CN216144692U - 用于确定有待测量的气体的特性的测量装置、气体传感器和病人监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于确定有待测量的气体的特性的测量装置、气体传感器和病人监控系统。测量装置至少部分地被壳体包围并且：拥有用于发射辐射的辐射源；拥有至少一个用于接收由辐射源发射的辐射的至少一部分的探测器单元，探测器单元根据入射的辐射的特性来产生测量信号；拥有测量空间，该测量空间布置在所述辐射源与所述探测器单元之间并且有待测量的气体能够至少暂时地引导穿过该测量空间；并且拥有光学单元，该光学单元用于对由辐射源发射的辐射的至少一部分进行成形和/或引导。所述光学单元具有至少一个相对于所述辐射的主射束轴线作为离轴反射器来制作的反射器，反射器拥有由塑料构成的结构元件，该结构元件在朝向辐射的表面上至少部分地具有金属涂层。

Description

用于确定有待测量的气体的特性的测量装置、气体传感器和 病人监控系统

技术领域

本实用新型涉及一种用于确定有待测量的气体的特性的测量装置、气体传感器和病人监控系统。该测量装置至少部分地被壳体包围。该测量装置：拥有用于发射辐射的辐射源；拥有至少一个用于接收由所述辐射源发射的辐射的至少一部分的探测器单元，所述探测器单元根据入射的辐射的特性来产生测量信号；拥有测量空间，该测量空间布置在所述辐射源与所述探测器单元之间并且有待测量的气体能够至少暂时地引导穿过该测量空间；并且拥有光学单元，该光学单元用于对由所述辐射源发射的辐射的至少一部分进行成形和/或引导。

背景技术

由现有技术已知不同的用于查明有待测量的气体的至少一种特性的气体传感器，所述气体传感器利用光学的测量方法。这样的气体传感器拥有合适地制作的用于朝测量空间的方向并且穿过该测量空间对辐射进行引导和成形的光学单元，所述有待测量的气体处于所述测量空间中。在横穿所述测量空间之后，将相应的辐射引导到探测器单元上并且对至少一个辐射参数进行测评，以用于探测目标气体的至少一种特性。

为了进行射束引导和/或射束成形而经常使用反射器，所述反射器将辐射朝所期望的方向引导。所述有待测量的气体部分地通过能够从测量或光学单元上拆下的具有测量空间的单元来引导，其中发送器及接收器单元能够要么布置在所述测量空间的对置侧上要么布置在其相同侧上。如果所述发送器及接收器单元布置在测量空间的相同侧上，那么这就要求光路中的额外的反射。所述辐射穿过合适的由对相应所使用的辐射来说透明的材料、比如由结晶的或者多晶的材料或者由塑料构成的窗口而到达测量空间中。

经常在光学单元中所使用的反射器具有旋转圆锥截面（Rotationskegelschnitt）、尤其是抛物面或者椭圆的形状，其旋转轴线与所述光学单元的主射束轴线重合（on-axis，轴上），其中在这些反射器的焦点中布置有辐射源或者探测器单元。用如此制作的光学单元，在使用全面放射的辐射源、像比如螺旋形灯丝辐射时能够实现较高的转移效率、也就是所射入的辐射相对于所放射的辐射之间的特别高的比例。不过，由于几何形状，这样的反射器在使用平面辐射器时明显地更加没有效率。

所有前面所描述的技术解决方案的共同点是，在主射束轴线的附近存在锥形的区域，在该锥形的区域中没有射束接触到反射器表面。所述反射器越长，这个角度范围就越小并且所述反射器就越有效。不过，由此重量和空间位置需求增大，这又代表着缺点。同样已知具有通过透镜进行的额外的射束成形的技术解决方案。不过，如果将IR辐射用作测量辐射，则必须为这样的透镜使用比较昂贵的材料或者花钱多的涂层。此外，通常已知用于进行射束引导或者射束成形的反射器，其表面具有变化的弯曲度，所述弯曲度按需求与所述射束成形和射束引导的相应的要求相匹配。这样的反射器被称为离轴反射器并且通常以抛物面或椭圆的不对称的部段、也就是基本上布置在抛物面或椭圆的一侧上的部段的形式来构成，使得离轴反射器的焦点处于以下区域的外部，在所述区域中平行化的辐射由反射器来发射或者被射入到该反射器中。与旋转对称地构成的轴上反射器相比，对于离轴反射器来说焦点由此不是处于平行化的、所发射的或者入射的辐射的主射束轴线上并且能够避免如由旋转对称的轴上反射器已知的一样的遮蔽效应。

用离轴反射器通常能够将由辐射源所发射的辐射的至少大部分朝所期望的方向引导，因为不同地定向的辐射也入射到反射器的表面上。这能够实现具有这样的反射器的光学单元的高的转移效率以及紧凑的设计。不过，已知的离轴反射器通常由金属制成，这不仅由制造成本看来并且由重量看来都随之带来缺点并且将这样的反射器在小而紧凑的测量装置中的使用排除在外。

对于气流的气体组成部分的浓度测量来说，已知不同的测量方法。为了测量病人的呼吸气流的气体组成部分的浓度，比如使用二氧化碳测定术的所谓的医学方法，其中测量并且监控病人的呼出空气的二氧化碳含量。根据呼出空气的二氧化碳浓度，能够使人工呼吸比较好地与病人的需求相匹配。此外能够提早地识别，气管内管是否状态良好并且病人的新陈代谢是否适宜。

对于呼吸气流中的气体组成部分的这样的浓度测量来说，经常使用主流方法，其中呼吸气体被引导穿过布置在病人的呼吸系统与人工呼吸装置之间的测量气体容器的内部空间中的测量空间。在这方面，由DE 195 20 488 C1已知一种透射的红外测量方法，其中借助于红外辐射探测器来检测在由红外辐射源上发出的、具有对CO2来说表征的波长的红外辐射横穿测量空间之后该红外辐射的取决于浓度的吸收情况。在所产生的测量信号的基础上，就这样测量呼吸气流中的二氧化碳浓度。所述测量气体容器的测量空间由两面布置在流动通道的对置侧上的窗口限定，红外辐射通过所述窗口入射到由呼吸气体贯穿流过的测量空间中并且从其中出射。

这样的测量气体容器比如在DE 10 2006 052 99 9B4中得到了描述。所述测量气体容器拥有薄壁地构成的中间部件，在该中间部件中在与测量空间对置的情况下布置了对测量辐射来说透明的窗口。此外，所述测量气体容器拥有两个连接件，在所述两个连接件中其中一个连接件被构造用于与通往病人的呼吸软管相连接并且另一个连接件被构造用于与通往人工呼吸装置的呼吸软管相连接。所描述的测量气体容器能够与气体传感器相连接，所述气体传感器具有辐射源、用于对所发射的辐射进行引导和成形的光学单元以及用于产生浓度所特有的测量信号的探测器单元。

此外，由DE 10 2006 038 365 B3已知另一种用于通过辐射吸收测量来对目标气体进行浓度测定的测量装置。所述测量装置又拥有辐射源、用于对所发射的通过测量空间的辐射进行成形和引导的光学单元以及探测器单元，该探测器单元在考虑到横穿测量空间而入射的辐射的情况下产生浓度所特有的测量信号。对所描述的技术解决方案来说，重要的是，所述光学单元具有至少一个用于对为测量所需要的射束进行成形和引导的反射器，所述反射器具有抛物面的或椭圆的弯曲度。

实用新型内容

以从现有技术中已知的解决方案和前面所描述的问题为出发点，本实用新型的任务是，说明一种用于对气流中的气体进行浓度测定的测量装置，该测量装置拥有比较紧凑的结构形式连同小的尺寸。与已知的测量装置相比，有待说明的技术解决方案尤其应该拥有轻的并且能够成本低廉地制造的、用于气体传感器的光学单元，用所述气体传感器来执行辐射吸收测量。同时，所述测量装置应该如此构成，从而能够在射束成形时、首先也在使用红外表面发射体时获得高的转移效率。

对于用本实用新型来力求获得的成功来说，重要的是，所述测量装置仅仅拥有小的重量，其位置空间需求较小，制造成本尽可能地低并且尽管如此能够可靠地、稳健地并且精确地检测气流中的气体的浓度。尤其按本实用新型来制作的测量装置应该适合于在医疗技术的领域内使用并且在这里优选适合用于检测病人的呼吸气流中的二氧化碳浓度。此外重要的是，所述按本实用新型的解决方案能够集成到测量装置的发送单元和/或接收器单元中，所述测量装置用于在使用辐射吸收测量的情况下执行气流中的浓度测量。

前面所提到的任务用一种测量装置和一种气体传感器来解决。此外，说明了一种按照本实用新型来制作的病人监控系统。本实用新型的有利的实施方式是优选实施例的主题并且在以下描述中部分参照附图进行详细解释。

本实用新型涉及一种用于确定有待测量的气体的特性的测量装置，该测量装置至少部分地被壳体所包围。在这方面，“壳体”按照本实用新型是指至少部分地接纳着所述测量装置的、比如呈具有基本结构的支承性的元件的形式的元件和/或至少部分地将所述测量装置包围的外罩。

所述测量装置：拥有用于发射辐射的辐射源；拥有至少一个用于接收由所述辐射源发射的辐射的至少一部分的探测器单元，所述探测器单元根据入射的辐射的特性来产生测量信号；拥有测量空间，该测量空间布置在所述辐射源与所述探测器单元之间并且有待测量的气体能够至少暂时地引导穿过该测量空间；并且拥有光学单元，该光学单元用于对由所述辐射源发射的辐射的至少一部分进行成形和/或引导。所述按本实用新型来制作的测量装置的特征在于，所述光学单元具有至少一个将入射的辐射反射的反射器，所述反射器相对于入射的或者被反射的至少差不多平行化的辐射的主射束轴线被制作为离轴反射器，并且所述反射器拥有至少部分地具有塑料的结构元件，该结构元件在朝向辐射的表面上至少部分地具有金属涂层。

按照本实用新型，由此使用特殊的反射器、也就是离轴反射器，其实现反射性的射束转向和射束成形的合适的组合。在此，将入射的辐射在最大的范围内朝所期望的方向引导，因为使每股入射到反射器的表面上的射束相应地转向。与旋转对称地构成的轴上反射器相比，对于按本实用新型来使用的离轴反射器来说，焦点不是处于平行化的所发射的或者入射的辐射的主射束轴线上，从而避免如由旋转对称的轴上反射器已知的遮蔽效应。通过离轴反射器在按本实用新型来制作的测量装置的光学单元中的使用来实现较高的转移效率、也就是用于入射的辐射相对于所输出的辐射的比例的较高的数值。特别有利的是离轴反射器的按本实用新型的使用，因为这种反射器能够被设计得紧凑并且也适合用于对由红外表面发射体发出的辐射进行射束成形和射束引导。特别紧凑的、容易的并且尽管如此而成本低廉的制造按照本实用新型通过以下方式来实现，即：所使用的离轴反射器具有至少部分地由塑料制成的结构或基础元件，该结构或基础元件拥有支承性的功能并且至少部分地在为射束引导或反射设置的表面上设有金属涂层。由于一方面所述结构元件和另一方面金属涂层的按需求来产生的形状，而使入射的辐射以高的转移效率朝所期望的方向转向。此外，用于结构元件的塑料的使用提供了成本低廉地并且同时尤其按需求地用非常特殊的几何形状来模制离轴反射器的可行方案。

对于所述离轴反射器来说，包含铝、银和/或金的金属涂层尤其是合适的，其中按照本实用新型的一种特殊的实施方式相应的涂层具有至少一个保护层。

所述朝向入射的辐射的表面的形状根据相应的应用情况来设计。总是重要的是，所述表面的弯曲度至少部分地是不同的，其中所述反射器表面优选至少部分地以抛物面和/或椭圆的不对称的部段的形式来构成。只要离轴反射器的反射器表面的几何形状至少部分地相应于抛物面和/或椭圆的部段，所述反射器的焦点就相应地处于至少差不多平行地传播的、入射的或者被反射的辐射的主射束轴线之外，由此实现所述反射器的至少几乎完整的焦点区域。通过有利的方式，将按本实用新型来制作的测量装置的辐射源和/或探测器单元布置在如此设计的离轴反射器的焦点中或者至少布置在该焦点的附近，从而至少尽可能地排除遮蔽问题。

在本实用新型的另一种特殊的实施方式中规定，所述光学单元的离轴反射器与至少部分地将所述测量装置包围的壳体相连接。这样的连接能够间接地或者直接地借助于合适的连接元件、优选用不用工具可松开的连接元件来建立，所述连接元件具有比如带可运动地布置的卡锁鼻的卡锁元件，所述卡锁鼻嵌合到合适的配对轮廓中。当然，原则上也能够考虑使用其他的连接元件、像比如螺栓，不过由有利的制造看来不用工具地可松开的、在安装的期间能够容易地接合的紧固元件是合适的。按照本实用新型的一种作为替代方案的改进方案来规定，所述测量装置的壳体以及所述离轴反射器、尤其是其结构元件被制作成一件式结构。在这方面原则上能够考虑，在共同的方法步骤中比如通过注塑或者3D打印过程来制造所述具有合适地模制的结构元件的壳体。随后给在运行中朝向辐射的反射器表面配设按需求来选择的金属涂层，该金属涂层优选通过气相沉积或者溅射来施加。

在本实用新型的一种非常特殊的实施方式中，所述离轴反射器如此制作而成，从而使入射的辐射的至少一部分以至少差不多90°的角度转向。即使通常能够考虑使用用来实现更小的或者更大的转向角的反射器，但是至少差不多90°的转向角适合用于使由辐射源发射的辐射朝测量空间的方向转向并且/或者将从测量空间出射的辐射至少部分地引导到探测器单元上，因为通过对于所述光路的如此选择的导引能够实现特别紧凑的光学单元。

本实用新型的一种非常特殊的改进方案规定，所述离轴反射器是沿着辐射的传播方向布置在测量空间之前的、用于发射辐射并且用于对所述辐射进行成形和/或引导的发送器单元的一部分和/或沿着辐射的传播方向布置在测量空间之后的、用于对从所述测量空间中出射的辐射的至少一部分进行接收并且用于对其进行成形和/或引导的接收器单元的一部分。按照本实用新型的这种改进方案，具有按本实用新型来设置的离轴反射器的光学单元由此代表着发送器和/或接收器单元的一部分，其中以所述发送器单元为出发点将辐射射入到所述测量空间中并且以所述测量空间为出发点将辐射射入到接收器单元中。根据气体传感器的结构形式，能够考虑将所述发送器单元和接收器单元集成到一个结构单元中，其中在这种情况下所述发送器及接收器单元布置在优选至少沿着两个方向被透射的测量空间的同一侧上。如果发送器及接收器单元至少部分地被制作为能预分组的单元，那么这在给测量装置配套或者对其进行装配时提供的优点是，能够将相应的单元作为模块、比如具有用于将由辐射源发射的辐射朝测量空间的方向引导的光学单元的发送器模块以及具有用于将从测量空间中出射的辐射朝探测器单元的方向引导的光学单元的接收器模块比较容易地并合起来。在此有利的是，在各个模块上又设置了合适的紧固元件，所述紧固元件被插入到相应地制作的紧固轮廓中并且能够与其优选以不用工具能松开的方式相连接。

按照本实用新型的另一种特殊的实施方式，在所述光学单元的离轴反射器与所述探测器单元之间布置有至少一个带通滤波器和/或分束器。对于这种技术解决方案来说，重要的是，根据波长入射的辐射的仅仅一个所选择的部分能够沿着优先方向通过相应所设置的滤波元件。特别优选使用分束器，其中由所述离轴反射器发出的入射到分束器上的辐射被划分为至少两个辐射部分，所述辐射部分的辐射具有不同的波长或波长范围，并且所述辐射部分被引导到探测器单元的不同的探测器上。优选所述辐射部分如此构成并且布置，使得所述辐射部分以分束器为出发点沿着围成至少差不多90°的角度的方向传播。

由此，借助于至少一个合适地选择的分束器，能够执行相对于不同的波长或波长范围的辐射吸收测量，从而比如在使用两个探测器时能够至少检测有待测量气流、比如病人的呼吸气流中的至少两种气体的浓度。同样能够考虑，借助于如此制作的测量装置来执行相对于所获得的测量值的可信度检查并且/或者查明至少一种测量精度。

本实用新型的一种特殊的改进方案规定，所述带通滤波器和/或分束器与壳体相连接。能够考虑又借助于合适的紧固元件进行间接的或直接的连接，所述紧固元件允许不用工具可松开地将分束器和/或带通滤波器与壳体连接起来。在这方面，特别优选设置了支架，该支架接纳着带通滤波器和/或分束器并且该支架能够借助于合适的、尤其呈卡锁元件的形式的紧固元件来固定在壳体上。作为替代方案而规定，所述带通滤波器和/或分束器与壳体一体地制作而成。

按照本实用新型的一种特殊的实施方式，使用至少一个分束器，所述分束器被制作成双色镜。只要该镜相对于主射束轴线以45°的角度来布置，那就能够通过有利的方式设置至少两个探测器，分别将入射到双色镜上的辐射的一个辐射部分引导到所述探测器上，其中所述探测器的探测器表面相对于彼此以90°的角度来布置。

作为辐射源，优选使用发射出处于红外的波长范围内的辐射的辐射源。优选在此涉及MEMS平面辐射器或者IR-LED。按照本实用新型，离轴反射器的使用允许使用平面辐射器，因为由于有效的射束引导和射束成形而至少几乎使所发射的辐射的所有射束朝所期望的方向转向，使得所述转移效率比较高。

按照本实用新型的另一种特殊的改进方案，能够考虑，所述辐射源和/或探测器单元至少部分地布置在基座元件、尤其是电子模块上，所述电子模块能够以不用工具可松开的方式如此放入到壳体的至少一个第一接纳部中，使得所述辐射源和/或探测器单元可运行地相对于光学单元来定向。优选这样的结构元件是电路板，该电路板具有所施加的、尤其是所压印的线路，其中所述辐射源、探测器单元、至少一个电子构件、导体线路和/或信号段或数据段布置在电路板之上或者之中。此外，有利的是，所述第一接纳部具有至少一个优选带有卡锁鼻的止挡和/或卡锁元件，通过所述卡锁鼻所述结构元件、尤其电路板能够以不用工具可松开的方式与壳体相连接并且在其被固定在其位置中之后被调准。按照本实用新型的一种特殊的设计方案，所述电子模块拥有至少两个分开的子模块，所述子模块在未安装的状态中能够相对于彼此运动并且通过至少一个柔性的连接机构来彼此连接。优选在所述柔性的连接机构的区域中设置了至少一个用于传输电能、数据和/或测量信号的导线。特别优选所述柔性的连接机构拥有至少一根导体线路。

此外，能够考虑，所述电子模块的至少两个子模块板状地尤其被构造为电路板并且至少一个电子构件、导体线路和/或信号段或数据段布置在所述板状的子模块中的至少一个子模块之上或之中。此外优选所述辐射源和/或探测器单元布置在所述子模块中的至少一个子模块上。此外，按照本实用新型的一种非常特殊的改进方案来规定，所述至少两个柔性地彼此连接的子模块被构造为板状并且为了进行安装而能够相对于彼此翻转、偏转和/或折叠。

此外，壳体优选是专门模制的、支承性地接纳测量装置的基本或基础元件、比如是U形的框架元件或者是其他至少部分地将测量装置包裹的外罩，所述壳体拥有至少一个用于至少部分地将测量空间围住的测量气体容器的第二接纳部。按照这种特殊的技术解决方案，所述测量空间由此至少部分地被测量气体容器包围，该测量气体容器优选能够以不用工具可松开的方式与壳体相连接。按照本实用新型的一种特殊的改进方案，这样的测量气体容器是一次性构件，该一次性构件在结束测量之后、比如在结束对于病人的监控之后能够加以更换。为测量所使用的气体传感器以及处于其中的测量装置的污染由于由有待测量的气体贯穿流过的测量气体容器的使用而可靠地得到避免，所述测量气体容器在流动技术上完全与测量装置去除耦合。这一点尤其是重要的，如果有待测量的气流可能包含有毒的、放射性的材料和/或病毒或者细菌。这样的布置因此特别适合用于对与人工呼吸装置相连接的病人的呼吸气流执行浓度测量。在更换病人时，仅仅必须更换相应已经使用的测量气体容器，而不需要更换气体传感器以及处于其中的测量装置。

所述光学单元以有利的方式如此制作而成，使得由所述辐射源发射出的辐射通过测量气体容器的入口窗入射到该测量气体容器和处于其中的测量空间中并且在横穿测量空间之后从该测量气体容器的出口窗中出射。优选所述辐射在从出口窗中出射之后具有一种辐射强度，该辐射强度的份额至少为由辐射源发射出的辐射的辐射强度的40%。横穿测量空间之后的辐射的如此高的强度首先由于按本实用新型来制作的光学单元而实现，该光学单元具有至少一个离轴反射器和由此引起的较高的转移效率。

此外，本实用新型涉及一种具有测量装置的气体传感器，所述测量装置具有前面所描述的技术特征中的至少一个技术特征，其中所述气体传感器适合用于检测用人工呼吸装置来人工呼吸的病人的呼吸气流中的二氧化碳浓度。所述气体传感器是被封装的结构单元，在该结构单元中布置了所述测量装置并且该结构单元能够以有利的方式与在运行期间由病人的呼吸气流贯穿流过的测量气体容器相连接。优选所使用的测量气体容器是一次性构件，该一次性构件能够在结束测量、尤其是病人的人工呼吸之后被从气体传感器上移走并且抛弃。通过有利的方式，所述气体传感器拥有接头，通过该接头对所述测量装置进行能量供给并且/或者在所述气体传感器的测量装置与病人监控系统的中心的控制和/或测评单元、尤其是测评单元之间进行有线的单向或双向的数据交换。作为替代方案，能够考虑，无线地进行数据传输。

此外，本实用新型也涉及一种病人监控系统，该病人监控系统：具有如前面所描述的那样来制作的气体传感器；具有用于传送、测评并且/或者处理至少一个由所述气体传感器有线地或者无线地传输的测量信号的数据处理单元；并且具有用于传送并且/或者输出至少一个由所述测评单元以测量信号为基础所产生的结果值的输出单元。通过有利的方式，所述病人监控系统是病人监测的一部分，这又优选能够通过至少一个合适的接口来连接到中心的监控系统、比如重症监护病房的监控系统上。

附图说明

下面在不限制普遍的实用新型构思的情况下借助于特殊的实施例参照附图对本实用新型进行详细解释。在此：

图1以剖视图示出了具有按本实用新型来制作的测量装置和测量气体容器的气体传感器的示意图；

图2示出了具有按本实用新型来制作的测量装置和测量气体容器的气体传感器的分解图；

图3示出了具有按本实用新型来制作的测量装置的气体传感器的剖视图；

图4示出了具有按本实用新型来制作的测量装置的气体传感器，所述气体传感器用于测量病人的呼吸气流中的气体组成部分的浓度；

图5示出了用于用在气体传感器中的测量气体容器，所述气体传感器用于测量病人的呼吸气流中的气体组成部分的浓度；

图6示出了具有辐射源和离轴反射器的发送器单元的剖面图；

图7示出了具有离轴反射器、分束器和探测器单元的接收器单元的剖面图；

图8示出了具有三个被构造为板状的子模块的电子模块以及被固定在其上面的接收器单元的图示。

具体实施方式

图1示意性地以剖视图示出了气体传感器的按本实用新型来制作的测量装置1，该气体传感器与围住测量空间的4的测量气体容器16相连接。按照在图1中示出的实施方式，所述测量装置1拥有至少部分地将其包围的壳体9，该壳体具有用于测量气体容器16的第二接纳部15。在这个第二接纳部15中，能够在不用工具的情况下如此固定优选是一次性构件的测量气体容器16，使得该测量气体容器在经过调准而可运行的情况下可靠地并且相对于测量装置1来布置。所述测量气体容器16在运行期间被具有有待测量的气体的气流、比如呼吸气流贯穿流过并且在内部围住测量空间4。

所述测量气体容器16的测量空间4在两侧分别被窗口17、18限定，通过所述窗口对测量来说所需要的辐射入射到测量空间4中并且在横穿该测量空间4之后重又出射。由此，所述测量气体容器16拥有朝向测量装置1的发送器单元7的入口窗17并且拥有朝向测量装置1的接收器单元8的出口窗18。所述具有测量空间4的测量气体容器16由此布置在测量装置1的发送器单元7与接收器单元8之间。

所述测量装置1拥有作为IR-LED、也就是作为发射出处于红外波长范围内的辐射的LED来制作的辐射源2。由所述辐射源2发射的辐射在执行测量的期间入射到光学单元5上，通过该光学单元所发射的辐射首先被引导穿过测量空间4并且最后被引导到接收器单元8的探测器单元3上。在辐射源2与测量空间之间布置有离轴反射器6，由辐射源2发射的IR辐射入射到所述离轴反射器的反射器表面11上并且通过该离轴反射器所述辐射以至少差不多90°的角度朝布置在测量气体容器16内部的测量空间4的方向转向。离轴反射器6的使用中的优点在于，通过该离轴反射器特别有效的90°的射束转向和射束成形被组合起来，其中由所述辐射源2发射的辐射的至少差不多每个射束入射到反射器表面11上并且从这里朝测量空间4的方向转向。

在图1中示出的离轴反射器6拥有由塑料制成的结构元件10，该结构元件按照所示出的实施方式与壳体9一体地构成并且具有对测量来说所需要的形状。所述离轴反射器的朝向由辐射源2发射的辐射的表面11设有金属层，该金属层反射所入射的辐射。由所述离轴反射器6发出的辐射通过所述测量气体容器16的入口窗17被引导到处于测量气体容器16的内部的测量空间4中并且随后从贯穿流过测量气体容器15的并且有待测量的气体、这里是病人的呼吸气流中穿过。根据有待测量的气流的成分、在所描述的实施例中尤其根据二氧化碳深度在横穿所述测量空间4时吸收所述辐射的一部分。在所述测量空间4中未被吸收的辐射通过出口窗18从测量气体容器16中出射并且最后入射到另一个在光路中布置在接收器单元18中的离轴反射器上。

按照所示出的实施方式，所述光学单元5的第二离轴反射器引起至少差不多90°的射束转向。通过这个反射器6来转向的辐射入射到分束器12上，该分束器在光路中以45°的角度相对于主射束轴线来定向。已经横穿所述测量空间的辐射的第一部分从作为双色镜来制作的分束器12中穿过并且到达在接收器单元18中所设置的探测器单元3的第一反射器3a上。根据入射的辐射，所述探测器单元3产生测量信号，该测量信号通过无线的或者有线的测量数据线来传输给中心的测评单元26。入射到所述分束器12上的辐射的第二部分再次以90°的角度被转向并且入射到探测器单元3的第二探测器3b上。来自接收器单元8的离轴反射器6的辐射的划分根据相应的射束的波长来进行。由此，具有与入射到探测器单元3的第一探测器3a上的辐射不同的波长的辐射入射到布置在作为分束器12来使用的双色镜之后的第二探测器3b上。

对于所述用于进行射束成形和射束引导的光学单元5的、在图1中示出的离轴反射器6来说，重要的是，主射束方向不是沿着镜的旋转轴线来伸展或者焦点不是处于平行化传播的辐射的区域中，不过，所述辐射源2处于发送器单元7的离轴反射器6的焦点中，因而由所述辐射源发射的辐射至少差不多完全入射到反射器6上并且通过该反射器以90°的角度朝所述测量空间4的方向转向。同样，所述接收器单元8的离轴反射器6如此制作和布置，使得从所述测量空间4中出射的辐射至少差不多完全入射到反射器上并且由该反射器引导到分束器12上并且而后分布地引导到探测器单元3的两个探测器3a、3b上。

不仅所述辐射源2而且所述探测器单元3的两个探测器3a、3b都与形成电子模块的中心的基座元件13相连接并且被固定在该基座元件上并且如此进行接触，从而不仅建立了用于能量供给的电连接而且建立了数据连接。按照在图1中所示出的实施方式，所述基座元件13拥有三块以能相对于彼此运动的方式布置的电路板13a、13、13c，它们通过柔性的导体线路相连接。所述基座元件13的三块以能相对于彼此运动的方式布置的电路板13a、13b、13c如此相对于彼此偏转或折叠，使得所述电路板中的两块电路板13a、13b彼此平行地放置，而所述第三电路板13c则以相对于前两块电路板13a、13b偏转90°的方式来布置。所述基座元件13连同其三块电路板13a、13b、13c通过合适的接纳元件14与测量装置1的壳体9相连接，使得所有组件、也就是所述辐射源2、光学单元5、测量气体容器16及探测器单元3相对于彼此以固定地预先给定的定向来布置。在进行在图1中示出的测量装置的安装之后，不必进行额外的调准作业，因为所有组件已经处于对按照规定的运行来说必需的位置和定向中。

在图1中示出的测量装置1无线地或者有线地与测评单元26相连接，该测评单元对由探测器单元3生成的测量信号进行测评并且通过合适的输出单元27来输出关于相应的目标气体的浓度的信息，所述目标气体是有待测量的气体的一部分。优选将所述在图1中示出的测量装置1用于测量与人工呼吸装置相连接的病人的呼吸气流中的二氧化碳浓度。病人的呼吸气流在这种情况下贯穿流过测量气体容器16，从而能够借助于在图1中示出的测量装置来检测并且输出在由病人呼出的呼吸气流中所包含的二氧化碳份额。

图2示出了具有按本实用新型来制作的测量装置1的气体传感器的分解图。所述测量装置1又拥有发送器单元7，该发送器单元具有辐射源2和离轴反射器6，所述离轴反射器使由辐射源2发射的IR辐射以90°的角度朝测量空间4的方向转向。在沿着光路的方向与测量空间4对置的一侧上布置了具有离轴反射器6的接收器单元8，所述离轴反射器使从测量空间4中出射的辐射同样以90°的角度朝分束器12的方向转向。入射到分束器12上的辐射的第一部分横穿该分束器并且最后入射到探测器单元3的第一探测器3a上，而入射到分束器12上的辐射的第二部分则被转向了差不多90°并且入射到所述探测器单元3的第二探测器3b上。

对于在图2中示出的技术解决方案来说，重要的是，不仅所述发送器单元而且接收器单元的离轴反射器6都具有由塑料构成的结构元件10，其中金属涂层被施加到所述表面11上，在测量期间辐射入射到所述表面上。所述结构元件10分别拥有在这里呈能运动的卡锁鼻的形式的紧固元件20、21，所述卡锁鼻能够为了进行固定而被插入到相应的配对轮廓中。按照在图2中示出的实施例，所述用于固定两个反射器6的配对轮廓处于壳体9中，该壳体被构造为U形并且该壳体形成用于测量装置1的支承性的结构。用这个在安装状态中至少部分地将所述测量装置1包围的壳体9，不仅所述两个反射器6、分束器12而且基座元件13都得到固定，不仅所述辐射源2而且所述探测器单元3的探测器3a、3b都被固定在所述基座元件上。通过所述具有相应地设置的第一和第二接纳部14、15和紧固元件的测量装置1的U形的壳体9的支承性的结构来确保各个组件的安装能够比较容易地并且在不用工具的情况下进行并且此外确保各个结构单元、也就是所述反射器6、分束器12以及探测器单元3和辐射源2在进行安装之后以正确的方式相对于彼此定向，从而而后不必进行调准。

所述支承着辐射源2和探测器单元3的基座元件13又被制作成三构件的结构，其中在这种情况下也设置了三块在未安装的状态中以能相对于彼此运动的方式布置的电路板13a、13b、13c，所述电路板通过柔性的导体线路来如此彼此连接，使得布置在不同的电路板13a、13b、13c上的元件也进行电接触并且被连接到合适的数据连接上。为了安装所述测量装置1，将所述三块电路板13a、13b、13c中的两块电路板13a、13b彼此平行地布置，而使所述第三电路板13c以至少差不多90°的角度相对于前两块电路板13a、13b折转。所述基座板13的三块电路板13a、13b、13c又通过合适的第一接纳部14和紧固元件被固定在壳体9的内部，使得所述辐射源2和探测器单元3的探测器3a、3b可运行地相对于所述具有两个离轴反射器6和分束器12的测量装置1的光学单元5的光路来布置。

所述至少部分地将测量装置1包围的、被构造为u形的壳体9支承性地接纳着测量装置1的组件，所述壳体在两个支脚19之间拥有第二接纳部15，在该第二接纳部中能够固定具有处于其中的测量空间4的测量气体容器16。所述壳体9的第二接纳部15为此拥有合适的、呈止挡和卡锁元件的形式的连接元件30，从而能够在不用工具的情况下可松开地将测量气体容器16固定在壳体9的第二接纳部15的内部。在将所述测量气体容器16固定在壳体9的两个支脚19之间之后又确保由所述发送器单元7发出的辐射入射到测量气体容器16的入口窗17中并且从所述测量气体容器16的出口窗18中出射的射束在按照规定地定向的情况下入射到接收器单元18中。在这里，在固定在壳体9上之后对于所述测量气体容器16的调准也是不必要的。

此外，在图2中示出了额外的外罩28，该外罩将测量装置1与壳体9一起接纳并且在安装状态中将其包围。所述外罩28一方面保护测量装置1以防止脏物并且另一方面允许对如此提供的气体传感器进行容易且可靠的清洁和消毒。所述气体传感器的外罩28拥有进入口29，通过该进入口能够将为了与测量装置1相接触而必需的能量供给及数据线朝内部导引至测量装置1。如在图2中所示出的一样，所述外罩28拥有两个壳28a、28b，所述两个壳又能够通过合适的卡锁元件在围成一个空腔的情况下彼此连接。为此也不需要工具。

图3再次补充地示出了在图2中以分解图示出的传感器的、在安装状态中的剖面图。在此，所述至少部分地将测量装置1包围的壳体9已经被固定在外罩28的内部并且抵靠在相应的接纳元件22上。所述测量装置1的其余结构元件、也就是基座元件13连同三块在未安装的状态中以能相对于彼此运动的方式布置的电路板13a、13b、13c、所述两个离轴反射器6以及所述分束器12处于已经安装的位置中，其中所述反射器6的相应的卡锁元件20、21卡锁到壳体9的相应的配对轮廓中。所述分束器12间接地通过支架24同样被固定在形成用于测量装置的支承性的结构的壳体9上。所述探测器单元3的探测器3a、3b以及所述辐射源2被固定在基座元件13上，其中所述辐射源2和第一探测器3a被固定在第二电路板13b上并且所述探测器单元3的第二探测器3b被固定在以相对于第二电路板13b偏转了90°的方式布置的第三电路板13c上。所述光学单元5的反射器6两个又被制作为离轴反射器6，其中由辐射源2发射的辐射入射到发送器单元7的离轴反射器6上并且在这里被转向了至少差不多90°。最后，被转向的辐射从发送器单元7入射到所述外罩28与所述壳体9的支脚19之间的测量空间4的区域中，其中在气体传感器的运行的期间在这个区域中布置有在这里未示出的测量气体容器16。

所述接收器单元8处于测量空间4的对置侧上，其中离开所述测量空间4的辐射又射到离轴反射器6上并且在这里被转向了90°。随后，被转向了90°的辐射入射到分束器12上，使得所述已经完全横穿测量空间4的辐射的第一部分也横穿分束器并且入射到探测器单元3的第一反射器3a上，而这种辐射的第二部分又被转向了90°并且入射到探测器单元3的第二探测器3b上。所述分束器12、这里双色镜处的分束根据所述辐射的波长来进行。

在图4中示出了气体传感器，在该气体传感器的内部空间中布置有按本实用新型来制作的测量装置 1。所述测量装置1被拥有两个外罩壳28a、28b的外罩28所包围。所述外罩壳28a、28b借助于外圆周上的合适的卡锁元件在不用工具的情况下彼此连接。此外，所述外罩28拥有进入口29，通过该进入口能够穿引用于接触测量装置1的导线，所述导线用于供给电能并且用于传输数据。在图4中示出的气体传感器在内部具有按本实用新型来制作的测量装置1以及将其包围的外罩28。所述外罩28被设计为u形，从而在所述在两个支脚之间形成的间隙中能够布置测量气体容器16。在测量期间，所述能够在没有工具的情况下与气体传感器相连接并且能够从其上面松开的测量气体容器16由病人的呼吸气流贯穿流过，病人的呼吸活动受到监控。

图5示出了为在图4中示出的气体传感器所使用的测量气体容器16。所述测量气体容器16拥有用于将该测量气体容器与通往病人的呼吸软管连接起来的入口并且拥有能够与通往人工呼吸设备的软管相连接的出口。在所述测量气体容器16的中间部分中围住测量空间4，该测量空间由入口窗17和布置在测量空间4的对置侧上的出口窗18限定。此外，所述测量气体容器16拥有合适的呈止挡和卡锁元件的形式的紧固元件25，所述紧固元件不仅允许将测量气体容器16在不用工具的情况下固定在气体传感器上而且允许在不用工具的情况下将其移除。在测量期间，辐射通过入口窗17入射到所述测量气体容器16的内部中、尤其入射到处于这里的测量空间4中。在穿透测量空间4时，所述辐射的至少一部分根据气体成分被吸收。所述辐射的未被吸收的部分在横穿测量空间4之后通过出口窗18从测量气体容器16中出射。

在图6中以剖面图示出了按本实用新型来制作的测量装置1的发送单元7。所述发送单元7具有辐射源2，该辐射源在这种情况下在运行期间发射对测量来说所需要的红外辐射。由所述辐射源2发射的辐射入射到离轴反射器6上，由该离轴反射器的反射器表面11使辐射转向至少差不多90°。对于在图6中示出的构件来说，重要的是，所述反射器6拥有支承性的结构元件10，其具有塑料，在所述结构元件的朝向辐射的反射器表面11上施加有金属化结构。根据所使用的辐射和有待执行的测量，铝、银或金适合用于这样的金属化结构。通过用于结构元件的塑料的使用能够快速并且不复杂地制造不同的形状并且随后比如通过气相沉积或溅射来给这些形状涂上金属层，所述结构元件对反射器6来说代表着支承性的元件并且按需求来成形。通过这种方式，能够成本比较低廉地制造紧凑的和便宜的离轴反射器6，然而该离轴反射器拥有所需要的精度。

此外，图7以剖视图示出了按本实用新型来制作的测量装置1的接收器单元8以及基座元件13的一部分，所述接收器单元8被固定在所述基座元件上。所述接收器单元8的在图7中示出的离轴反射器6又拥有由塑料构成的结构元件10，从而在制造其时能够按需求并且比较容易地产生所需要的轮廓。在所述在运行中朝向辐射的表面11上施加有金属层，该金属层确保入射到反射器上的辐射的有效的反射。

所述接收器单元8的离轴反射器6、尤其是其结构元件10拥有卡锁元件20，所述卡锁元件被加入到所述基座元件13中的为此设置的配对轮廓，以用于固定离轴反射器6。在图7所示出的实施例中，此外分束器12间接地通过支架24被固定在所述支承着离轴反射器的结构元件10上。此外，所述结构元件10与分束器12及其支架24和探测器单元3一起被固定在基座元件13的两块以相对于彼此偏转了90°的方式布置的电路板13b、13c上。所述结构元件10的卡锁元件20以弹簧臂的形式来制作，在所述弹簧臂的端部上设置了卡锁鼻，所述卡锁鼻嵌合到电路板13b、13c中的相应的配对轮廓中。所述探测器单元3又具有两个探测器3a、3b，所述探测器的探测器表面相对于彼此以90°的角度来布置并且根据由反射器反射的辐射的波长相应地要么通过分束器12的辐射份额要么通过分束器转向了90°的辐射份额入射到所述探测器上。

图8最后示出了用于按本实用新型来制作的测量装置1的基座元件13连同被固定在其上面的接收器单元8。所述基座元件13拥有三块电路板13a、13b、13c，所述电路板通过柔性的导体线路来彼此连接并且在未安装的状态中能够相对于彼此运动。按照在图8中示出的实施例，所述基座元件13的两块电路板13a、13b彼此平行地布置，其中这些不同的电子构件、导体线路和数据线以及所述第二电路板、在这里下面的电路板13b支承着电源2和探测器3a。以相对于两块平行布置的电路板13a、13b偏转了90°的方式设置了第三电路板13c，该第三电路板支承着探测器单元3的第二探测器3b。

所述结构元件10具有离轴反射器并且具有间接地通过支架24被固定在其上面的分束器12，该结构元件又通过呈弹簧臂的形式的卡锁元件20被固定在基座元件13上，其中在所述弹簧臂的端部上设置了卡锁鼻。所述卡锁元件20在图8所示的安装位置中部分地嵌合到第二电路板13b的配对轮廓中并且部分地嵌合到相对于此偏转了90°的第三电路板13c的配对轮廓中。

附图标记列表：

1 测量装置

2 辐射源

3 探测器单元

3a第一探测器

3b第二探测器

4 测量空间

5 光学单元

6 离轴反射器

7 发送器单元

8 接收器单元

9 壳体

10 结构元件

11 反射器表面

12 分束器

13 基座元件

13a第一电路板

13b第二电路板

13c第三电路板

14 用于基座元件的第一接纳部

15 用于测量气体容器的第二接纳部

16 测量气体容器

17 入口窗

18 出口窗

19 壳体的支脚

20 接收器单元的卡锁元件

21 发送器单元的卡锁元件

22 外罩上的固定元件

23 壳体中的空隙

24 用于分束器的支架

25 测量气体容器上的紧固元件

26 测评单元

27 输出单元

28 外罩

28a第一外罩件

28b第二外罩件

29 进入口

30 壳体上的用于测量气体容器的连接元件。

Claims (16)

1.用于确定有待测量的气体的特性的测量装置（1），该测量装置至少部分地被壳体（9）包围，并且该测量装置：拥有用于发射辐射的辐射源（2）；拥有至少一个用于接收由所述辐射源（2）发射的辐射的至少一部分的探测器单元（3），所述探测器单元根据入射的辐射的特性来产生测量信号；拥有测量空间（4），该测量空间布置在所述辐射源（2）与所述探测器单元（3）之间并且有待测量的气体能够至少暂时地引导穿过该测量空间；并且拥有光学单元（5），该光学单元用于对由所述辐射源（2）发射的辐射的至少一部分进行成形和/或引导，

其特征在于，所述光学单元（5）具有至少一个相对于所述辐射的主射束轴线作为离轴反射器来制作的反射器（6），所述反射器拥有由塑料构成的结构元件（10），该结构元件在朝向辐射的表面（11）上至少部分地具有金属涂层。

2.根据权利要求1所述的测量装置（1），

其特征在于，所述离轴反射器（6）与所述壳体（9）相连接。

3.根据权利要求1或2所述的测量装置（1），

其特征在于，所述离轴反射器（6）被制作用于使入射的辐射的至少一部分以至少差不多90°的角度转向。

4.根据权利要求1或2所述的测量装置（1），

其特征在于，所述离轴反射器（6）是沿着辐射的传播方向布置在测量空间（4）之前的、用于发射辐射并且用于对辐射进行成形和/或引导的发送器单元（7）的一部分并且/或者是沿着辐射的传播方向布置在测量空间（4）之后的、用于对从所述测量空间（4）中出射的辐射的至少一部分进行接收并且/或者用于对其进行成形和/或引导的接收器单元（8）的一部分。

5.根据权利要求1或2所述的测量装置（1），

其特征在于，在所述离轴反射器（6）与所述探测器单元（3）之间布置有带通滤波器和/或分束器（12）。

6.根据权利要求5所述的测量装置（1），

其特征在于，所述带通滤波器和/或所述分束器（12）与所述壳体（9）相连接。

7.根据权利要求1或2所述的测量装置（1），

其特征在于，所述探测器单元（3）具有第一和第二探测器（3a、3b）并且在所述离轴反射器（6）与所述第一和第二探测器（3a、3b）之间布置有至少一个分束器（12）。

8.根据权利要求5所述的测量装置（1），

其特征在于，所述分束器（12）被制作为双色镜。

9.根据权利要求1或2所述的测量装置，

其特征在于，所述辐射源（2）具有MEMS平面辐射器或者IR-LED。

10.根据权利要求1或2所述的测量装置（1），

其特征在于，所述辐射源（2）和/或所述探测器单元（3）至少部分地布置在基座元件（13）上，该基座元件能够以不用工具就可松开的方式如此放入到所述壳体（9）的至少一个第一接纳部（14）中，使得所述辐射源（2）和/或所述探测器单元（3）可运行地相对于所述光学单元（5）定向。

11.根据权利要求10所述的测量装置（1），

其特征在于，所述第一接纳部（14）具有至少一个卡锁元件。

12.根据权利要求1或2所述的测量装置（1），

其特征在于，所述壳体（9）具有至少一个用于至少部分地将测量空间（4）围住的测量气体容器（16）的第二接纳部（15）。

13.根据权利要求12所述的测量装置（1），

其特征在于，设置了至少一个卡锁器件，其用于以不用工具就可松开的方式将所述测量气体容器（16）固定在壳体（9）上。

14.根据权利要求12所述的测量装置（1），

其特征在于，所述光学单元（5）如此制作而成，使得由所述辐射源（2）发射的辐射通过测量气体容器（16）的入口窗（17）入射到所述测量气体容器（16）中并且在横穿所述测量气体容器（16）之后从该测量气体容器（16）的出口窗（18）中出射，其中所述辐射在从出口窗（18）中出射之后具有辐射强度，该辐射强度为由所述辐射源（2）发射的辐射的辐射强度的至少40%。

15.气体传感器，其特征在于，所述气体传感器用于用根据前述权利要求中的任一项所述的测量装置（1）来检测呼吸气流中的二氧化碳浓度。

16.病人监控系统，其特征在于，所述病人监控系统具有：根据权利要求15所述的气体传感器；用于传送、测评并且/或者处理至少一个由所述气体传感器有线地或者无线地传输的测量信号的数据处理单元；以及用于传送并且/或者输出至少一个由测评单元以测量信号为基础来产生的结果值的输出单元。

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