光线轨迹可以明显看出，平面分段反射镜可以将一束平行光线736a分成两束反射光线735a/737a，其中每一束内的光线也彼此平行。可以通过注意反射小面可以被分成两组来理解分裂机制，每组包括彼此平行的反射小面并且因此在相同方向中反射入射光线。由于在该示例中所有的小面都具有相同的面积并且两组中的小面数相等，因此一半的光线被一组中的小面反射，并且另一半被另一组中的小面反射，有效地生成各自携带入射光束736a所提供功率的一半的两个反射光束735a/737a。
在一些情况下，2D分段反射器的横截面三角形的顶点形成曲线(例如，具有抛物面形状或椭圆形状的曲线)。在此类情况下，反射器是弯曲分段反射器。具有凹反射表面的弯曲分段反射镜可用于同时分开入射光束并聚焦所得光束。图7B中所示的示例是2D凹分段反射器714b。如从图7B中所示的光线轨迹可以明显看出，凹分段反射器714b可以将一束平行光线736b分成两束反射光线735b/737b，其中每一束内的光线是会聚的。在一些示例中，每个段741也可以是弯曲表面。有利地，弯曲段可以在焦点处(例如，在感测或参考检测器的表面上)形成具有较小光斑大小的光束。上述原理可用于设计和制造三维(3D)凹分段反射器，该反射器能够将具有给定横截面形状和面积的入射准直光束转换成三维空间中的两个聚焦光束。更具体地，反射表面可以被分成多个段741，其中每个段可以具有平坦表面或弯曲表面，其定向为正好在特定方向中反射。通过精心设计，多个段可以将入射光束的整个横截面分成具有期望会聚度并沿特定方向传播的两个会聚光束。
图8A和图8B分别示出由准直光束836照射的凹分段反射器814的侧视图和透视图。如从光线的轨迹可以明显看出，凹分段反射镜814将准直入射光束836分成两个反射和聚焦光束835/837。因此，凹分段反射器814可在所公开的气体光谱仪(例如，如图5和图6中所示的那些)的配置中用作聚焦分束器。如图8B中所示，凹分段反射器814可以被设计成通过将入射光束(例如，准直光束)分开来生成聚焦于设置在参考检测器822上的参考滤波器818的第一光束835和聚焦于设置在感测检测器820上的感测滤波器816上的第二光束837。在一些示例中，所得反射光束835/837的焦点可以定位在参考检测器822和感测检测器820上或附近。有利地，分段反射器814可以被设计成将这些光束聚焦在紧密间隔的检测器上(例如，并排安装在印刷电路板上的两个检测器)。
在一些实施例中，凹分段反射镜814可以将入射光束(例如，准直光束836)转换成第一会聚光束837和第二会聚光束835。在一些此类实施例中，凹分段反射镜包括两组反射表面，其中第一组反射表面将入射光束的第一部分转换成第一会聚光束837，并且第二组反射表面将入射光束的第二部分转换成第二会聚光束835。在一些情况下，由入射光束的第一部分携带的功率(例如，光功率)可以基本上等于由入射光束的第二部分携带的功率。在一些情况下，由入射光束的第一部分携带的功率(例如，光功率)与由入射光束的第二部分携带的功率之间的差值可以小于由入射光束携带的总功率的5％、10％或20％。第一和第二会聚光束837/835可以沿着两个不同的方向传播并且可以朝向两个不同的点或两个不同的区域会聚。例如，第一会聚光束837可朝向感测检测器820上的区域传播和会聚，并且第二会聚光束835可朝向参考检测器822上的区域传播和会聚。
一组反射表面(例如，第一组或第二组)中的反射表面可以具有抛物面形状、近似抛物面形状或可以将一束平行光线转换为一束会聚光线的其它形状。在一些情况下，可以选择一组反射表面(例如，第一组或第二组)中的反射表面的形状，使得由反射表面生成的一束会聚光线朝向该组中由另一个反射表面生成的一束会聚光线会聚的同一会聚区域或会聚点会聚。
在一些情况下，凹分段反射镜814可以包括多个凹槽(例如，V形凹槽)，其中凹槽的每个表面是不同组的反射表面中的一个反射表面。此类凹分段反射镜的二维横截面可以具有与多个V形凹槽的横截面相对应的锯齿形状。在一些情况下，V形凹槽的顶点可以形成曲线(例如，具有抛物面或椭圆形状的曲线)。
在一些示例中，凹分段反射镜可以包括椭圆抛物面(例如，椭圆抛物面可具有抛物面垂直横截面和椭圆水平横截面)两个集合(或组)。每组椭圆抛物面可包括多个抛物面或椭圆抛物面反射表面，其将入射光束(例如，准直入射光束)聚焦在参考检测器或感测检测器上。在一些此类示例中，两组抛物面是交错的。图8C示出具有两组841a/841b椭圆抛物面的示例凹分段反射镜814的三维透视图。在一些示例中，每组抛物面841a/841b中的段可以是锯齿形凹槽。锯齿形凹槽的周期可以在0.1-1mm、1-2mm、2-5mm或其它值之间。图8D示出示例，其中包括两组椭圆抛物面的凹分段反射镜(例如，C部分中所示的凹分段反射镜)将入射光束的一部分聚焦在每个检测器上。如图中所示，由第一组椭圆抛物面反射的光线850聚焦在感测检测器820上的感测滤波器816上，并且由第二组椭圆抛物面反射的光线852聚焦在放置在参考检测器822上的参考滤波器818上。
在一些实施例中，分段反射器(例如，具有椭圆抛物面的分段反射器)可以生成三个或更多个反射光束(例如，会聚光束)。例如，反射段(或表面)可以包括三组或更多组反射表面。每组反射表面可以被设计和布置成将接收到的光束(例如，来自光发射器202)的一部分反射到不同的方向。在一些情况下，每组反射表面可以被设计和布置成将接收到的光束的一部分反射和聚焦在多个光检测器中的一个光检测器上。在一些情况下，分段反射器可以生成三个或更多个具有相等强度和/或携带相同量的光功率的反射光束。在一些情况下，分段反射器可以生成三个或更多个携带不同功率量(例如，光功率)的反射光束，其中由不同反射光束携带的功率量之间的差值小于5％、10％或20％。在各种实施例中，在被入射光束(例如准直光束)照射时生成三个或更多个反射光束的分段反射器可将反射光束聚焦在三个或更多个光检测器上。在一些情况下，三个或更多个检测器中的一个检测器可以是参考检测器并且每个或其余检测器可以是感测检测器。在此类情况下，每个感测检测器可以被与目标分子的一个或多个吸收波段相关联的感测滤波器覆盖。由每个感测检测器生成的感测信号和由参考检测器生成的参考信号可用于(例如，由信号处理模块232)同时测量多个目标分子的浓度。
滤波器(例如，感测滤波器816或参考滤波器818)的有效带宽和中心波长可以随着滤波器上的入射角(例如，光束入射到滤波器表面上的角度)而改变。因此，只有入射角在特定范围内的入射到滤波器上的光束部分可以根据设计的滤波器函数(即，由其中心波长和带宽表征的滤波器的透射光谱)滤波。在一些示例中，仅当入射角小于10度或20度或30度时，滤波器才可支持特定滤波器功能。有利地，上述反射分束器814可以生成具有一定发散度或角频率内容(即，形成光束的光线与传播方向之间的角度范围)的光束835/837，使得由每个光束携带的光功率的大部分(例如，大于90％、大于70％、大于50％)根据相应滤波器(例如，感测滤波器818或参考滤波器816)的设计透射光谱被过滤。
在一些示例中，准直镜604和弯曲分段反射器814可以共同用作变形成像系统，其中在每个检测器上形成光发射器的发光元件的变形图像。在每个检测器820/822上形成的发光元件的所述变形图像可以完全包含在每个检测器820/822的敏感区域中。在一些其它示例中，每个检测器上的照射区域的面积可以比检测器的敏感面积小一个裕度，该裕度大于与检测器在设置在壳体621内侧的检测器阀座上的放置相关联的不确定性。
图9A示出此类变形投影的示例，其中由热发射器生成的光被投影到感测检测器940和参考检测器942的敏感面积上。在该示例中，由光发射器的发光元件(例如，灯丝、带等)发射的发散光束具有细长的轮廓938。发射的光首先被准直镜904反射和准直。在穿过气道适配器508之后，透射光束被凹分段反射器914(例如图8B、8C和8D中的凹分段反射器814)投影在两个正方形区域944/946上；一个在感测检测器的敏感面积940上，而另一个在参考检测器的敏感面积944上。
图9B示出变形投影的示例，其中热发射器的发射元件(例如，线圈)的图像被投影到两个正方形区域944/946上；一个在感测检测器的敏感面积940上，而另一个在参考检测器的敏感面积944上。
上述弯曲分段反射器814可以由低成本材料并使用低成本制造技术形成。例如，弯曲分段反射器可以通过塑料材料的注塑成型和用高反射层(例如，金层)涂覆反射表面来形成。
有利地，如果分段反射器通过注塑成型形成，则反射器可以与设计成放置在光谱仪的壳体621中的较大部分整体集成。所述部分可以促进反射器814(图6中的614)相对于气道适配器窗口610和/或感测/参考检测器820/822的光学对准。
替代分束器设计
在一些实施例中，单个元件聚焦分束器可以由两个单独的元件代替。在这些实施例中，聚焦元件可用于聚焦准直光束(透射通过气流)，并且放置在聚焦元件和聚焦光束的束腰之间的位置中的非聚焦(平面)分束器可用于将入射聚焦光束分成两个聚焦光束，每个聚焦光束照射检测器之一。聚焦元件可以是将准直光束(例如，由发射器202生成并从气体适配器208接收的光束)转换成会聚光束的透镜。在一些示例中，聚焦元件可以是正透镜并且分离元件可以是介电板。双元件光束聚焦和分离级的示例在图10A中示出。在该示例中，准直光束1036A首先由平凸透镜1044(聚焦元件)聚焦并且聚焦的光束被介电板1014(分离元件)部分反射。因此，透镜1044和板1014有效地将准直光束1036A转换成两个聚焦(或会聚)光束。第一聚焦光束1047透射通过板1014并照射例如参考检测器1022，并且第二光束1045被板1014反射并照射例如感测检测器1020。
正透镜可以被设计成将具有给定直径的准直入射光束转换为聚焦光束。具有两个平行表面且没有附加涂层的介电板可以用作部分透射分束器，其中入射在板的第一和第二表面上的光根据与板两侧处的空气-电介质界面相关联的菲涅耳系数部分地反射和部分地透射。因此，透射光束的功率与反射光束的功率之间的比率(即功率分配比)和分配比的波长相关性由板的厚度和制成板的材料确定。
在使用单独的聚焦和分束元件的配置中，滤波器(针对感测和参考检测器定制光谱)可以放置在分束器的反射和透射表面附近。此类布置可以增加对于相对于透射和反射光束错放检测器的容忍度。
在一些示例中，一个或多个介电层可以沉积在板的表面之一上以提供定制的光谱响应和分配比。在一些此类示例中，可以反射具有在第一波长范围内的波长的光并且可以透射具有在第二波长范围内的波长的光。透射光功率与反射光功率之间的比率可以通过多层涂层的层数、折射率和每层的厚度来控制。例如，可以选择层数、它们的组成和它们的厚度，使得板透射具有在目标分子的一个或多个吸收波段内的波长的光并反射所有其它波长或反射不与目标分子的任何吸收波段重叠的另一波段中的波长。在一些其它示例中，介电板的一侧可以用薄反射层(例如，诸如金、银等的金属层)涂覆。此类层可以用作宽带部分反射器，其分配比由金属涂层的厚度确定。
对于NDIR光谱仪，透镜和介电板可以由在IR区域内的光谱范围内透明的材料(例如，硅、蓝宝石、硅、ZnSe、ZnS、LiNbO3、氟化物基玻璃等)形成。透镜和板可以由相同或不同的材料制成。例如，透镜可以由蓝宝石制成，而板可以由硅制成。
在一些实施例中，单个元件聚焦分束器可以由引导波分离器代替，该引导波分离器包括连接到两个输出波导段的输入波导段，其中耦合到输入波导段的辐射功率的一部分从输出波导段之一输出，并且其余部分从其它输出波导段输出。耦合到每个输出段的部分之间的比率可以由引导波分离器的几何形状确定并且因此可以通过设计来选择。此类引导波分离器的示例是图10B和10C中所示的叉形光导。叉形光导可包括分叉成两个输出段1048的输入部分1046，一个用于照射每个检测器1020/1022。准直光束1036B(透射通过气道适配器)经由入口端口1050进入输入波导部分1046。进入输入波导部分1046的光线可以进入输出段1052之一，这取决于它们在输入波导1046的入口端口1050中的进入点。输出波导段的出口端口1052可以相对于感测检测器1020和参考检测器1022对准，使得由每个输出波导部分提供的光仅照射检测器之一(即参考或感测检测器)。例如，如图10B中所示的准直光束1036B中的光线子集离开照射参考检测器1022的输出段，而在10C中所示的准直光束1036B中的另一光线子集离开照射感测检测器1020的输出段。
引导波分离器可以被设计成仅以从透射通过气道适配器到检测器的准直光束的最小辐射功率损耗照射感测和参考检测器的敏感面积。在一些示例中，其中波导由介电材料制成，光可以通过全内反射(TIR)传播并保持限制在波导段中的每个波导段内，而不需要波导上的任何涂层。在一些其它实施例中，波导可以形成为中空结构。在这些实施例中，波导的内表面可以用可以有效地反射由光发射器发射的光的材料(例如，诸如金、银、铜等的金属)涂覆。在其它实施例中，中空波导可以由自然反射由光发射器发射的光的金属材料形成。
此类叉形光导可以制成中空结构，其中壁的内表面涂有金以对在IR光谱范围内波长的光提供高反射。可以定制叉形光导的几何形状以支持期望的分配比和到检测器的最佳功率传输效率(即，最小功率损耗)。输出段的横截面可以设计为仔细地照射检测器上的区域，该区域具有小于检测器的敏感面积的面积，以及可以完全包含在检测器的敏感面积内的形状，分裂和效率可以被优化。
除了上面讨论的它们的医疗应用之外，本文公开的固态气体光谱仪可以用于测量二氧化碳的浓度以用于各种非医疗应用。
固态气体光谱仪可用于工业设施中以监测空气质量状况以确保CO2水平保持在设定的限度内。
测量CO2浓度在食品加工和食品存储工业的各个阶段中起着重要作用。例如，许多食品都使用气调包装(MAP)技术进行包装，以帮助延长新鲜或最低限度加工食品的保质期。MAP可能需要改变食品包装内部大气的成分，以减缓食品的自然变质。CO2是气调包装和存储中用于抑制导致腐败的微生物生长的最重要的气体之一。因此，使用样品体积快速准确地测量包装内部大气中的CO2浓度对于MAP至关重要。CO2测量所需的小尺寸、快速响应时间和小体积的气体样品使得上述固体-气体光谱仪成为监测食品包装内CO2水平以确保浓度在最优保质期所需的设定范围内的极佳选择。
在许多农业产业中，保持具有设定水平的CO2水平的受控环境对于促进植物生长和降低采摘产品的污染、退化和侵染的风险是重要的。上述固体-气体光谱仪的紧凑大小、快速响应时间可使它们能够确保CO2在受控环境中保持在期望水平。
燃烧在各种工业设备和系统中起着重要作用，诸如锅炉、熔炉和加热器等。在这些行业中，如上所述的那些CO2传感器可用于通过监测提供给燃烧室的气流中的CO2水平来确定系统性能和效率。
在一些应用中，上述固态气体光谱仪可用于同时测量两种或更多种气体分子的浓度，例如，使用至少一个分段反射器，该分段反射器生成指向三个或更多个光检测器的三个或更多个反射光束。例如，在上述MAP的上下文中，固态气体光谱仪可用于同时测量食品包装内两种或更多种气体(例如，CO2、氮气和氧气)的浓度，以确保每种分子的浓度都在最优保质期所需的设定范围内。类似地，所公开的固态气体光谱仪可用于同时监测环境(公共场所、农业设施、谷仓等)、气体管线(例如，供给燃烧室的气体管线)等中的两种或更多种气体的浓度。
术语
尽管这些发明已经在某些实施例和示例的上下文中公开，但是本领域的技术人员将理解，本发明超出具体公开的实施例扩展到本发明的其它替代实施例和/或用途，以及明显的修改和等同物。此外，虽然已经详细地显示和描述了本发明的若干变体，但是基于本公开内容，本领域技术人员将容易明白在这些发明的范围内的其它修改。此外，本领域技术人员可能想到的此类实施例及其修改的各种应用也包含在本文描述的一般概念中。各种装置和系统实施例的可选特征可以包括在一些实施例中而不包括在其它实施例中。提供前述描述主要是为了示例性目的并且阐述各种实施例的具体细节；因此，不应将其解释为限制权利要求中阐述的本发明的范围。
应当理解，所公开的实施例的各种特征和方面可以彼此组合或替代，以形成所公开的发明的不同模式。本文描述的每一个特征，以及两个或更多个此类特征的每一个组合，都包括在本发明的范围内，只要包括在此类组合中的特征不相互矛盾。
权利要求中的限制应基于权利要求中使用的语言进行广泛解释，而不限于本说明书中或在申请过程中描述的示例，该示例应被解释为非排他性的。
尽管上面描述了各种说明性实施例，但是在不脱离如权利要求所描述的本发明的范围的情况下，可以对各种实施例进行多种改变中的任何一种。例如，执行各种描述的方法步骤的顺序在替代实施例中通常可以改变，并且在其它替代实施例中可以完全跳过一个或多个方法步骤。
虽然上面的详细描述已经显示、描述和指出了应用于各种示例的新颖特征，但是应当理解，可以在不脱离本公开的精神的情况下，进行所示装置的形式和细节方面的各种省略、替换和改变。如将认识到的，本文描述的发明可以以不提供本文阐述的所有特征和益处的形式体现，因为一些特征可以与其它特征分开使用或实践。
为了本公开的目的，本文描述了某些方面、优点和新颖特征。应当理解，不一定所有这些优点都可以根据任何特定实施例来实现。因此，例如，本领域的技术人员将认识到，本公开可以实现如本文教导的一个优点或一组优点的方式来体现或执行，而不必实现如本文教导或建议的其它优点。
本文使用的条件性语言，诸如“能够”、“可能”、“可”、“例如”等，除非另有明确说明，或在所用的上下文中以其它方式理解，通常旨在传达某些示例包括，而其它示例不包括某些特征、元素和/或状态。因此，此类条件语言通常并不旨在暗示一个或多个示例以任何方式需要特征、元素和/或状态，或者一个或多个示例必然包括用于在具有或不具有作者输入或提示的情况下决定是否这些特征、元素和/或状态包括在任何特定示例中或将在任何特定示例中执行。术语“包含”、“包括”、“具有”等是同义词，并且以开放式方式包含在内使用，并且不排除附加元素、特征、动作、操作等。此外，术语“或”以其包容性含义(而非排他性含义)使用，使得例如当用于连接元素列表时，术语“或”表示列表中的一个、一些或全部元素。此外，本文所用的术语“每个”除了具有其普通含义外，还可以表示应用了术语“每个”的一组元素的任何子集。
本文中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并不旨在限制本发明。例如，如本文所用，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有说明。还应理解，术语“包括”和/或“包含”在本说明书中使用时，指定了所述的特征、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元素、组件和/或其组。如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合，并且可以缩写为“/”。
尽管术语“第一”和“第二”可在本文中用于描述各种特征/元素(包括步骤)，但是这些特征/元素不应受这些术语限制，除非上下文另有说明。这些术语可用于将一个特征/元素与另一个特征/元素区分开。因此，在不脱离本发明的教导的情况下，下面讨论的第一特征/元素可以被称为第二特征/元素，并且类似地，下面讨论的第二特征/元素可以被称为第一特征/元素。
除非另有具体说明，否则诸如短语“X、Y或Z中的至少一个”的分离性语言在上下文中被理解为通常用于表示项目、术语等可以是X、Y或Z，或其任何组合(例如，X、Y和/或Z)。因此，此类分离性语言通常不旨在也不应该暗示某些示例要求X中的至少一个、Y中的至少一个或Z中的至少一个都存在。
上文提及的所有图、表和附录以及专利、申请和出版物均通过引用并入本文。此外，本说明书中提及的所有出版物、专利和专利申请均通过引用并入本文，其程度就好像每个单独的出版物、专利或专利申请都具体且单独地指明通过引用并入一样。
已经结合附图描述了一些实施例。然而，应当理解，附图不是按比例绘制的。距离、角度等仅是说明性的并且不一定与所示装置的实际尺寸和布局具有精确关系。可以添加、移除和/或重新排列组件。此外，与各种实施例相关的任何特定特征、方面、方法、性质、特性、质量、属性、元素等的公开可用于本文阐述的所有其它实施例。另外，将认识到，可以使用适合于执行所述步骤的任何装置来实践本文描述的任何方法。
在本说明书中，对“实施例”、“一个实施例”等的引用意味着所描述的特定特征、功能、结构或特性包括在本文介绍的技术的至少一个实施例中。本说明书中出现的这些短语不一定都指代相同的实施例。另一方面，所提及的实施例也不一定相互排斥。
在一些情况下，“红外(IR)波长范围”可分为三个范围，称为近红外、中红外和远红外波长范围。在一些情况下，IR或NDIR气体传感器或光谱仪可对应于基于目标分子在一个或多个IR波长范围内的吸收波段来确定气体样品中目标气体分子的浓度的气体传感器或光谱仪。此外，应当理解，IR波长范围可以包括附加范围，诸如短波长红外和长波长红外。通常，虽然不是必须的，但1.5-6微米之间的红外范围可用于气体感测。除了其普通含义外，“光”还可以指具有介于0.4至15微米之间的波长的电磁辐射，涵盖可见光(0.4至0.75微米)、近红外(0.75微米至1.5微米)、中红外(1.5微米至8微米)和远红外(大于8微米)波长范围。
若干术语在本说明书中可互换使用。除了贯穿本申请所描述的含义之外，每个术语都旨在具有它们惯常通常理解的简单含义。例如，术语“电磁功率”和“光功率”可以互换使用。除了它们的普通含义之外，前述术语可以指每单位时间(即，每秒)传递的电磁能量的量。还应理解，“波段”和“频带”可以互换使用，因为它们均指广谱中的有限光谱范围。还应当理解，“检测器”、“光检测器”和“光电检测器”可以互换使用，均指生成与由装置接收的光功率的功率成比例的电信号(例如，电流或电压)的装置。
为了描述的清楚，“反射器”或“反射镜”可以互换使用以指代具有大于或等于约0.01％且小于或等于100％的反射率的光学元件和/或表面。例如，具有大于或等于约5％且小于或等于99％、大于或等于约10％且小于或等于90％、大于或等于约10％且小于或等于90％、大于或等于约15％且小于或等于80％、大于或等于约20％且小于或等于70％、大于或等于约30％且小于或等于60％或由这些值定义的任何范围/子范围内的任何值的反射率的光学元件和/或表面都可以被视为反射器或反射镜。

Claims (141)

1.一种被配置为分析气流中的成分的气体光谱仪，所述光谱仪包括：
光发射器，其被配置为发射至少一个光束；
样品室，其适于支持从所述光发射器接收的光束与所述气流的相互作用；
第一光检测器；
第二光检测器；以及
分束器，其被配置为：
将透射通过所述样品室的光束分成第一光束和第二光束；
将所述第一光束聚焦在所述第一光检测器上；以及
将所述第二光束聚焦在所述第二光检测器上。
2.根据权利要求1所述的气体光谱仪，其中，所述光谱仪被配置为使用从所述第一光检测器接收的第一信号和从所述第二光检测器接收的第二信号生成差分信号。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的气体光谱仪，进一步包括准直器，所述准直器被配置为将由所述光发射器生成的光束转换为在被所述分束器分开之前穿过所述样品室的准直光束。
4.根据权利要求3所述的气体光谱仪，其中，所述准直器为宽带准直器，其准直具有由所述光发射器发射的波长范围内的任何波长的光。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的气体光谱仪，其中，所述光发射器被配置为发射包括目标气体分子的至少一个吸收波段的波长区间内的光。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的气体光谱仪，其中，所述光发射器为宽带发射器。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的气体光谱仪，其中，所述光发射器为热发射器。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的气体光谱仪，其中，所述光发射器为钨丝灯。
9.根据权利要求5所述的气体光谱仪，其中，所述第一光检测器被第一滤波器覆盖。
10.根据权利要求9所述的气体光谱仪，其中，所述第一滤波器透射具有所述目标气体分子的吸收波段中的至少一个吸收波段内的波长的光。
11.根据权利要求10所述的气体光谱仪，其中，所述目标气体分子是二氧化碳分子。
12.根据权利要求11所述的气体光谱仪，其中，所述吸收波段位于4.2微米附近。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的气体光谱仪，其中，所述第二光检测器被第二滤波器覆盖。
14.根据权利要求13所述的气体光谱仪，其中，所述第二滤波器透射具有不与所述目标气体分子的任何吸收波段重叠的波长的光。
15.根据权利要求2至14中任一项所述的气体光谱仪，其中，所述差分信号是所述第一信号和所述第二信号的线性或非线性函数。
16.根据权利要求2至13中任一项所述的气体光谱仪，其中，所述差分信号是所述第一信号与所述第二信号之间的比率。
17.根据权利要求11至16中任一项所述的气体光谱仪，其中，所述差分信号用于估计所述样品室中的二氧化碳分子的浓度。
18.根据权利要求3所述的气体光谱仪，其中，所述准直器为反射准直器。
19.根据权利要求18所述的气体光谱仪，其中，所述准直器为离轴抛物面镜。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的气体光谱仪，进一步包括气道适配器，其中，所述气道适配器包括：
气体入口端口和气体出口端口；
样品室，其中，所述样品室被配置为支持沿着从所述入口端口到所述出口端口的纵向方向的所述气流；
入口窗口；以及
出口窗口，其允许光沿着与所述纵向方向垂直的横向方向透射通过所述样品室。
21.根据权利要求1至20中任一项所述的气体光谱仪，进一步包括对入射到所述分束器上的光进行滤波的初级滤波器。
22.根据权利要求1至21中任一项所述的气体光谱仪，其中，所述分束器为反射分束器。
23.根据权利要求22所述的气体光谱仪，其中，所述分束器为分段反射分束器。
24.根据权利要求23所述的气体光谱仪，其中，所述分段分束器为凹面分段反射分束器，其包括两组椭圆抛物面反射表面。
25.根据权利要求1至24中任一项所述的气体光谱仪，其中，所述分束器是将具有由所述光发射器发射的波长范围内的任何波长的光分开的宽带分束器。
26.根据权利要求1至25中任一项所述的气体光谱仪，其中，在所述样品室中不存在气体分子的情况下，所述第一光束和所述第二光束携带相同量的光功率。
27.根据权利要求3至26中任一项所述的气体光谱仪，其中，所述准直器和所述分束器一起用作变形成像系统，以及其中，在每个光检测器上形成所述光发射器的辐射区域的变形图像。
28.根据权利要求1至27中任一项所述的气体光谱仪，其中，由所述第一光束或所述第二光束在每个光检测器上的照射区域的面积小于所述光检测器的敏感面积。
29.根据权利要求1至28中任一项所述的气体光谱仪，其中，每个光检测器的接收光功率大于由所述第一光束或所述第二光束携带的光功率之和的90％。
30.根据权利要求1至29中任一项所述的气体光谱仪，其中，所述气体光谱仪为NDIR光谱仪。
31.根据权利要求14至30中任一项所述的气体光谱仪，其中，所述光发射器、所述第一光检测器、所述第二光检测器、所述第一滤波器、所述第二滤波器和所述分束器被配置用于检测具有在覆盖近红外和中红外光谱区域以及部分远红外光谱区域的1和12微米之间的光谱区域内的强吸收线的气体分子。
32.根据权利要求14至31中任一项所述的气体光谱仪，其中，所述光发射器、所述第一光检测器、所述第二光检测器、所述第一滤波器、所述第二滤波器和所述分束器被优化用于患者吸入和/或呼出空气中的二氧化碳分子的浓度的实时测量。
33.一种被配置为分析气流中的成分的感测系统，所述感测系统包括：
光发射器，其被配置为发射至少一个光束；
样品室，其适于支持从所述光发射器接收的光束与所述气流的相互作用；
第一光检测器；
第二光检测器；以及
分束器，其包括：
第一组反射表面，其被配置为将透射通过所述样品室的光束的第一部分重定向和聚焦在所述第一光检测器上；以及
第二组反射表面，其被配置为将从所述光发射器接收的光束的第二部分重定向和聚焦在所述第二光检测器上。
34.根据权利要求33所述的感测系统，其中，所述感测系统被配置为使用从所述第一光检测器接收的第一信号和从所述第二光检测器接收的第二信号来生成差分信号。
35.根据权利要求33和34中任一项所述的感测系统，其中，所述感测系统包括光谱仪，所述光谱仪被配置为基于所述气流中的分子的吸收波段来检测所述分子。
36.根据权利要求33至35中任一项所述的感测系统，进一步包括准直器，所述准直器被配置为将由所述光发射器生成的光束转换为穿过所述样品室的准直光束。
37.根据权利要求33至36中任一项所述的感测系统，其中，所述光发射器被配置为发射包括目标气体分子的至少一个吸收波段的波长区间内的光。
38.根据权利要求33至37中任一项所述的感测系统，其中，所述光发射器是热发射器。
39.根据权利要求33至38中任一项所述的感测系统，其中，所述第一组反射表面和所述第二组反射表面形成多个凹槽，并且所述多个反射表面中的一个反射表面具有抛物面形状。
40.根据权利要求37所述的感测系统，其中，所述第一光检测器被第一滤波器覆盖。
41.根据权利要求40所述的感测系统，其中，所述第一滤波器透射具有在所述目标气体分子的吸收波段中的至少一个吸收波段内的波长的光。
42.根据权利要求41所述的感测系统，其中，所述目标气体分子是二氧化碳。
43.根据权利要求42所述的感测系统，其中，所述吸收波段位于4.2微米附近。
44.根据权利要求40至43中任一项所述的感测系统，其中，所述第二光检测器被第二滤波器覆盖。
45.根据权利要求44所述的感测系统，其中，所述第二滤波器透射具有不与所述目标气体分子的任何吸收波段重叠的波长的光。
46.根据权利要求33至45中任一项所述的感测系统，其中，所述差分信号是所述第一信号和所述第二信号的线性或非线性函数。
47.根据权利要求42至46中任一项所述的感测系统，其中，所述差分信号用于估计所述样品室中的二氧化碳分子的浓度。
48.根据权利要求40至45中任一项所述的感测系统，其中，在所述样品室中不存在所述目标气体分子的情况下，由所述光束的所述第一部分携带的功率与由所述光束的所述第二部分携带的功率之间的差值小于由所述光束携带的总功率的5％。
49.根据权利要求36至48中任一项所述的感测系统，其中，所述准直器和所述分束器一起用作变形成像系统，以及其中，在每个光检测器上形成所述光发射器的辐射区域的变形图像。
50.根据权利要求33至49中任一项所述的感测系统，其中，由所述光束的所述第一部分或所述光束的第二部分在每个光检测器上的所述照射区域的面积小于所述光检测器的敏感面积。
51.根据权利要求33至50中任一项所述的感测系统，进一步包括气道适配器，其中，所述气道适配器包括：
气体入口端口和气体出口端口；
样品室，其中，所述样品室被配置为支持沿着从所述入口端口到所述出口端口的纵向方向的所述气流；
入口窗口；以及
出口窗口，其允许光沿着与所述纵向方向垂直的横向方向透射通过所述样品室。
52.根据权利要求33至51中任一项所述的感测系统，其中，所述第一组反射表面和所述第二组反射表面形成凹分段反射器。
53.一种被配置为分析气流中的成分的感测系统，所述感测系统包括：
光发射器，其被配置为发射至少一个光束；
样品室，其适于支持从所述光发射器接收的光束与所述气流的相互作用；
第一光检测器；
第二光检测器；以及
分束器，其包括第一多个反射表面和第二多个反射表面，其中，所述第一多个反射表面和所述第二多个反射表面形成多个凹槽，并且所述多个反射表面中的一个反射表面具有抛物面形状。
54.根据权利要求53所述的感测系统，其中，所述感测系统被配置为使用从所述第一光检测器接收的第一信号和从所述第二光检测器接收的第二信号来生成差分信号。
55.根据权利要求53和54中任一项所述的感测系统，其中，所述第一多个反射表面被配置为将透射通过所述样品室的光束的第一部分重定向并聚焦在所述第一光检测器上；并且所述第二多个反射表面被配置为将透射通过所述样品室的光束的第二部分重定向和聚焦在所述第二光检测器上。
56.根据权利要求53至55中任一项所述的感测系统，其中，所述感测系统包括光谱仪，所述光谱仪被配置为基于所述气流中的分子的吸收波段来检测所述分子。
57.根据权利要求53至56中任一项所述的感测系统，进一步包括准直器，所述准直器被配置为将由所述光发射器生成的光束转换为穿过所述样品室的准直光束。
58.根据权利要求53至57中任一项所述的感测系统，其中，所述光发射器被配置为发射包括目标气体分子的至少一个吸收波段的波长区间内的光。
59.根据权利要求53至58中任一项所述的感测系统，其中，所述光发射器是热发射器。
60.根据权利要求58所述的感测系统，其中，所述第一光检测器被第一滤波器覆盖。
61.根据权利要求60所述的感测系统，其中，所述第一滤波器透射具有在所述目标气体分子的吸收波段中的至少一个吸收波段内的波长的光。
62.根据权利要求61所述的感测系统，其中，所述目标气体分子是二氧化碳。
63.根据权利要求62所述的感测系统，其中，所述吸收波段位于4.2微米附近。
64.根据权利要求61至63中任一项所述的感测系统，其中，所述第二光检测器被第二滤波器覆盖。
65.根据权利要求64所述的感测系统，其中，所述第二滤波器透射具有不与所述目标气体分子的任何吸收波段重叠的波长的光。
66.根据权利要求53至65中任一项所述的感测系统，其中，所述差分信号是所述第一信号和所述第二信号的线性或非线性函数。
67.根据权利要求62至66中任一项所述的感测系统，其中，所述差分信号用于估计所述样品室中的二氧化碳分子的浓度。
68.根据权利要求60至65中任一项所述的感测系统，其中，在所述样品室中不存在所述目标气体分子的情况下，由所述光束的所述第一部分携带的功率与由所述光束的所述第二部分携带的功率之间的差值小于由所述光束携带的总功率的5％。
69.根据权利要求57至68中任一项所述的感测系统，其中，所述准直器和所述分束器一起用作变形成像系统，以及其中，在每个光检测器上形成所述光发射器的辐射区域的变形图像。
70.根据权利要求53至69中任一项所述的感测系统，其中，由所述光束的所述第一部分或所述光束的第二部分在每个光检测器上的所述照射区域的面积小于所述光检测器的敏感面积。
71.根据权利要求53至70中任一项所述的感测系统，进一步包括气道适配器，其中所述气道适配器包括：
气体入口端口和气体出口端口；
样品室，其中，所述样品室被配置为支持沿着从所述入口端口到所述出口端口的纵向方向的气流；
入口窗口；以及
出口窗口，其允许光沿着与所述纵向方向垂直的横向方向透射通过所述样品室。
72.根据权利要求53至71中任一项所述的感测系统，其中，所述第一多个反射表面和所述第二多个反射表面形成凹分段反射器。
73.一种被配置为分析样品中的成分的感测系统，所述感测系统包括：
光发射器，其被配置为发射至少一个光束；
样品室，其适于支持从所述光发射器接收的光束与所述样品的相互作用；
第一光检测器；
第二光检测器；以及
分段反射器，其包括：
第一组反射表面，其被配置为将透射通过所述样品室的光束的第一部分重定向和聚焦在所述第一光检测器上；以及
第二组反射表面，其被配置为将透射通过所述样品室的光束的第二部分重定向和聚焦在所述第二光检测器上。
74.根据权利要求73所述的感测系统，其中，所述感测系统被配置为使用从所述第一光检测器接收的第一信号和从所述第二光检测器接收的第二信号来生成差分信号。
75.根据权利要求73和74中任一项所述的感测系统，其中，所述感测系统包括光谱仪，所述光谱仪被配置为基于所述样品中的分子的吸收波段来检测所述分子。
76.根据权利要求73至75中任一项所述的感测系统，其中，所述差分信号用于估计所述样品室中的目标分子的浓度。
77.根据权利要求73至76中任一项所述的感测系统，进一步包括准直器，所述准直器被配置为将由所述光发射器生成的光束转换为穿过所述样品室的准直光束。
78.根据权利要求73和77中任一项所述的感测系统，其中，所述样品是气体样品。
79.根据权利要求73和76中任一项所述的感测系统，其中，所述样品是液体样品。
80.一种被配置为分析样品中的成分的感测系统，所述感测系统包括：
光发射器，其被配置为发射至少一个光束；
样品室，其适于支持从所述光发射器接收的光束与所述样品的相互作用；
第一光检测器；
第二光检测器；以及
分束器，其包括：
第一组反射表面，其被配置为将透射通过所述样品室的光束的第一部分重定向并聚焦在所述第一光检测器上，以及
第二组反射表面，其被配置为将透射通过所述样品室的光束的第二部分重定向并聚焦在所述第二光检测器上，
其中，所述分束器不包括色散元件。
81.根据权利要求80所述的感测系统，其中，所述感测系统被配置为使用从所述第一光检测器接收的第一信号和从所述第二光检测器接收的第二信号来生成差分信号。
82.根据权利要求80和81中任一项所述的感测系统，其中，所述感测系统包括光谱仪，所述光谱仪被配置为基于所述样品中的分子的吸收波段来检测所述分子。
83.根据权利要求80至82中任一项所述的感测系统，其中，所述差分信号用于估计所述样品室中的目标分子的浓度。
84.根据权利要求80至83中任一项所述的感测系统，进一步包括准直器，所述准直器被配置为将由所述光发射器生成的光束转换为穿过所述样品室的准直光束。
85.根据权利要求80至84中任一项所述的感测系统，其中，所述样品是气体样品。
86.根据权利要求80至84中任一项所述的感测系统，其中，所述样品是液体样品。
87.一种被配置为分析样品中的成分的感测系统，所述感测系统包括：
光发射器，其被配置为发射至少一个光束；
样品室，其适于支持从所述光发射器接收的光束与所述样品的相互作用；
第一光检测器；
第二光检测器；
第三光检测器；以及
分段反射器，其包括：
第一组反射表面，其被配置为将透射通过所述样品室的光束的第一部分重定向和聚焦在所述第一光检测器上；
第二组反射表面，其被配置为将透射通过所述样品室的光束的第二部分重定向和聚焦在所述第二光检测器上；以及
第三组反射表面，其被配置为将从所述光发射器接收的光束的第三部分重定向和聚焦在所述第三光检测器上。
88.根据权利要求87所述的感测系统，其中，所述感测系统被配置为使用从所述第一光检测器接收的第一信号和从所述第三光检测器接收的第三信号来生成第一差分信号，并且使用从所述第二光检测器接收的第二信号和从所述第三光检测器接收的第三信号来生成第二差分信号。
89.根据权利要求88所述的感测系统，其中，所述第一差分信号用于估计所述样品室中的第一目标分子的浓度，并且所述第二差分信号用于估计所述样品室中的第二目标分子的浓度。
90.根据权利要求87至89中任一项所述的感测系统，其中，所述第一光检测器被第一滤波器覆盖并且所述第二光检测器被第二滤波器覆盖。
91.根据权利要求90所述的感测系统，其中，所述第一滤波器透射具有在所述第一目标分子的吸收波段中的至少一个吸收波段内的波长的光，以及其中，所述第二滤波器透射具有在所述第二目标分子的吸收波段中的至少一个吸收波段内的波长的光。
92.根据权利要求91所述的感测系统，其中，所述第三光检测器被第三滤波器覆盖并且其中所述第三滤波器透射具有不与所述第一目标分子和所述第二目标分子的任何吸收波段重叠的波长的光。
93.根据权利要求87至92中任一项所述的感测系统，进一步包括准直器，所述准直器被配置为将由所述光发射器生成的光束转换为穿过所述样品室的准直光束。
94.根据权利要求87至93中任一项所述的感测系统，其中，所述样品是气体样品。
95.根据权利要求87至93中任一项所述的感测系统，其中，所述样品是液体样品。
96.一种被配置为分析气流中的成分的感测系统，所述感测系统包括：
光发射器，其被配置为发射至少一个光束；
样品室，其适于支持从所述光发射器接收的光束与所述气流的相互作用；
第一光检测器；
第二光检测器；以及
分束器，其包括：
透镜，其被配置为将透射通过所述样品室的光束转换为会聚光束；以及
分束器，其被配置为接收所述会聚光束，将所述会聚光束的第一部分重定向到所述第一光检测器上；并且将所述会聚光束的第二部分重定向到所述第二光检测器上。
97.一种被配置为分析气流中的成分的感测系统，所述感测系统包括：
光发射器，其被配置为发射至少一个光束；
样品室，其适于支持从所述光发射器接收的光束与所述气流的相互作用；
第一光检测器；
第二光检测器；以及
分束器，其包括波导，所述波导包括：
输入波导段，其被配置为接收透射通过所述样品室的光束，将所述光束的第一部分引导到第一输出波导段中，并且将所述光束的第二部分引导到第二输出波导段中；
其中，所述第一输出波导段的出口端口被对准以照射所述第一光检测器，并且所述第二输出波导段的出口端口被对准以照射所述第二光检测器。
98.一种分析气流中的成分的方法，所述方法包括：
将由光发射器发射的光束透射通过所述气流；
将透射通过所述气流的光束的第一部分重定向并聚焦在第一光检测器上；
将透射通过所述气流的光束的第二部分重定向并聚焦在第二光检测器上；以及
基于从所述第一光检测器接收的第一信号和从所述第二光检测器接收的第二信号分析所述气流中的成分。
99.根据权利要求98所述的方法，进一步包括，通过连接到所述第一光检测器和所述第二光检测器的电子处理器：使用从所述第一光检测器接收的第一信号和从所述第二光检测器接收的第二信号生成差分信号。
100.根据权利要求98和99中任一项所述的方法，其中，分析所述气流中的成分包括基于所述气流中的分子的吸收波段检测所述分子。
101.根据权利要求98至100中任一项所述的方法，进一步包括在将所述光束透射通过所述样品室之前将由所述光发射器生成的光束转换成准直光束。
102.根据权利要求98至101中任一项所述的方法，其中，所述光发射器被配置为发射包括目标分子的至少一个吸收波段的波长区间内的光。
103.根据权利要求98至102中任一项所述的方法，其中，所述光发射器是热发射器。
104.根据权利要求98至103中任一项所述的方法，其中，重定向和聚焦所述光束的所述第一部分和所述第二部分包括将透射通过所述气流的光束反射离开凹分段反射器。
105.根据权利要求104所述的方法，其中，所述分段反射器包括第一组反射表面和第二组反射表面。
106.根据权利要求105所述的方法，其中，所述第一组反射表面和所述第二组反射表面形成多个凹槽，并且所述第一组反射表面或所述第二组反射表面的反射表面具有抛物面形状。
107.根据权利要求102至106中任一项所述的方法，其中，所述第一光检测器被第一滤波器覆盖。
108.根据权利要求107所述的方法，其中，所述第一滤波器透射具有在所述目标分子的吸收波段中的至少一个吸收波段内的波长的光。
109.根据权利要求108所述的方法，其中，所述目标分子是二氧化碳分子。
110.根据权利要求109所述的方法，其中，所述吸收波段位于4.2微米附近。
111.根据权利要求102至110中任一项所述的方法，其中，所述第二光检测器被第二滤波器覆盖。
112.根据权利要求111所述的方法，其中，所述第二滤波器透射具有不与所述目标分子的任何吸收波段重叠的波长的光。
113.根据权利要求99至112中任一项所述的方法，其中，所述差分信号是所述第一信号和所述第二信号的线性或非线性函数。
114.根据权利要求99至113中任一项所述的方法，其中，所述差分信号用于估计所述气流中的二氧化碳分子的浓度。
115.根据权利要求102至112中任一项所述的方法，其中，在所述样品室中不存在所述目标气体分子的情况下，由所述光束的所述第一部分携带的功率与由所述光束的所述第二部分携带的功率之间的差值小于由所述光束携带的总功率的5％。
116.根据权利要求101至115中任一项所述的方法，其中，将由所述光发射器生成的光束转换成所述准直光束包括将所述光束反射离开离轴抛物面镜。
117.根据权利要求98至116中任一项所述的方法，其中，将所述光束的所述第一部分和所述第二部分重定向和聚焦在所述第一光检测器和所述第二光检测器上包括在每个光检测器上形成所述光发射器的辐射区域的变形图像。
118.根据权利要求98至117中任一项所述的方法，其中，由所述光束的所述第一部分或所述光束的所述第二部分在每个光检测器上的照射区域的面积小于所述光检测器的敏感面积。
119.根据权利要求98至118中任一项所述的方法，其中，所述气流由气道适配器的样品室支持，所述样品室被配置为能够使由所述光发射器发射的光束与所述气流相互作用。
120.根据权利要求119所述的方法，其中，所述气道适配器包括：
气体入口端口和气体出口端口；
入口窗口，以及
出口窗口，其允许光沿与纵向方向垂直的横向方向透射通过所述样品室；以及
其中，所述样品室被配置为支持沿着从所述入口端口到所述出口端口的纵向方向的气流。
121.一种分析样品中的成分的方法，所述方法包括：
将由光发射器发射的光束透射通过样品室，所述样品室适于支持从光发射器接收的光束与所述样品的相互作用；
将透射通过所述样品室的光束的第一部分重定向并聚焦在第一光检测器上；以及
将透射通过所述样品室的光束的第二部分重定向并聚焦在第二光检测器上；
基于由所述第一光检测器生成的第一信号和由所述第二光检测器生成的第二信号分析所述样品中的成分。
122.根据权利要求121所述的方法，进一步包括，通过连接到所述第一光检测器和所述第二光检测器的电子处理器：使用从所述第一光检测器接收的第一信号和从所述第二光检测器接收的第二信号生成差分信号。
123.根据权利要求121和122中任一项所述的方法，其中，分析所述样品中的成分包括基于所述样品中的分子的吸收波段检测所述分子。
124.根据权利要求121至123中任一项所述的方法，进一步包括在将所述光束透射通过所述样品室之前将由所述光发射器生成的光束转换成准直光束。
125.根据权利要求121至124中任一项所述的方法，其中，所述光发射器被配置为发射包括目标分子的至少一个吸收波段的波长区间内的光。
126.根据权利要求121至125中任一项所述的方法，其中，所述光发射器是热发射器。
127.根据权利要求121至126中任一项所述的方法，其中，重定向和聚焦所述光束的所述第一部分和所述第二部分包括将透射通过所述样品的光束反射离开凹分段反射器。
128.根据权利要求127所述的方法，其中，所述分段反射器包括第一组反射表面和第二组反射表面。
129.根据权利要求128所述的方法，其中，所述第一组反射表面和所述第二组反射表面形成多个凹槽，并且所述第一组反射表面或所述第二组反射表面的反射表面具有抛物面形状。
130.根据权利要求121至129中任一项所述的方法，其中，所述第一光检测器被第一滤波器覆盖。
131.根据权利要求130所述的方法，其中，所述第一滤波器透射具有在所述目标分子的吸收波段中的至少一个吸收波段内的波长的光。
132.根据权利要求131所述的方法，其中，所述目标分子是二氧化碳。
133.根据权利要求132所述的方法，其中，所述吸收波段位于4.2微米附近。
134.根据权利要求121至133中任一项所述的方法，其中，所述第二光检测器被第二滤波器覆盖。
135.根据权利要求134所述的方法，其中，所述第二滤波器透射具有不与所述目标分子的任何吸收波段重叠的波长的光。
136.根据权利要求122至135中任一项所述的方法，其中，所述差分信号是所述第一信号和所述第二信号的线性或非线性函数。
137.根据权利要求122至136中任一项所述的方法，其中，所述差分信号用于估计气流中的二氧化碳分子的浓度。
138.根据权利要求125至137中任一项所述的方法，其中，在所述样品室中不存在所述目标气体分子的情况下，由所述光束的所述第一部分携带的功率与由所述光束的所述第二部分携带的功率之间的差值小于由所述光束携带的总功率的5％。
139.根据权利要求124至138中任一项所述的方法，其中，将由所述光发射器生成的光束转换成所述准直光束包括将所述光束反射离开离轴抛物面镜。
140.根据权利要求121至139中任一项所述的方法，其中，将所述光束的所述第一部分和所述第二部分重定向和聚焦在所述第一光检测器和所述第二光检测器上包括在每个光检测器上形成所述光发射器的辐射区域的变形图像。
141.根据权利要求121至140中任一项所述的方法，其中，由所述光束的所述第一部分或所述光束的所述第二部分在每个光检测器上的照射区域的面积小于所述光检测器的敏感面积。
CN202180051899.8A 2020-07-23 2021-07-23 固态光谱仪 Pending CN116507904A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202063055803P 2020-07-23 2020-07-23
US63/055803 2020-07-23
PCT/US2021/042919 WO2022020692A1 (en) 2020-07-23 2021-07-23 Solid-state spectrometer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116507904A true CN116507904A (zh) 2023-07-28

Family

ID=77398646

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180051899.8A Pending CN116507904A (zh) 2020-07-23 2021-07-23 固态光谱仪

Country Status (4)

Country Link
US (2) US11692934B2 (zh)
EP (1) EP4185856A1 (zh)
CN (1) CN116507904A (zh)
WO (1) WO2022020692A1 (zh)

Families Citing this family (139)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6850788B2 (en) 2002-03-25 2005-02-01 Masimo Corporation Physiological measurement communications adapter
US7483729B2 (en) 2003-11-05 2009-01-27 Masimo Corporation Pulse oximeter access apparatus and method
US7415297B2 (en) 2004-03-08 2008-08-19 Masimo Corporation Physiological parameter system
US7962188B2 (en) 2005-10-14 2011-06-14 Masimo Corporation Robust alarm system
US8219172B2 (en) 2006-03-17 2012-07-10 Glt Acquisition Corp. System and method for creating a stable optical interface
US10188348B2 (en) 2006-06-05 2019-01-29 Masimo Corporation Parameter upgrade system
US8457707B2 (en) 2006-09-20 2013-06-04 Masimo Corporation Congenital heart disease monitor
US9861305B1 (en) 2006-10-12 2018-01-09 Masimo Corporation Method and apparatus for calibration to reduce coupling between signals in a measurement system
US7880626B2 (en) 2006-10-12 2011-02-01 Masimo Corporation System and method for monitoring the life of a physiological sensor
US8280473B2 (en) 2006-10-12 2012-10-02 Masino Corporation, Inc. Perfusion index smoother
US8265723B1 (en) 2006-10-12 2012-09-11 Cercacor Laboratories, Inc. Oximeter probe off indicator defining probe off space
US8255026B1 (en) 2006-10-12 2012-08-28 Masimo Corporation, Inc. Patient monitor capable of monitoring the quality of attached probes and accessories
JP5441707B2 (ja) 2006-12-09 2014-03-12 マシモ コーポレイション プレチスモグラフ変動プロセッサ
US8852094B2 (en) 2006-12-22 2014-10-07 Masimo Corporation Physiological parameter system
US8374665B2 (en) 2007-04-21 2013-02-12 Cercacor Laboratories, Inc. Tissue profile wellness monitor
US8437825B2 (en) 2008-07-03 2013-05-07 Cercacor Laboratories, Inc. Contoured protrusion for improving spectroscopic measurement of blood constituents
US8203704B2 (en) 2008-08-04 2012-06-19 Cercacor Laboratories, Inc. Multi-stream sensor for noninvasive measurement of blood constituents
SE532941C2 (sv) 2008-09-15 2010-05-18 Phasein Ab Gasprovtagningsledning för andningsgaser
US8771204B2 (en) 2008-12-30 2014-07-08 Masimo Corporation Acoustic sensor assembly
US8588880B2 (en) 2009-02-16 2013-11-19 Masimo Corporation Ear sensor
US9323894B2 (en) 2011-08-19 2016-04-26 Masimo Corporation Health care sanitation monitoring system
US8388353B2 (en) 2009-03-11 2013-03-05 Cercacor Laboratories, Inc. Magnetic connector
US8571619B2 (en) 2009-05-20 2013-10-29 Masimo Corporation Hemoglobin display and patient treatment
US20110208015A1 (en) 2009-07-20 2011-08-25 Masimo Corporation Wireless patient monitoring system
US8473020B2 (en) 2009-07-29 2013-06-25 Cercacor Laboratories, Inc. Non-invasive physiological sensor cover
US9579039B2 (en) 2011-01-10 2017-02-28 Masimo Corporation Non-invasive intravascular volume index monitor
US20110137297A1 (en) 2009-09-17 2011-06-09 Kiani Massi Joe E Pharmacological management system
US8690799B2 (en) 2009-10-15 2014-04-08 Masimo Corporation Acoustic respiratory monitoring sensor having multiple sensing elements
US9724016B1 (en) 2009-10-16 2017-08-08 Masimo Corp. Respiration processor
US9839381B1 (en) 2009-11-24 2017-12-12 Cercacor Laboratories, Inc. Physiological measurement system with automatic wavelength adjustment
GB2487882B (en) 2009-12-04 2017-03-29 Masimo Corp Calibration for multi-stage physiological monitors
US9153112B1 (en) 2009-12-21 2015-10-06 Masimo Corporation Modular patient monitor
EP2544591B1 (en) 2010-03-08 2021-07-21 Masimo Corporation Reprocessing of a physiological sensor
JP5710767B2 (ja) 2010-09-28 2015-04-30 マシモ コーポレイション オキシメータを含む意識深度モニタ
US20120226117A1 (en) 2010-12-01 2012-09-06 Lamego Marcelo M Handheld processing device including medical applications for minimally and non invasive glucose measurements
US9532722B2 (en) 2011-06-21 2017-01-03 Masimo Corporation Patient monitoring system
US9782077B2 (en) 2011-08-17 2017-10-10 Masimo Corporation Modulated physiological sensor
WO2013056160A2 (en) 2011-10-13 2013-04-18 Masimo Corporation Medical monitoring hub
US9392945B2 (en) 2012-01-04 2016-07-19 Masimo Corporation Automated CCHD screening and detection
US12004881B2 (en) 2012-01-04 2024-06-11 Masimo Corporation Automated condition screening and detection
US9267572B2 (en) 2012-02-08 2016-02-23 Masimo Corporation Cable tether system
US10149616B2 (en) 2012-02-09 2018-12-11 Masimo Corporation Wireless patient monitoring device
US10827961B1 (en) 2012-08-29 2020-11-10 Masimo Corporation Physiological measurement calibration
US9749232B2 (en) 2012-09-20 2017-08-29 Masimo Corporation Intelligent medical network edge router
US9955937B2 (en) 2012-09-20 2018-05-01 Masimo Corporation Acoustic patient sensor coupler
US9877650B2 (en) 2012-09-20 2018-01-30 Masimo Corporation Physiological monitor with mobile computing device connectivity
US9750461B1 (en) 2013-01-02 2017-09-05 Masimo Corporation Acoustic respiratory monitoring sensor with probe-off detection
US9724025B1 (en) 2013-01-16 2017-08-08 Masimo Corporation Active-pulse blood analysis system
US9965946B2 (en) 2013-03-13 2018-05-08 Masimo Corporation Systems and methods for monitoring a patient health network
US10441181B1 (en) 2013-03-13 2019-10-15 Masimo Corporation Acoustic pulse and respiration monitoring system
US9936917B2 (en) * 2013-03-14 2018-04-10 Masimo Laboratories, Inc. Patient monitor placement indicator
US9891079B2 (en) 2013-07-17 2018-02-13 Masimo Corporation Pulser with double-bearing position encoder for non-invasive physiological monitoring
WO2015020911A2 (en) 2013-08-05 2015-02-12 Cercacor Laboratories, Inc. Blood pressure monitor with valve-chamber assembly
WO2015038683A2 (en) 2013-09-12 2015-03-19 Cercacor Laboratories, Inc. Medical device management system
EP3054848B1 (en) 2013-10-07 2019-09-25 Masimo Corporation Regional oximetry pod
US10832818B2 (en) 2013-10-11 2020-11-10 Masimo Corporation Alarm notification system
US10828007B1 (en) 2013-10-11 2020-11-10 Masimo Corporation Acoustic sensor with attachment portion
US10279247B2 (en) 2013-12-13 2019-05-07 Masimo Corporation Avatar-incentive healthcare therapy
US11259745B2 (en) 2014-01-28 2022-03-01 Masimo Corporation Autonomous drug delivery system
US10123729B2 (en) 2014-06-13 2018-11-13 Nanthealth, Inc. Alarm fatigue management systems and methods
US10231670B2 (en) 2014-06-19 2019-03-19 Masimo Corporation Proximity sensor in pulse oximeter
US10111591B2 (en) 2014-08-26 2018-10-30 Nanthealth, Inc. Real-time monitoring systems and methods in a healthcare environment
US10383520B2 (en) 2014-09-18 2019-08-20 Masimo Semiconductor, Inc. Enhanced visible near-infrared photodiode and non-invasive physiological sensor
US10154815B2 (en) 2014-10-07 2018-12-18 Masimo Corporation Modular physiological sensors
EP3247439B8 (en) 2015-01-23 2021-03-03 Masimo Corporation Nasal/oral cannula system
JP6808631B2 (ja) 2015-02-06 2021-01-06 マシモ・コーポレイション コネクタ及びセンサアセンブリの組合せ
CA2974830C (en) 2015-02-06 2023-06-27 Masimo Corporation Fold flex circuit for lnop
US10568553B2 (en) 2015-02-06 2020-02-25 Masimo Corporation Soft boot pulse oximetry sensor
US10524738B2 (en) 2015-05-04 2020-01-07 Cercacor Laboratories, Inc. Noninvasive sensor system with visual infographic display
US11653862B2 (en) 2015-05-22 2023-05-23 Cercacor Laboratories, Inc. Non-invasive optical physiological differential pathlength sensor
KR102677391B1 (ko) 2015-08-11 2024-06-24 마시모 코오퍼레이션 신체 조직에 의해 약화된 광에 반응하는 징후를 포함하는 의료 모니터링 분석 및 리플레이
JP6940483B2 (ja) 2015-08-31 2021-09-29 マシモ・コーポレイション ワイヤレス患者監視システムおよび方法
US11504066B1 (en) 2015-09-04 2022-11-22 Cercacor Laboratories, Inc. Low-noise sensor system
US11679579B2 (en) 2015-12-17 2023-06-20 Masimo Corporation Varnish-coated release liner
US10993662B2 (en) 2016-03-04 2021-05-04 Masimo Corporation Nose sensor
WO2018009612A1 (en) 2016-07-06 2018-01-11 Patient Doctor Technologies, Inc. Secure and zero knowledge data sharing for cloud applications
US10617302B2 (en) 2016-07-07 2020-04-14 Masimo Corporation Wearable pulse oximeter and respiration monitor
US11504058B1 (en) 2016-12-02 2022-11-22 Masimo Corporation Multi-site noninvasive measurement of a physiological parameter
US10750984B2 (en) 2016-12-22 2020-08-25 Cercacor Laboratories, Inc. Methods and devices for detecting intensity of light with translucent detector
US11086609B2 (en) 2017-02-24 2021-08-10 Masimo Corporation Medical monitoring hub
WO2018156809A1 (en) 2017-02-24 2018-08-30 Masimo Corporation Augmented reality system for displaying patient data
EP3585254B1 (en) 2017-02-24 2024-03-20 Masimo Corporation Medical device cable and method of sharing data between connected medical devices
US10388120B2 (en) 2017-02-24 2019-08-20 Masimo Corporation Localized projection of audible noises in medical settings
US10327713B2 (en) 2017-02-24 2019-06-25 Masimo Corporation Modular multi-parameter patient monitoring device
WO2018194992A1 (en) 2017-04-18 2018-10-25 Masimo Corporation Nose sensor
US10918281B2 (en) 2017-04-26 2021-02-16 Masimo Corporation Medical monitoring device having multiple configurations
JP7159208B2 (ja) 2017-05-08 2022-10-24 マシモ・コーポレイション ドングルを使用することによって医療システムをネットワークコントローラとペアリングするためのシステム
US11026604B2 (en) 2017-07-13 2021-06-08 Cercacor Laboratories, Inc. Medical monitoring device for harmonizing physiological measurements
CN111031908B (zh) 2017-08-15 2023-07-14 梅西莫股份有限公司 用于无创性患者监护仪的防水连接器
USD880477S1 (en) 2017-08-15 2020-04-07 Masimo Corporation Connector
JP7282085B2 (ja) 2017-10-31 2023-05-26 マシモ・コーポレイション 酸素状態指標を表示するためのシステム
US11766198B2 (en) 2018-02-02 2023-09-26 Cercacor Laboratories, Inc. Limb-worn patient monitoring device
WO2019204368A1 (en) 2018-04-19 2019-10-24 Masimo Corporation Mobile patient alarm display
WO2019209915A1 (en) 2018-04-24 2019-10-31 Cercacor Laboratories, Inc. Easy insert finger sensor for transmission based spectroscopy sensor
US11627919B2 (en) 2018-06-06 2023-04-18 Masimo Corporation Opioid overdose monitoring
US12097043B2 (en) 2018-06-06 2024-09-24 Masimo Corporation Locating a locally stored medication
US11872156B2 (en) 2018-08-22 2024-01-16 Masimo Corporation Core body temperature measurement
US11389093B2 (en) 2018-10-11 2022-07-19 Masimo Corporation Low noise oximetry cable
USD1041511S1 (en) 2018-10-11 2024-09-10 Masimo Corporation Display screen or portion thereof with a graphical user interface
USD998630S1 (en) 2018-10-11 2023-09-12 Masimo Corporation Display screen or portion thereof with a graphical user interface
USD998631S1 (en) 2018-10-11 2023-09-12 Masimo Corporation Display screen or portion thereof with a graphical user interface
US11406286B2 (en) 2018-10-11 2022-08-09 Masimo Corporation Patient monitoring device with improved user interface
US11464410B2 (en) 2018-10-12 2022-10-11 Masimo Corporation Medical systems and methods
US11774353B2 (en) * 2018-10-30 2023-10-03 The Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Methods and apparatuses for biomimetic standoff detection of hazardous chemicals
US12004869B2 (en) 2018-11-05 2024-06-11 Masimo Corporation System to monitor and manage patient hydration via plethysmograph variablity index in response to the passive leg raising
US11986289B2 (en) 2018-11-27 2024-05-21 Willow Laboratories, Inc. Assembly for medical monitoring device with multiple physiological sensors
US11684296B2 (en) 2018-12-21 2023-06-27 Cercacor Laboratories, Inc. Noninvasive physiological sensor
US12066426B1 (en) 2019-01-16 2024-08-20 Masimo Corporation Pulsed micro-chip laser for malaria detection
EP3920791B1 (en) 2019-02-07 2024-10-30 Masimo Corporation Combining multiple qeeg features to estimate drug-independent sedation level using machine learning
WO2020214826A1 (en) 2019-04-17 2020-10-22 Masimo Corporation Patient monitoring systems, devices, and methods
USD919100S1 (en) 2019-08-16 2021-05-11 Masimo Corporation Holder for a patient monitor
US11832940B2 (en) 2019-08-27 2023-12-05 Cercacor Laboratories, Inc. Non-invasive medical monitoring device for blood analyte measurements
US12131661B2 (en) 2019-10-03 2024-10-29 Willow Laboratories, Inc. Personalized health coaching system
JP2022552007A (ja) 2019-10-18 2022-12-14 マシモ・コーポレイション 患者モニタリングのための表示レイアウトおよび対話型オブジェクト
CN115176155A (zh) 2019-10-25 2022-10-11 塞卡科实验室有限公司 指示剂化合物、包括指示剂化合物的装置及其制备和使用方法
CN115066203A (zh) 2020-01-13 2022-09-16 梅西莫股份有限公司 具有生理参数监测的可穿戴设备
CA3165055A1 (en) 2020-01-30 2021-08-05 Massi Joe E. Kiani Redundant staggered glucose sensor disease management system
WO2021163447A1 (en) 2020-02-13 2021-08-19 Masimo Corporation System and method for monitoring clinical activities
US11879960B2 (en) 2020-02-13 2024-01-23 Masimo Corporation System and method for monitoring clinical activities
US12048534B2 (en) 2020-03-04 2024-07-30 Willow Laboratories, Inc. Systems and methods for securing a tissue site to a sensor
JP2023518303A (ja) 2020-03-20 2023-04-28 マシモ・コーポレイション 非侵襲的な体温測定のためのウェアラブルデバイス
WO2021216596A1 (en) 2020-04-22 2021-10-28 Cercacor Laboratories, Inc. Self-contained minimal action invasive blood constituent system
USD979516S1 (en) 2020-05-11 2023-02-28 Masimo Corporation Connector
USD980091S1 (en) 2020-07-27 2023-03-07 Masimo Corporation Wearable temperature measurement device
USD974193S1 (en) 2020-07-27 2023-01-03 Masimo Corporation Wearable temperature measurement device
US12082926B2 (en) 2020-08-04 2024-09-10 Masimo Corporation Optical sensor with multiple detectors or multiple emitters
WO2022040231A1 (en) 2020-08-19 2022-02-24 Masimo Corporation Strap for a wearable device
USD946596S1 (en) 2020-09-30 2022-03-22 Masimo Corporation Display screen or portion thereof with graphical user interface
USD946597S1 (en) 2020-09-30 2022-03-22 Masimo Corporation Display screen or portion thereof with graphical user interface
USD946598S1 (en) 2020-09-30 2022-03-22 Masimo Corporation Display screen or portion thereof with graphical user interface
USD975838S1 (en) * 2021-01-15 2023-01-17 Comdek Industrial Corporation Respiratory gas analyzer
USD997365S1 (en) 2021-06-24 2023-08-29 Masimo Corporation Physiological nose sensor
USD1036293S1 (en) 2021-08-17 2024-07-23 Masimo Corporation Straps for a wearable device
US12126683B2 (en) 2021-08-31 2024-10-22 Masimo Corporation Privacy switch for mobile communications device
USD1000975S1 (en) 2021-09-22 2023-10-10 Masimo Corporation Wearable temperature measurement device
USD1048571S1 (en) 2021-10-07 2024-10-22 Masimo Corporation Bite block
USD1048908S1 (en) 2022-10-04 2024-10-29 Masimo Corporation Wearable sensor
USD1042596S1 (en) 2022-12-12 2024-09-17 Masimo Corporation Monitoring camera
US12117391B1 (en) * 2023-03-21 2024-10-15 Hong Kong Applied Science and Technology Research Institute Company Limited Method and system for remote imaging explosive gases

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3985441A (en) 1974-03-13 1976-10-12 Schoeffel Instrument Corporation Multi-channel spectral analyzer for liquid chromatographic separations
US5251121A (en) 1990-05-23 1993-10-05 Ntc Technology, Inc. Power supplies
US5148239A (en) 1990-07-17 1992-09-15 Rainin Instrument Co., Inc. High performance absorbance detector with flashlamp and compact folded optics system
US6021000A (en) * 1996-07-09 2000-02-01 Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha Beam splitting diffractive optical element
JPH10111236A (ja) 1996-10-03 1998-04-28 Nippon Koden Corp 炭酸ガス濃度測定装置
US6469303B1 (en) 2000-05-17 2002-10-22 Rae Systems, Inc. Non-dispersive infrared gas sensor
US6599253B1 (en) 2001-06-25 2003-07-29 Oak Crest Institute Of Science Non-invasive, miniature, breath monitoring apparatus
DE10131724B4 (de) 2001-06-29 2007-10-18 Dräger Safety AG & Co. KGaA Optisches Absorptions-Messgerät
US6791086B2 (en) 2001-08-31 2004-09-14 Respironics, Inc. Microspectrometer gas analyzer
SE524086C2 (sv) 2001-10-30 2004-06-22 Phase In Ab Mäthuvud för gasanalysator
DE20301081U1 (de) 2002-05-24 2003-04-10 Dräger Safety AG & Co. KGaA, 23560 Lübeck Optischer Gassensor
US7432508B2 (en) 2003-02-21 2008-10-07 Ric Investments, Llc Gas measurement system
SE525095C2 (sv) 2003-04-25 2004-11-30 Phasein Ab Fönster för IR-gasanalysator samt förfarande för framställning av sådant fönster
US7244939B2 (en) 2003-12-09 2007-07-17 Dynament Limited Gas sensor
US7852564B2 (en) * 2006-09-27 2010-12-14 Microscan Systems, Inc. Devices and/or systems for illuminating a component
ATE546725T1 (de) 2007-11-09 2012-03-15 Phasein Ab Gasmesssystem
EP2509494B1 (en) * 2009-12-09 2014-08-06 Koninklijke Philips N.V. Gas measurement module for use in therapeutic settings comprising reflective scanning microspectrometer
US10532174B2 (en) 2014-02-21 2020-01-14 Masimo Corporation Assistive capnography device
US11150130B2 (en) * 2019-03-04 2021-10-19 Si-Ware Systems Compact multi-pass gas cell for multi-gas spectral sensors
EP3705872A1 (en) * 2019-03-08 2020-09-09 Infineon Technologies AG Gas sensor
US11366056B2 (en) * 2019-10-01 2022-06-21 GE Precision Healthcare LLC Respiratory gas analyzer and a beam splitter therefor

Also Published As

Publication number Publication date
US20220026355A1 (en) 2022-01-27
US20230384217A1 (en) 2023-11-30
WO2022020692A1 (en) 2022-01-27
US11692934B2 (en) 2023-07-04
EP4185856A1 (en) 2023-05-31
US12092571B2 (en) 2024-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN116507904A (zh) 固态光谱仪
JP7536937B2 (ja) 全血中のヘモグロビンパラメータを決定するための分析システム及び方法
JP4547385B2 (ja) ガスセンサ
JP4729215B2 (ja) 同位体比率を測定するための赤外分光計
RU2451285C1 (ru) Газоанализатор и оптический блок, используемый в нем
US6818895B2 (en) Respiratory gas analyzer
EP1899698A2 (en) Gas measurement system
CN107305183A (zh) 样品单元
EP0670486B1 (en) Spectroscopic measuring sensor for the analysis of mediums
WO2009030812A1 (en) Spectrometer for measuring moving sample material and the method
EP1482301B1 (en) NDIR multigas analyzer
US11747201B2 (en) Infrared spectrophotometer
US11460397B2 (en) Gas measurement sensor
JPH10239235A (ja) 赤外線ガス分析計
Hodgkinson et al. A low cost, optically efficient carbon dioxide sensor based on nondispersive infra-red (NDIR) measurement at 4.2 μm
EP0834732A2 (en) Gas analyzer
US5714759A (en) Optical system with an extended, imaged source
US5731583A (en) Folded optical path gas analyzer with cylindrical chopper
CN110736713A (zh) 气体分析仪和气体分析方法
US20220003602A1 (en) Light transmission system for delivering light to a raman spectrometer
WO2024019029A1 (ja) ガス分析装置
Eberhardt et al. Rotating interference filter spectrometer for the detection of ethylene in the ripening process of climacteric fruit
JPH11344435A (ja) 分析装置および試料セル

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination