FI98410C

FI98410C - Kaasuseosten analysointiin käytettävä mittausanturi ja mittausjärjestely

Info

Publication number: FI98410C
Application number: FI935682A
Authority: FI
Inventors: Kurt Peter Weckstroem
Original assignee: Instrumentarium Oy
Priority date: 1993-12-16
Filing date: 1993-12-16
Publication date: 1997-06-10
Also published as: US5570179A; FI935682A0; FI935682A; DE69424382D1; EP0658759A1; FI98410B; EP0658759B1; JPH0850098A; DE69424382T2

Description

PP410

Kaasuseosten analysointiin käytettävä mittausanturi ja mittausjärjestely

Keksintö koskee mittausanturia kaasuseosten spektroskooppiseen analysointiin hil-5 jäisen sähköpurkauksen avulla mittausanturin koostuessa kammiosta, joka käsittää: pääasiassa dielektristä materiaalia olevan kammiota ympäröivän seinämän; tässä seinämässä läpimenevät virtausyhteet, joiden kautta analysoitava kaasuseos johdetaan kammioon ja sieltä ulos likimain ulkoilman painetta vastaavassa paineessa; kammion vastakkaisilla pinnoilla elektrodit, joiden välille on järjestetty korkea 10 vaihtojännite; ja tässä seinämässä ainakin yhden ikkunan, joka on mitattavia aallonpituuksia läpäisevä; sekä vähintään yhdestä valoilmaisinelimestä, joka on sijoitettu mittaamaan mainitun ikkunan kautta tulevan säteilyn intensiteettiä. Keksintö koskee myös mittausjärjestelyä kaasuseosten analysoimiseksi mittausjärjestelyn käsittäessä ainakin: spektroskooppisella ensimmäisellä mittausperiaatteella toimivan mittausan-15 turin, jonka valoilmaisinelin antaa sähköisen signaalin siitä kaasuseoksessa tapahtuvan hiljaisen sähköpurkauksen antamasta säteilyemissiosta, jonka korkeajännitteinen sähkökenttä aikaansaa likimain ulkoilman paineessa ja tietyssä tilavuudessa olevassa mainitussa kaasuseoksessa; ja laskentayksikön kulloinkin mitattavan ainakin ensimmäisen kaasukomponentin ja/tai sen pitoisuuden määrittämiseksi saadun sähköisen 20 signaalin perusteella.

Erityisesti keksintö koskee anturia ja mittausjärjestelyä sellaisten kaasujen ja kaasu-seosten kaasukomponenttien pitoisuuden mittaamiseen, jotka sisältävät toisaalta sellaisia kaasukomponentteja, joilla ei ole infrapuna-absorptiota tai joita ei voida mita-25 ta paramagneettisesti tai muilla passiivisilla mittausmenetelmillä ja jotka sisältävät tyypillisesti sellaisia kaasukomponentteja, jotka dissosioituvat helposti ulkopuolelta : tuodun aktivointienergian kuten sähkökentän tai vastaavan vaikutuksesta.

• · · ; * : • ·

Mittausanturi ja -järjestely soveltuvat erityisesti kaasuseoksissa, kuten anestesian 30 yhteydessä käytettävissä kaasuseoksissa, olevan typen, heliumin, argonin, ksenonin ja muiden jalokaasujen pitoisuuden mittaamiseen. Mittausanturi ja -järjestely saatta- • # · *... vat soveltua myös vedyn, kloorin ja fluorin pitoisuuksien mittaamiseen.

Kaasuseoksissa kaasukomponenttien pitoisuuksien mittaukset perustuvat yleisimmin 35 infrapunatekniikkaan, jossa kaasun aiheuttama infrapuna-absorptio läpimenevään säteilyyn on riippuvainen molekyylien lukumäärästä eli kaasukomponentin pitoisuudesta. Julkaisussa US-4 233 513 on kuvattu eräs tällaista tyyppiä oleva mittausjärjestely. Menetelmää käytetään esimerkiksi potilasmonitoreissa hiilidioksidin, typpi- • 98410 2 oksiduulin ts. ilokaasun ja anestesiakaasujen mittaamiseen. Mittaustarkkuus ja -luotettavuus ovat suhteellisen hyvät, mutta ongelmana on se, ettei kaikilla kiinnostavilla kaasuilla ole infrapuna-absorptiota. Tällaisiin kuuluvat kaikki atomaariset kaasut kuten jalokaasut ja kaikki homonukleaariset diatomaariset molekyylit kuten happi, 5 typpi, vety, kloori ja fluori.

Hapen mittaus perustuu yleisesti kemialliseen reaktioon tai paramagneettisen ilmiön hyväksikäyttöön. Julkaisussa US-4 633 705 on kuvattu eräs happipitoisuuden määrittämiseen soveltuva paramagneettisuuteen perustuva mittausanturi, jonka tarkkuus 10 ja luotettavuus ovat hyvät. Kemialliseen ilmiöön perustuvat mittausmenetelmät ovat taas useisiin käyttökohteisiin liian hitaita kun verrataan niiden mittausnopeutta koh-dekaasun muutosten vaihtelunopeuteen.

Ramanilmiötä on yritetty käyttää sekä typen että hapen ilmaisemiseen, mutta siron-15 tailmiö on äärimmäisen heikko ja niin pienen ja halvan mittausjärjestelmän rakentaminen, että se soveltuisi rutiininomaiseen käyttöön esimerkiksi sairaaloissa, ei tämän vuoksi ole ainakaan nykyisin tunnetulla tekniikalla mahdollista. Jalokaasuilla ei ole edes ramansirontaa, joten niitten mittaamiseen on käytetty massaspektrometriaa. Tämäkin laite on kuitenkin kallis ja isokokoinen ja vaatii matalaa kaasunpainetta toi-20 miakseen, joten sekään ei ole edullinen esim. sairaaloiden leikkauskäyttöön.

Ramanilmiöön ja massaspektrometriaan perustuvat mittausmenetelmät ovat lisäksi epäherkkiä esim. typen pienille pitoisuuksille. Kaasukromatografiaa voidaan käyttää kaasukomponenttien selville saamiseen ja niiden pitoisuuden mittaamiseen, mutta 25 tämäkin menetelmä on hidas eikä sovellu jatkuvaan mittaamiseen.

• · · ♦ · · ♦ · : On tunnettua analysoida kaasuseoksia ja määrittää niissä olevien kaasukomponentti- ♦ ·· · J*. \ en pitoisuuksia kromatografisesti ja spektroskooppisesti johtamalla tutkittava kaasu- • · .*:* seos kammioon ja kohdistamalla siihen sähkökenttä sekä mittaamalla syntyneen sä- 30 teilyn intensiteettiä eri aallonpituuksilla. Tällainen sähköpurkaukseen perustuva kaa-.. suanturi on esitetty esimerkiksi julkaisussa US-4 898 465. Tässä mittausanturissa pidetään tutkittava kaasuseos hyvin pienessä paineessa, jolloin sähkökentän vaiku- • · · tuksesta syntyy tavanomainen ja monessa muussakin yhteydessä tunnettuja käytetty hohtopurkaus. Hohtopurkauksessa suuri ja useimmiten suurin osa kaasusta tai kaa-35 suista on ionisoituneena. Kyseinen laite vaatii siten toimiakseen paineen, joka on ainakin alle 0,01 harja usein alle 0,003 bar, minkä paineisen näytteen otto ulkoilman paineisesta tai korkeampipaineisesta tutkittavasta kaasuvirrasta jatkuvana prosessina aiheuttaa huomattavia ongelmia. Lisäksi voimakas ionisoituminen myös dissosioi 98410

J

ainakin kaasuseoksessa olevia suurimolekyylisiä kaasuja, kuten anestesiakaasuja, mikä johtaa virheellisiin mittaustuloksiin.

Toisenlainen säteilylähde on kuvattu julkaisussa (JS-5 118 989. Julkaisun mukai-5 sessa tutkittavaa kaasua sisältävässä kammiossa elektrodit sijaitsevat kammion samalla sivulla lomittain ja muodostavat näin vähän varjostavan pintapurkaukseen, ts. koronapurkaukseen, perustuvan säteilylähteen. Tarkoituksena on synnyttää eksimer-plasma, joka säteilee UV-säteilyä. Koska molemmat elektrodit ovat samalla sivulla kammiota, niin suurin osa sähkökentästä muodostuu eristeen sisään ja vain pieni osa 10 näytekaasuun. Näin ollen viritystehokkuus on huono ja joudutaan käyttämään korkeaa jännitettä ja mahdollisesti normaalia ilmapainetta matalampaa painetta. Joka tapauksessa tarkoituksena on muodostaa plasmaa, ts. huomattavan voimakkaasti ionisoitunutta kaasua. Tällä säteilylähteellä on siten samat haittapuolet kuin edellä kuvatulla anturilla.

15

Julkaisussa US-3 336 493 kuvattu kaasukromatografiaan soveltuva ionisaatiokenno on tarkoitettu tuottamaan suuri purkaus-ja valoteho, minkä takia olennainen osa kennon rakenteesta on elektrodien jäähdytysjärjestelmää. Kuvattu ratkaisu tuskin soveltuu muita kuin atomaarisia ja diatomaarisia kaasukomponentteja sisältävien 20 kaasuseosten analysointiin, koska se hajottaa suurempimolekyylisten kaasujen molekyylit. Tällä ratkaisulla on myös samat haittapuolet kuin edellä on kuvattu.

Tunnetaan myös niin kutsuttuun hiljaiseen sähköpurkaukseen perustuva säteilylähde käytettäväksi kaasuseosten spektroskooppiseen analysointiin. Samalla periaatteella 25 toimivaa laitetta on käytetty myös otsonigeneraattorina. Tällainen hiljainen sähköin purkaus tapahtuu sähköä eristävällä materiaalilla ympäröidyssä kaasussa normaa- : lissa ilmanpaineessa, kun viritykseen käytetään suurjännitteistä yleensä verkkotaa- ;*·*. juista 50-60 Hz vaihtovirtaa. Tasavirralla hiljainen purkaus ei toimi. Kaasuviritys tapahtuu lukuisissa mikropurkauksissa ja otsonigeneraattorissa on tarkoituksena io-30 nisoida ja dissosioida happi mahdollisimman tehokkaasti. Julkaisussa Analytical

Chemistry: voi. 34, no. 10, September 1962, s. 1254-1260: "Emission Spectrometric Method and Analyzer for Traces of Nitrogen in Argon", on kuvattu mittausanturi • · · epäpuhtautena olevan typen pienien pitoisuuksien määrittämiseksi teollisesti valmistettavassa argonkaasussa. Sama anturi on kuvattu myös julkaisussa US-2 943 223.

35 Näiden kahden julkaisun mukaisessa anturissa kaasumolekyylien viritys ja purkaus synnytetään ulkoilman paineessa ja lasikammiossa olevaan kaasuseokseen korkealla vaihtojännitteellä. Vaihtojännite synnytetään jännitteennostomuuntajalla verkkovirrasta, jonka taajuus on 60 Hz ja jännitteeksi suositellaan arvoa 10 kV. Julkaisuissa 98410 4 todetaan, että purkaus argonissa alkaa jännitteessä noin 3 kV ja että korkeammissa jännitteissä esimerkiksi yli 15 kV kammion lasi alkaa vaurioitua ja kammioon syntyy paikallisia valokaaripurkauksia. Esitetty järjestely soveltuu julkaisuissa esitettyjen pienimolekyylisten kaasujen hyvin yksinkertaisten seosten (argon+typpi) analy-5 sointiin, mutta ei useampia eikä suurempimolekyylisiä kaasukomponentteja sisältävien kaasuseosten analysointiin, koska kyseisen tyyppinen sähkökenttä aiheuttaa suurempimolekyylisten kaasujen dissosioitumista ja/tai virheellistä virittymistä. Tuloksena on kaasukomponenttien virheellisiä pitoisuuden mittaustuloksia, joita ei voida laskennallisesti oikaista. Lisäksi julkaisuissa säteilylähteenä toimiva näyte-10 kammio on pitkä ja isokokoinen, kun sopivana kammion pituutena pidettiin 200 -250 mm, leveytenä 25 - 50 mm ja purkausetäisyytenä 5 mm. Tästä syntyvä kammion tilavuus olisi pienimmillään jo 25 cm^* ja sopivana kaasun tilavuusvirtana pidettiin 2,3 1/min, joka on aivan liikaa sovellutuksiin, joissa tilavuusvirta on pieni ja/tai joissa pitoisuusmittaukseen voidaan ottaa vain pieni osa kohteena olevasta käyttöön 15 menevästä tilavuusvirrasta.

Tämän keksinnön yleisenä tavoitteena on ollut poistaa edellä selostettuja ongelmia ja saada aikaan pieni ja halpa mittausanturi ja mittausjärjestely, joka soveltuu likimain normaalissa ilmanpaineessa olevan sellaisen kaasuseoksen, jossa on useita ja 20 mahdollisesti myös suurimolekyylisiä kaasukomponentteja, kaasukomponenttien tunnistamiseen sekä niiden pitoisuuksien mittaamiseen, ts. kaasuseoksen ja sen komponenttien analysointiin. Erityisesti keksinnön tavoitteena on siis sellainen mittaus-anturi, jossa ei tapahtuisi lainkaan tai mahdollisimman vähän molekyylien dissosioitumista ja ionisoitumista ja joka on riittävän nopea ja mahdollistaa hyvinkin pienellä 25 kaasun tilavuusvirralla esim. enintään noin 200 ml/min joko oleellisesti jatkuvan mittaustuloksen tai ainakin potilasvalvonnassa potilaan hengitykseen tahdistettuna : reaaliaikaisen mittaustuloksen jokaista hengitysjaksoa kohden. Edelleen keksinnön i‘-': tavoitteena on mittausanturi, joka toimii ainakin pääpiirteittäin kaikissa sellaisissa • · . kaasuseoksen paineissa, joissa ihmisen toiminta ilman apulaitteita on mahdollista.

30 Keksinnön tavoitteena on mittausanturi ja mittausjärjestely, joka soveltuu kaasuja seoksessa varsinkin sellaisten kaasukomponenttien tunnistukseen ja pitoisuusmit- t tl taukseen, joilla ei ole selvää tai muuten käyttökelpoista infrapuna-absorptiota tai • · · muuta sopivaa säteilyabsorptiota tms. ja joita ei voida mitata esim. paramagneetti-suutta hyväksi käyttäen. Keksinnön tavoitteena on lisäksi mittausanturi, jolla voi-35 daan samaa mittauskammiota käyttäen määrittää useiden kaasuseoksessa olevien komponenttien arvot tunnistusta ja pitoisuuden saamista varten, joko samanaikaisesti tai hyvin pienin aikavälein. Keksinnön tavoitteena on myös mittausjärjestely, jonka avulla saadaan tarvittaessa oikaistua eri mittausmenetelmillä, joita ovat ainakin 98410 5 spektroskooppinen analysointi hiljaisen kaasupurkauksen avulla, infrapuna-absorp-tioanalyysi ja paramagneettinen analyysi, saatuja kaasukomponenttien tunnistus-ja pitoisuusmittausarvoja. Edelleen tavoitteena on laite, joka olisi kokonaisuudessaan suhteellisen pieni, mahdollisimman tarkka myös mitattavien kaasukomponenttien 5 pienillä pitoisuuksilla sekä kaasuseoksissa, joissa on useita tai monimutkaisia komponentteja. Laitteen tulisi olla luotettava ja hinnaltaan kohtuullinen.

Mitattavana kaasuna olisi ensisijaisesti typpi, mutta myös atomaariset kaasut kuten helium ja argon voivat tulla kysymykseen silloin kun sovellutuskohteena ovat anes-10 tesiassa käytettävät kaasut. Myös muita vastaavia kaasuja olisi pystyttävä mittaamaan. Nykyään käytetään yhä enemmän potilaan nukutuksen yhteydessä suljettua kaasupiiriä. Keuhkoista poistuu typpikaasu kun ilokaasuja anestesiakaasut syötetään hengityspiiriin hapen kanssa. Typen valvonta on tämän takia tullut yhä tärkeämmäksi. Pienikin typpipitoisuuden nousu leikkauksen kestäessä voi esimerkiksi 15 hälyttää systeemissä olevasta vuodosta tai se voi olla seurauksena potilaalle vaarallisesta ilmaemboliasta, ts. verenkiertoon joutuneesta ilmasta. Siten keksinnön tavoitteena on anturi, jolla on hyvä herkkyys ja tarkkuus pienilläkin typen pitoisuuksilla esimerkiksi suuruusluokkaa 0,1-2 %, mutta jolla voidaan mitata suurempiakin 100 % lähestyviä pitoisuuksia. Muilla kaasuilla ja muissa käyttökohteissa eri kaasu-20 komponenttien pitoisuudet voivat tietenkin olla edellä mainittuun verrattuna huomattavan erisuuruisia.

Edellä kuvatut ongelmat saadaan ratkaistua ja edellä määritellyt tavoitteet saavutetaan keksinnön mukaisella mittausanturilla, jolle on tunnusomaista se, mitä on mää-25 ritelty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa, ja mittausjärjestelyllä, jolle on ; : : tunnusomaista se, mitä on määritelty patenttivaatimuksen 10 ja 19 tunnusmerkki- : osassa.

• « * * .

I I

j· * . Tämän keksinnön mukainen kaasuseoksen komponenttien mittausanturi ja -järjestely 30 on lähinnä suunniteltu potilasmonitorin yhdeksi komponentiksi mittaamaan käytet- .. tyjä kaasuseoksia. Keksinnön anturi pystyy mittaamaan esimerkiksi typpeä ja jalo- kaasuja, kuten helium ja argon, kaasuseoksissa, joissa on useita ja myös suurimole- • · · kyylisiä komponentteja. Anturi toimii normaalissa ja muussa ihmiselle kyseeseen tulevassa paineessa ja perustuu kaasuseoksen molekyylien sähköiseen viritykseen 35 suurtaajuisen korkeajännitteen avulla. Keksinnön mukaisen sähkökentän on yllättäen havaittu olevan senlaatuinen, ettei ainakaan huomattavaa dissosioitumista tapahdu kaasuseoksessa mahdollisesti olevissa diatomaarisia kaasuja suurimolekyyli-semmissä kaasuissa, kuten CO2, H2O ja N2O, eikä näitä suurimolekyylisemmissä- 98410 6 kään kaasuissa, kuten halogenoiduissa hiilivedyissä, joita tässä käyttökohteessa ovat esim. halotaani, isofluraani, enfluraani, sevofluraani, desfluraani, eetteri ja trikloori-etyleeni.

5 Keksinnön mukainen anturi on herkin silloin kun typpipitoisuus on pieni ja kyllästyy yhä enemmän kun typpipitoisuus lähenee vähemmän kiinnostavaa ilman typpipitoisuutta. Näin ollen anturi soveltuu erityisen hyvin juuri tavoitteena kuvattuun tilanteeseen. Mittausaluetta voidaan kuitenkin asetella valitsemalla mitattavat aallonpituudet tarkoituksenmukaisesti. Itsestään selvää on, että kyseistä ratkaisua voidaan 10 käyttää myös muihin sovellutuksiin, joissa on tunnistettava yksi tai useampi kaasu-komponentti tai kaasukomponenttien pitoisuuksia mitataan. Mahdollisia muita käyttökohteita voisivat olla erilaiset turvallisuuteen liittyvät laitteet, kuten kaasuhälytti-met tai vastaavat. Muitakin käyttökohteita on löydettävissä. Anturin mittauskammio on myös tilavuudeltaan pieni, tyypillisesti suuruusluokkaa 0,1 cm^, jolloin kaasu 15 kammiossa vaihtuu hyvinkin pienellä tilavuusvirralla nopeaan tahtiin mahdollistaen tarvittaessa reaaliaikaisen mittauksen taajuudella, joka voi olla viisi-kymmenen kertaa sekunnissa tai enemmän.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti oheisiin piirustuksiin viittaa-20 maila.

Kuva IA esittää keksinnön mukaisen mittausanturin erästä edullista toteutusmuotoa päältäpäin kuvion IB suunnasta I nähtynä ja varustettuna valonilmaisinjärjestelyn yhdellä toteutusmuodolla, joka sisältää kapeat läpäisykaistat omaavat analysointi-suodattimet.

25 Kuva IB esittää poikkileikkausta kuvion IA mittausanturista pitkin linjaa II-II.

: : >: Kuvat 2-4 esittävät poikkileikkauksia kolmesta muusta keksinnön mukaisen anturin ; toteutusmuodosta samassa kuvannossa kuin kuvio IB.

- t» I

Kuva 5A esittää keksinnön mukaista mittausanturia varustettuna valonilmaisinjärjes- 4 4 •; , telyn toisella toteutusmuodolla, joka sisältää spektrometrin ja kaksi vaihtoehtoista 30 tapaa vaihtaa valonilmaisimeen tulevaa aallonpituutta.

.. Kuva 5B esittää keksinnön valoilmaisinjärjestelyn kolmatta toteutusmuotoa, joka on sovitettavissa kuviosta 5 A ilmenevässä keksinnön mukaisessa mittausanturissa käy- - · · tettävään spektrometriin.

Kuva 6 esittää kaaviomaisesti mittausjäijestelyn, joka sisältää keksinnön mukaisen 35 mittausanturin, kaasuseoksen useiden kaasukomponenttien pitoisuuden määrittämiseksi.

Kuvio 7 kuvaa periaatteellisesti viritysjännitteen riippuvuutta elektrodien välimatkasta ja kaasunpaineesta.

98410 7

Kuvien IA ja IB mukainen mittausanturi 1 käsittää sähköä eristävää ts. dielektristä materiaalia olevan seinämän 16, joka ympäröi mittauskammiota 4. Dielektrinen materiaali on edullisesti alumiinioksidia, titaanioksidia tai muun sopivan alkuaineen kuten hiilen, typen, boorin tai piin tai jonkin tai joidenkin metallien oksidia, nitridiä, 5 karbidia, boridia tai silisidiä tai kiteistä tai amorfista silikaattia, kuten lasia, SiCb (esim. kvartsi), tai sisäpuolelta dielektrisellä pinnoitteella päällystettyä muuta materiaalia tai tarkoitukseen sopivaa polymeerimateriaalia. Mahdollisen polymeerimateriaalin tulee olla niin tiivistä, ettei tutkittava kaasu kulkeudu tai diffundoidu mainittavasti sen läpi. Polymeerimateriaalin on myös oltava tutkittavaan kaasuun nähden 10 epäaktiivista tai inerttiä. Myös muuntyyppiset mineraalit, kuten kiille, soveltuvat seinämän 16 materiaaliksi, mutta niiden käyttö saattaa olla konstruktiivisesti ongelmallisempaa. Tässä tapauksessa mittauskammion 4 vastakkaisilla ulkopinnoilla 19a, 19b on levy- tai pintamaiset elektrodit 2 ja 3. Mittauskammio muodostaa siten toisistaan välimatkan H2 päässä olevien sähköä johtavien elektrodien 2, 3 kanssa 15 eräänlaisen litteän levykondensaattorin, jonka eristemateriaalia olevan seinämän 16 sisään on muodostettu mittauskammio 4, johon analysoitava kaasu G johdetaan.

Tähän mittauskammioon johdetaan mitattavaa kaasua tuloyhteen 5 läpi virtauksena Gj ja kaasu poistuu kammiosta lähtöyhteen 6 kautta virtauksena G2. Kammion tässä tapauksessa ulkopuolinen korkeus H2, ts. elektrodien 2, 3 välimatka, on edullisesti 20 pieni, korkeintaan noin 3 mm, ja edullisesti suuruusluokkaa 1 mm. Tällöin mittaus-kammion sisäpuolinen, ts. kaasuonkalon 4, korkeus Hj on myöskin pieni ja mielellään alle 1 mm. Vaikutuksena saadaan mm. se, että molekyylien virittymiseen tarvittava korkeajännite U saadaan pysymään varsin kohtuullisena kuten kuvion 7 perusteella on todettavissa.

25

Mittauskammion 4 ensimmäisen päädyn tai seinämäosuuden 46 sisäpinnan 18' ήπιοί dostaa edullisesti peilipinta 7, joka heijastaa kammiossa syntyvää säteilyä kohti toi- :*·*; sen päädyn tai seinämäosuuden 47 muodostavaa ikkunaa 8, jonka kautta mitattava . säteily, kuten valo, pääsee ulos kammiosta ja valonilmaisuelimiin 12. Ikkunan 8 tu- 30 lee olla sitä säteilyä ts. valoa läpäisevää, mitä mittakammiossa 4 oleva kaasu emittoi sähkökentän vaikutuksesta. Riippuen ikkunan ulkopuolelle sijoitettavan valonilmai- ”... sinelimen tyypistä tulee ikkunamateriaalin lisäksi olla diffusivi teeriltään joko alhais- • · · ta, jolloin kammiosta tuleva valonsäde säilyttää suuntansa ja voimakkuutensa, tai suurempaa, jolloin ikkunasta ulostuleva säteily on hajaantunutta. Ikkuna 8 voi olla 35 samaa materiaalia kuin muukin kammio tai esimerkiksi kiillettä.

Erityisen edullisena ratkaisuna mittauskammion 4 sisäpinnan 18, 18' materiaalille on monikerroksinen dielektrisistä materiaaleista muodostettu monikalvopeili, ts. inter- 8 98410 ferenssipeili 51. Tämä monikalvopeilipinnoitus 51 on edullisesti kaikkialla muualla kammion sisäpinnalla, paitsi ikkunan 8 kohdalla 50, koska siitä on säteilyn tietenkin päästävä ulos. Mittaukseen saadaan näin valoa hyvin pienin häviöin. On mahdollista, että tällainen dielektrinen monikalvopeili 51 riittäisi myös elektrodien eristeeksi 5 kammiossa 4 olevaan kaasuseokseen G nähden. Tässä rakenteessa muodostettaisiin elektrodit tavallaan seinämän 16 mekaanisesti kantavan osan sisäpinnalle, pinnoitetaan tällä monikalvopeilillä ja kootaan monikalvopeilipinnat toisiaan kohti mittaus-kammioksi. On selvää, että kammiossa voidaan käyttää myös muunlaista dielektristä materiaalia olevaa pinnoitusta sisäpinnoilla 18, 18'ja että päädyssä 46 oleva peili 7 10 voi olla tavanomainen metallipinnoitettu peili, joka on sijoitettu kammion seinämän 16 ulkopuolelle. Nämä kuvatun monikalvo- tai interferenssipeilipinnoituksen 51 muodostavat dielektriset pinnoitusmateriaalit voivat periaatteessa olla mitä tahansa sinänsä tunnettuja tällaisiin peileihin ja vastaaviin interferenssisuodattimiin käytettäviä sellaisia sähköä eristäviä materiaaleja, jotka kestävät mittauskammiossa 4 val-15 litsevat olosuhteet. Tällaisia dielektrisiä materiaaleja ovat esimerkiksi S1O2, T1O2 ja MgF2, joilla on eri taitekertoimet ja joista tunnetuilla tekniikoilla valmistetaan aallonpituuksiin nähden sopivasti suhteutetun paksuisia kalvoja, jotka tietyllä sinänsä tunnetulla tavalla päällekkäin sijaitsevina muodostavat valon interferenssiin perustuvan heijastavan peilipinnan.

20

Kammion 4 muutkin dimensiot, pituus L ja leveys W, voivat olla pieniä, kunhan läpilyöntiä ei pääse tapahtumaan esim. pintavirtana elektrodien 2 ja 3 välillä ohi mittauskammion. Jotta näytevirtaus Ft voisi olla pieni, kuten korkeintaan 200 ml/min, ja reagointinopeus pitoisuusmuutoksiin silti suuri niin, että pienelläkin 25 näytevirtauksella Ft kammiossa oleva kaasumäärä ehtii kokonaan vaihtua, voivat : : : kammion muut mitat L, W edullisesti olla suuruusluokkaa 10 mm x 10 mm. Mit- . tauskammion 4 tilavuus V saisi käytännössä olla enintään nom 5 cmJ, mutta edulli- sesti alle 1 cm^. Tyypillisesti tilavuutena voi olla 0,1 cm^, jolla saadaan em. näyte- V*. virtauksella varsin suuri vaihtumisnopeus, 33 kertaa sekunnissa, kaasutilavuudelle.

• ♦ 30 Riittävän kapasitanssin ja riittävän suuren säteilyä ikkunan 8 suuntaan emittoivan pituuden L saamiseksi on kuitenkin tarkoituksenmukaista, että kammion pituus L ja ·’ ‘ * leveys W ovat vähintään kolminkertaiset, mutta edullisesti ainakin kuusinkertaiset, • · · * ’ r : verrattuna kammion sisäpuoliseen korkeuteen Hj. Tyypillisesti pituus ja/tai leveys ovat kymmen-kaksikymmenkertaiset korkeuteen verrattuna, kuten edellä kuvatussa 35 muotoilussa. Toisaalta mittauskammion leveys W vaikuttaa paitsi yhdessä muiden mittojen kanssa syntyvän säteilyemission kokonaisintensiteettiin myös valonilmai-sinelimien käyttötapaan. Käytettäessä kuvioiden 5 A ja 5B mukaisia spektrometrejä ' 14 voi leveys W olla suuruusluokkaa neljäsosa tai huomattavastikin pienempi osa li 9 98410 kammion pituudesta L. Tällöin kammio olisi kapea ja pitkä ja kapeassa päädyssä olevan ikkunan 8 kautta tuleva säteily varsin suunnattua. Yleensä ja erityisesti kuvioiden IA ja IB toteutusmuodosssa, jossa käytetään kahta tai useampaa rinakkain ikkunan kohdalle sijoitettua valoilmaisinelintä 12a, 12b, on edullista, että kammion 5 pituuden suhde leveyteen on alle noin kahden ja tyypillisesti suuruusluokkaa yksi. Mikään ei kuitenkaan estä muotoilemasta kammion 4 leveyttä W suuremmaksi kuin sen pituus L. Kammio 4 voi olla muunkin muotoinen kuin kuvioissa esitetty suorakulmainen särmiö. Siten kammion jokin sivu, jotkin tai kaikki sivut voivat olla kaarevia ja koko kammio pyöreä ja litteä tai pallonmuotoinen, soikio tai ei-suorakul-10 mainen särmiö tai muun muotoinen.

Edullisesti sähköä johtavat elektrodit 2 ja 3 eivät kumpikaan ole kosketuksissa mit-tauskammiossa olevaan kaasuseokseen G vaan sijaitsevat kammion sähköä eristävien seinämien 16 ulkopuolella ts. kammion 4 ulkopinnoilla 19a ja 19b, kuten ku-15 vissa IA, 2 ja 3 on esitetty. Saattaa olla mahdollista, että kytkentänavastaan 17b maadoitettu toinen elektrodi 3 voisi olla kosketuksissa kammiossa olevaan kaasuun G tapauksissa, joissa mittaukseen otetaan päävirrasta Fm näytteenottovirta Ft, ilman että pitoisuuksien määritykseen tulee virhettä. Rakenne on esitetty kuvassa 4. Tällä rakenteella voitaisiin pienentää käyttöjännitettä U. Kaikissa rakennevaihtoehdoissa 20 on levymäinen toinen elektrodi 3 edullisesti kytketty johdolla 43b jännitelähteen 42 nolla-napaan, joka yleensä myös on maadoitettu. Ensimmäinen elektrodi 2 on koro-nailmiön välttämiseksi edullisesti pyöristetty reunoistaan 49 ja on yhdistetty kytkentänavastaan 17a johdolla 43a jännitelähteeseen 42 suurtaajuisen korkeajännitteen U tuomiseksi ensimmäisen ja toisen elektrodin 2 ja 3 välille. Tämä vaihtojännite U voi 25 tyypillisesti olla noin 1 - 5 kV, mutta edullisesti 1 - 2 kV, riippuen kammion 4 koosti; ta ja kammiossa olevan kaasuseoksen G paineesta P, kuten kuviosta 7 ilmenevästä : hyvin periaatteellisesta käyrästä on todettavissa. Tämä käyrä kuvaa emission synty- miseen tarvittavaa jännitettä kammiossa olevan kaasunpaineen ja elektrodien väli- • .*. matkan tulon funktiona. Tätä käyrää ei ole missään tapauksessa pidettävä sitovana, 30 vaan siitä on todettavissa vain jännitteen muutossuunta. Ilmeisesti jännite voisi olla 6-8 kV tai vieläpä 10 kV, mutta näin korkeat jännitteet aiheuttanevat liikaa dissosi-oitumista ja ionisaatiota monissa kaasumolekyyleissä. Joissain tilanteissa saattaa • · ·

‘ * ' kyseeseen tulla alhaisempiakin jännitteitä kuten 500 V. Mainitun suurjännitteen U

taajuus on vähintään suuruusluokkaa 10 kHz, edullisesti yli 50 kHz. Ylärajataajuus 35 määräytyy lähinnä käytetyn suurjännitemuuntajan rajoituksista ja on käytännössä noin 200 kHz. Mitään teoreettista maksimiarvoa taajuudelle ei ole tiedossa.

10 98410 Näytekammioon näin syntyvän nopeasti vaihtelevan sähkökentän uskotaan virittävän kammiossa olevia atomeja tai molekyylejä kuitenkaan ionisoimatta kuin enintään pienen osan niistä, jolloin korkeataajuinen viritys on "pehmeä". Siten mitään plasmaa ei ilmeisesti synny ja missään tapauksessa kaasumolekyylien ei ole havaittu 5 mainittavasti dissosioituvan. Näin ollen neutraali tai ionisoitumaton atomi tai molekyyli virittyy ja ryhtyy säteilemään pääasiassa näkyvää valoa tai lähi-ultravioletti-tai -infrapunavaloa. Jos kaasussa on typpimolekyylejä, niitten ensimmäinen tai pääasiassa toinen positiivinen systeemi virittyy. Syntyvä valo on esimerkiksi toiseen positiiviseen systeemiin kuuluva violetti aallonpituus 406 nm tai ensimmäiseen posi-10 tiiviseen systeemiin kuuluvat punaisen valon aallonpituudet. Myös intensiteetiltään voimakkaampia aallonpituuksia, kuten 337 nm ja 358 nm, samoin kuin intensiteetiltään heikompia aallonpituuksia on typellä todettu. Tällä hetkellä olevan käsityksen mukaan voimakkaan intensiteetin antava aallonpituus, kuten 337 nm antaa hyviä pi-toisuusmittaustuloksia, kun mitattavat pitoisuudet ovat pieniä, kuten ppm-tasoa. Jos 15 halutaan mitata hieman suurempia pitoisuusarvoja, kuten tämän keksinnön kuvatus-sa tyypillisessä sovellutuksessa, ei näin voimakas intensiteetti ole enää lineaarinen, jolloin syntyy laskentaongelmia ja virhemahdollisuuksia. Siten on ilmeisesti edullisempaa valita pienemmän intensiteetin antava aallonpituus, kuten mainittu 406 nm. Kullekin typpipitoisuusalueelle, paineelle ja kenttävoimakkuudelle on löydettävissä 20 se aallonpituus, joka antaa lineaarisimmin ja luotettavimmin mittausarvon kaasu-seoksessa kulloisenakin mittaushetkenä vallitsevasta yksittäisestä typpipitoisuusar-vosta. Aivan sama pätee muihinkin tällä keksinnön anturilla ja menetelmällä mitattaviin kaasuihin. Pieniä argonpitoisuuksia mitattaessa voitaisiin käyttää voimakasta emissiokaistaa, 696 nm, ja hieman suurempia pitoisuuksia niitattaessa intensiteetil-25 tään heikompaa, mutta kyseisellä pitoisuusmittausalueella lineaarisempaa, emissio-; ; ; kaistaa 347 nm (ks. mainittu artikkeli julkaisussa "Analytical Chemistry" voi. 34, : no. 10, 1962). Heliumilla edullinen mittausaallonpituus on oletettavasti 502 nm.

• · · $·. \ Ksenonilla edullinen emissiokaista lienee aallonpituudella 473 nm. Edellä olevia ar- • · . - . voja ei ole pidettävä sitovina, vaan ainoastaan aallonpituuksien valintaa periaattees- • · 30 sa kuvaavina. Jokaiseen sovellutuskohteeseen on esimerkiksi ennalta tehtävin kokein määritettävissä, mitä aallonpituutta tai aallonpituuksia on edullista käyttää kunkin kaasukomponentin pitoisuuden mittaukseen parhaan halutun mittaustuloksen saarni- • · · seksi. Vertaamalla kulloinkin emittoituvia aallonpituuksia eri kaasujen tunnettuihin emissioaallonpituuksiin on tunnistettavissa, mitä kaasuja seoksessa on.

Läpilyönnin estämiseksi voidaan pienen mittauskammion 4 eristystä lisätä esimerkiksi kuvan 2 mukaisella ratkaisulla, jossa kammion yhtä seinämää on pidennetty jatkeilla 44 ilman että kammion 4 tilavuus V on kasvanut. Toinen samantyyppinen : 35 98410 11 ratkaisu pienen kammion eristämiseksi on näytetty kuvassa 3. Korkeajännitteessä oleva ensimmäinen elektrodi 2 on ympäröity sähköä eristävällä materiaalilla 48.

Koska silloin koronailmiöitä ei pääse tapahtumaan ohi kammion, niin elektrodin 2 muoto ja erityisesti reunan muoto ei ole kriittinen, vaan elektrodi voi olla esimerkik-5 si metallikalvomuodossa näytekammion ulkopinnalla 19a. Samalla tavalla toinen elektrodi 3 voi olla kammion ulkopinnalla 19b oleva metallikalvo, joka voi myöskin olla ympäröity kuvioissa ei esitetyllä tavalla sähköä eristävällä materiaalilla. Keksinnön mukaista mittausanturia voidaan käyttää kaasuseosten G komponenttien tunnistukseen ja pitoisuusmäärittelyyn sellaisella painealueella, jossa määritelty sähköi-10 nen viritys saa aikaan sopivan säteilyemission. Tämän hetken tietojen mukaan näyttää siltä, että mittausanturi toimii kaasuseoksen paineessa P, joka on välillä noin 0, Ι-ΙΟ bar. Koska ilmanpaine 10 km:n korkeudessa on noin 0,28 bar ja 50 m:n syvyydessä veden alla noin 6 bar, on todettavissa, että keksinnön mittausanturia voidaan käyttää suurissa korkeuksissa ja alipaineisissa 0,2 bar tiloissa samoin kuin paineis-15 tuksen 6 bar aikana kaikkialla, missä ihminenkin voi toimia. Tyypillisin käyttöalue on kuitenkin tavanomaista ilmanpainetta vastaava paine, jota kaasuseoksen syöttö voi hieman nostaa tai laskea, ts. painealue suuruusluokkaa 0,5-2 bar.

Spektroskooppisella analysoinnilla tai mittauksella tarkoitetaan sitä, että mittaus ta-20 pahtuu havainnoimalla emittoituja tai absorboituja aallonpituuksia ja/tai emittoinnin tai absorption voimakkuutta, kuten on yleisesti tunnettua. Tässä hakemuksessa käsitellyllä keksinnön mukaisella anturilla tutkitaan emissiota ja sillä voidaan siis toteuttaa sekä kvalitatiivista että kvantitatiivista analysointia. Kummatkin analysoinnit toteutetaan mittaamalla emittoitunutta säteilyä valonilmaisinelimellä ja edullisesti 25 kapeilla aallonpituuskaistoilla. Tapauksessa, jossa mittauskammiosta lähtevä säteily käsittää tai voi käsittää useita emissiopiikkejä, tarkoitetaan kapealla aallonpituus- : kaistalla sellaista aallonpituusaluetta Af, jonka rajojen väliin tutkittava emissiopiikki • · · · tai kukin useista tutkittavista emissiopiikeistä erikseen pääasiassa mahtuu, mutta .·. . jonka rajojen väliin eivät viereiset tutkittavan emissiopiikin analysointia mahdolli- 30 sesti haittaavat muut emissiopiikit mahdu. Käytettäessä myöhemmin tässä hakemuk- .. sessa selostettavia interferenssisuodattimia 9a, 9b tai spektrometriä 14 on tämän *’..*.* aallonpituusalueen Af leveys yleensä suuruusluokkaa 1-100 nm ja edullisesti suu- • · · ’·* * ruusluokkaa 10 nm. Käytettäessä perinteisiä väriaineisiin perustuvia suodattimia 9a, 9b ovat aallonpituusalueet Af huomattavasti tätä laajempia ja epämääräisempiä, 35 koska väriaineiden aikaansaaman absorption vaihtelut aallonpituuden muuttuessa ovat tyypillisesti loivia. Vastaava tilanne syntyy hyödynnettäessä esimerkiksi detektorin erilaista herkkyyttä eri aallonpituuksille, ts. detektorin herkkyysjakautumaa.

Näissä tapauksissa, joissa ei varsinaista aallonpituusaluetta ole määriteltävissä tai 12 98410 joissa kammiosta tulee vain yhtä analysoitavaa emissiota, on kapea aallonpituuskais-ta itse asiassa epärelevantti suure, mutta sen voidaan tulkita olevan kyseisen emis-siokaistan leveys.

5 Kammiossa 4 syntyvää valoa voidaan mitata esimerkiksi ei-dispersiivisesti kuvassa 1 esitetyllä tavalla, jossa kammion ikkunan 8 kohdalle kammion ulkopuolelle ja optisesti suunnattuna kammion 4 sisätilaa V kohti on sijoitettu valonilmaisinelimiä 12. Tässä tapauksessa on käytetty kahta valonilmaisinelintä tai detektoria 12a ja 12b sijoitettuna ikkunan 8 pinnan 52 ja kammion leveyden W suunnassa rinnakkain. Kum-10 mankin detektorin 12a ja 12b ja ikkunan väliin on järjestetty oma kapean läpäisy-kaistan omaava suodattimensa, ts. kaistanpäästösuodattimensa 9a ja 9b. Kaistan-päästösuodattimet 9a, 9b ovat edullisesti tunnettuja ja kaupallisesti saatavia interfe-renssisuodattimia. Lisäksi on tarkoituksenmukaista sijoittaa kammion ikkunan 8 ja suodattimen tai suodattimien 9a, 9b väliin optinen kollimaattori, kuten kollimointi-15 linssi 10 tai kollimointilinssit, joilla kammiosta tuleva valo saadaan suunnattua siten, että se kulkee ainakin pääpiirteittäin yhdensuuntaisena sädekimppuna kaistan-päästösuodattimien läpi. On myös edullista sijoittaa suodattimien 9a, 9b ja detektorien väliin fokusointilinssi tai -linssit 1 la ja 1 Ib, joilla kaistanpäästösuodattimien läpi tullut sädekimppu kohdistetaan tehokkaasti aina tarkoitettuun detektoriin 12a ja 20 vastaavasti 12b. Mainituilla suodattimilla 9a ja 9b on sellaisille säteilyn aallonpituuksille f3 ja f4 sovitetut läpäisykaistat, jotka vastaavat haluttuja kaasuseoksen G kaasukomponenttien emissioaallonpituuksia. Tällöin detektori 12a suodattimineen 9a mittaa säteilyintensiteettiä yhdellä aallonpituuskaistalla ja toinen detektori 12b suodattimineen 9b mittaa säteilyintensiteettiä toisella aallonpituuskaistalla. Jos mita-25 taan vain yhtä aallonpituutta ja/tai jos suodattimet 9 eivät vaadi kollimoitua valoa i.·.· ja/tai jos detektoreihin 12 muutenkin saadaan riittävästi valoa, voidaan järjestelyssä : : ’: käyttää perinteistä värisuodatinta ja jättää kollimointi ja/tai fokusointi tekemättä ja i'·’· siten jättää kyseiset laiteosat pois, jolloin ikkunakin 8 mahdollisesti voi olla jonkin . verran diffuusi. Edellä on kuvattu kahden aallonpituuden mittaus, mutta tarvittaessa 30 voidaan ikkunan 8 kohdalle sijoittaa rinnakkain useampiakin kuten kolme tai neljä ..t detektoria kaistanpäästösuodattimineen. Tällä menettelyllä on myös yksinkertaista • · · tunnistaa rajallinen määrä edeltäkäsin tiedossa olevia kaasukomponentteja järjestämällä kaistanpäästösuodattimien läpäisykaistat niiden emissiokaistoja vastaaville aallonpituuksille, jolloin signaalin saaminen tiettyä suodatinta vastaavasta detekto-35 rista ilmaisee kyseisen kaasun läsnäolon.

Kammiossa 4 syntyvää valoa voidaan mitata myös dispersiivisesti siten, että kammion ikkuna 8 on järjestetty prisma- tai hilaspektrometrin 14 sisääntuloksi, kuten 11 98410 13 kuvissa 5A, 5B. Spektrometrissä 14 on tulorako 13, johon kammion ikkuna 8 on optisesti suunnattu siten, että kammiosta tuleva säteily menee spektrometriin sisälle tarkoitetulla tavalla ja osuu esim. hilaan 54 ja edelleen aallonpituuksiksi jakaantuneena lähtöalueelle 15a. Spektrometrissä 14 on lähtöalue 15a, johon synnytetty vieri 5 vieressä olevista eri aallonpituuksista koostuva spektri f on suuntautunut. Kuvan 5A spektrometrissä on tällä lähtöalueella 15a lähtörako 15b ennen valonilmaisinelintä tai detektoria 12c ja se toimii siten monokromaattorina, jolla mitataan yksi aallonpituus kuten fi ja f2 kerrallaan. Kulloinkin halutun aallonpituuden valitsemiseksi on lähtörako 15b ja detektori 12c siirrettävissä yhtenä kokonaisuutena 53 lähtöalueella 10 15a sen suuntaisesti D. Vaihtoehtoisesti voidaan lähtöraon 15b ja detektorin 12c muodostama kokonaisuus 53 pitää paikallaan lähtöalueella 15a ja sen sijaan kiertää hilaa 54 tai vastaavasti prismaa suunnissa R, jolloin detektoriin 12c osuva aallonpituus vaihtuu kuten edellä. Nämä molemmat edellä kuvatut toteutusmuodot, liikutus suunnissa D tai liikutus suunnissa R, on esitetty kuviossa 5A, mutta kyse on vaihto-15 ehtoisista toteutuksista, jotka eivät käytännössä esiinny yhtaikaa samassa laitteessa. Vaihtoehtoisena järjestelynä on lähtöraon ja yhden detektorin sijasta käyttää lähtöalueella 15a kuvasta 5B ilmenevää detektoridiodiriviä 12d tai CCD-ilmaisinta, joissa valonherkät elimet ovat rinnakkain spektrin f suunnassa, jolloin voidaan mitata samanaikaisesti kokonainen spektrialue tai useampia kapeita spektrialueita. Kuvissa 20 IA, IB esitetty ratkaisu on kuitenkin edullisin silloin kun mitataan vain yksi tai kaksi, kuten kuvassa, aallonpituutta tai muutama aallonpituus. Toinen suodatin-de-tektoripari 9, 12 voi esimerkiksi toimia referenssinä, jos sopiva aallonpituus tällaiseen optiseen referenssiin löytyy, kun taas toinen mittaa kohteena olevan kaasun emissiota. Nimenomaan näitä spektrometrillä toimivia keksinnön toteutusmuotoja 25 voidaan käyttää kaasukomponenttien tunnistukseen varsinkin tapauksissa, joissa i. v komponentit voivat vaihdella tai olla tuntemattomia, koska detektorilla 12c tai de- : tektoreilla 12d voidaan todeta täsmälleen emittoituneita aallonpituuksia esim. skan- j*·* naamalla mekaanisesti tai sähköisesti yli koko aallonpituusalueen. Koska kullakin « · . kaasulla on varsin spesifiset emittoidut aallonpituudet, ovat kaasukomponentit sel- 30 keästi todettavissa.

• · • · • · · *... Edellä todettu valonilmaisinelimien 12 ja vastaavasti spektrometrin 14 optinen suun- • ♦ · taus tai kohdistus kammion 4 sisätilaa V kohti käsittää sekä suoran kohdistuksen että peilin tai peilien kautta tapahtuvan epäsuoran kohdistuksen tai vastaavan rakenteen.

35 Eräänä mahdollisuutena on myös käyttää optista kuitua tai kuitukimppua, esim. ns. kuituoptiikkaa kammion ikkunan 8 ja kollimointilinssin 10 tai vastaavasti ikkunan ja spektrometrin 14 tuloraon 13 välissä, jolloin valonilmaisinelimet ovat erittäin joustavasti sijoitettavissa kammioon nähden. Detektoreina tai valonilmaisimina 12a, 12b, 14 98410 12c ja 12d voidaan edullisesti käyttää esimerkiksi pii-ilmaisinta, indiumgallium-arsenidi-ilmaisinta tai valomonistinputkea, mutta mikä tahansa muu sinänsä tunnettu ja kaupallisesti saatavissa oleva detektori, joka on riittävän herkkä käytettävällä aallonpituusalueella, voi tulla kysymykseen.

5

Mahdollisten muiden kuin varsinaisesti mittauksen kohteena olevien kaasukompo-nenttien aiheuttamat häiriöt kohdekaasun virittymisessä voidaan parhaiten kompensoida, jos kyseiset kaasut mitataan erikseen ja mikäli mahdollista eri menetelmällä. Esimerkiksi potilasmonitorissa hiilidioksidi, ilokaasu ja anestesiakaasut mitataan 10 normaalisti infrapuna-absorptiotekniikkaa käyttäen ja happi paramagneettisella anturilla. Hapella ja hiilidioksidilla ei sinänsä ole häiritsevää emissiota edellä kuvatussa keksinnön mukaisessa mittausanturissa, mutta ollessaan samassa kaasuseok-sessa saattavat nämä molekyylit kaasumolekyylien keskinäisissä törmäyksissä siirtää latenttia viritysenergiaansa suoraan typpimolekyyleihin ja sitä kautta vaikuttaa typen 15 virityshyötysuhteeseen ja emittoituneen säteilyn intensiteettiin. Keksinnön mukainen monikaasumittaukseen soveltuva järjestely on esitetty kuvassa 6. Mittausjärjestelyssä 41 on keksinnön mukainen mittausanturi 1 ja edullisesti siihen liittyvä, kuvioissa ei-esitetty, suurtaajuisen korkeajännitteen U aikaansaava piiri samoin kuin valonilmaisinelimet 12 apulaitteineen 9 tai 14 sekä osittain näiden elektroniikka 20 sijoitettu koteloon 24. Putkessa 38 kulkee kaasuseoksen G käyttökohteeseen vievä päävirtaus Fm. Tämä päävirtaus voi olla esim. hengityskoneen letkustossa kulkeva virtaus. Tästä päävirtauksesta imetään näytevirtaus Ft pumpun 29 avulla letkuun 31. Näyte menee esimerkiksi venttiilin 37 kautta edullisesti ensin infrapuna-absorptio-anturilla toimivaan mittausyksikköön 20 ja sieltä edelleen tämän infrapuna-absorp-25 tioanturin kanssa näytteenottovirtauksen suhteen sarjassa olevaan keksinnön mukai-sen mittausanturin 1 mittauskammioon 4. Infrapuna-anturi 20 voi olla mitä tahansa ; tarkoitukseen soveltuvaa rakennetta kuten julkaisussa US-4 233 513 kuvattua tyyp- • · » · ; *. * - piä tai muuta tunnettua tyyppiä. Lisäksi järjestely käsittää paramagneettista ilmiötä i · käyttävän anturin 22, joka tässä toteutusmuodossa on kytketty näytteenottovirtauk-30 sen Ft suhteen keksinnön mittausanturin 1 kanssa rinnan. Tämä paramagneettinen anturi 22 voi olla mitä tahansa tarkoitukseen soveltuvaa rakennetta kuten edullisesti • * julkaisussa US-4 633 705 kuvattua tyyppiä. Anturi 22 käyttää joskus referenssinä * · · ’* * ulkoista ilmaa, joka saattaisi häiritä typpimittausta, muuten sarjaankytkeminen olisi mahdollinen. Infrapuna-anturi 20 taas on sijoitettu virtaukseen Ft tässä tapauksessa 35 ensimmäiseksi, koska anestesiakäytössä se mittaa mm. hiilidioksidipitoisuutta, joka on tärkeintä saada nopeasti. Muissa käyttökohteissa anturien tyypit voivat tietenkin olla toiset ja anturit olla sijoitettuna toiseen järjestykseen. Usein varsinkin anestesia-käytössä sisältää järjestely vielä anturin 45 anestesiakaasujen tunnistamiseksi ja se li 98410 15 voi olla edullisesti julkaisussa US-5 070 245 kuvattua tyyppiä. Tämän anturin signaali on merkitty viitteellä S4.

Jokaisella anturilla 1, 20, 22 on normaalisti oma sinänsä tunnettu etuvahvistimensa 5 25, 21 ja vastaavasti 23 sekä oma analogi-digitaalimuuntimensa 28, 26 ja vastaavasti 27, joiden kautta antureista saadut sähköiset signaalit S S2 ja vastaavasti S3 viedään laskentayksikölle kuten mikroprosessorille 30. Laskentayksikkö 30 siis kerää mittaussignaalit Sj, S2 ja S3 jokaisesta anturista ja suorittaa mahdolliset mittausarvojen vertailut sekä tarvittavat korjaukset alkuperäisistä mittaussignaaleista saatuihin 10 pitoisuusarvoihin ja/tai tunnistusarvoihin. Lopulliset oikaistut arvot laskentayksikkö 30 lähettää väylää 40 pitkin ei-esitettyyn näyttöön, tallennusyksikköön tai vastaavaan. Mahdolliset korjaus- tai oikaisulaskelmat laskentayksikkö 30 toteuttaa ennalta määriteltyjen laskentasääntöjen avulla, jotka voivat perustua erilaisilla kaasuseoksil-la tehtyihin testiajoihin. On syytä olettaa, että antureista 20 ja/tai 22 saaduilla sig-15 naaleilla S2 ja S3 on korjattava anturista 1 saadun signaalin S \ avulla määritettyjä pitoisuuksia. On kuitenkin mahdollista, ettei oleellisia korjauksia tai oikaisuja ole tarpeen tehdä tai että oikaisuja on tehtävä toisessa järjestyksessä.

Keksinnön mukaisella mittausjärjestelyllä 41 voidaan siis tarkistaa ja tarvittaessa oi-20 kaista minkä tahansa anturin antaman signaalin S1, S2 ja S3 perusteella laskettua pitoisuutta minkä tahansa toisen tai toisten mittaussignaalien Sj - S3 avulla. Tämä tarkistus voi perustua joko siihen, että eri anturit mittaavat saman kaasukomponentin silloin kun se on mahdollista, tai siihen, että jäljelle jäävien kaasukomponenttien pitoisuus on laskettavissa määritettyjen kaasukomponenttien pitoisuuksien avulla.

25 Muitakin menettelytapoja on löydettävissä. Nämä mahdollisesti tarpeelliset koijaus- : ; ; säännöt tai algoritmit tms. on vain ohjelmoitava laskentayksikön 30 mikroprosesso- • rille. Signaalien S {, S2 ja S3 perusteella voidaan tietenkin tulostaa myös suoraan f·· · ·*.·. kyseisten anturien 1, 20, 22 antamat analyysitulokset mittausarvoina kuten kaasu- •, komponenttien tunnistuksena ja/tai pitoisuutena useiden kaasukomponenttien ana- 30 lyysitulosten saamiseksi. Tässä tapauksessa voi keksinnön mukainen mittausjärjes-tely käsittää useita laskentayksiköltä, esimerkiksi kullekin anturille omansa. Ei-esite- • · \t\' tyt näyttölaitteet ja tallennusyksiköt voivat sovellutuskohteesta riippuen olla yhteisiä s ‘ ' tai erillisiä.

35 Päävirtauksesta Fm otetaan näytevirtaukseen Ft niin pieni osuus, ettei sen tilavuus-virta vaikuta päävirtaan. Päävirrasta otetaan siis enintään 20 % ja edullisesti enintään noin 10 %, mutta huomattavasti pienempiäkin määriä kuten yhtä prosenttia tai alempia voidaan käyttää riippuen tietenkin päävirran suuruudesta. Tässä anestesiaan Ιέ 98410 kuuluvassa käytössä infrapuna-absorptioanturilla 20 mitataan ainakin hiilidioksidi sekä ilokaasu, paramagneettisella anturilla 22 happi ja spektroskooppisella hiljaiseen sähköpurkaukseen perustuvalla anturilla 1 typpi ja mahdollinen helium ja argon. Pumpusta 29 kaasunäytevirta Ft tulee ulos letkun 36 kautta esimerkiksi ulkoilmaan.

5 Typen yksinkertainen kalibrointi voidaan suorittaa imemällä ulkoista ilmaa 33 anturin 1 kammioon 4 venttiilin 37 toisen haaran 33 kautta. Koska ilma sisältää noin 78 % typpeä, saadaan referenssipiste kiinnitettyä. Tällainen nollaus kuuluu myös antureiden 20 ja 22 toimintarutiineihin, ja ne hoidetaan samalla esim. laskentayksikön automaattisella käskysignaalilla S5. Anturi 1 on edullista sulkea valotiiviiseen 10 koteloon 24, jotta mittaussignaalin nollakohta ei riippuisi ulkoisista valolähteistä, joskin valonilmaisinelimen ja sen elektroniikan toimintataajuus myös voitaisiin sovittaa kammion 4 elektrodeihin syötettävän kaasua G virittävän mainitun korkeajännitteen U taajuuteen ulkoisen valon vaikutuksen minimoimiseksi. Samaan eristettyyn koteloon voidaan myös sulkea korkeajännitemuuntaja ja siihen liittyvä elektro-15 nilkka, jolloin anturi on ulospäin matalajännitteinen ja siten täysin turvallinen.

Keksinnön mukaisella anturilla kaasuseosta analysoitaessa saadaan siis tulokseksi määritettyä erilaisia mittausarvoja, joita ovat mm. emittoitunut aallonpituus ja sekä emittoitunut säteilyintensiteetti. Näiden avulla on sekä tunnistettavissa seoksessa 20 olevat kiinnostavat kaasukomponentit että niiden pitoisuudet. Keksinnön mukaisella useampaa anturia käyttävällä mittausjärjestelyllä ovat kaikki kaasuseoksessa olevat kiinnostavat kaasukomponentit analysoitavissa sekä kaasukomponenttien saadut tunnistusarvot että saadut pitoisuusarvot tarkistettavissa ja tarvittaessa oikaistavissa. Edellä on kuvattu keksinnön edullisina pidettyjä toteutusmuotoja, mutta keksintö ei 25 ole rajoitettu niihin vaan voi vaihdella oheisten patenttivaatimusten rajoissa.

« » · • e • 1 1 « · t f M f v : t · « « «

Claims

17 9841U

1. Mittausanturi kaasuseosten spektroskooppiseen analysointiin hiljaisen sähkö-purkauksen avulla mittausanturin (1) koostuessa: kammiosta (4), joka käsittää pääasiassa dielektristä materiaalia olevan kammiota 5 ympäröivän seinämän (16); tässä seinämässä läpimenevät virtausyhteet (5, 6), joiden kautta analysoitava kaasuseos johdetaan (Gj) kammioon ja sieltä ulos (G2) likimain ulkoilman painetta vastaavassa paineessa (P); kammion vastakkaisilla pinnoilla elektrodit (2, 3), joiden välille on järjestetty korkea vaihtojännite (U); ja tässä seinämässä ainakin yhden ikkunan (8), joka on mitattavia aallonpituuksia läpäisevä; sekä 10 vähintään yhdestä valonilmaisinelimestä (12), joka on sijoitettu mittaamaan mainitun ikkunan kautta tulevan säteilyn intensiteettiä, tunnettu siitä, että mainitun korkean vaihtojännitteen (U) taajuus on vähintään suuruusluokkaa 10 kHz pehmeään pääasiassa ei-ionisoivaan molekyylien ja/tai atomien virittymiseen perustuvan sätei-lyemission synnyttämiseksi kammiossa (4) olevaan analysoitavaan kaasuseokseen 15 (G).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mittausanturi, tunnettu siitä, että korkean vaihtojännitteen (U) taajuus on edullisesti yli noin 50 kHz ja jännite välillä 0,5-10 kV, edullisesti välillä noin 1-5 kV, ja tyypillisesti välillä noin 1-2 kV, ja että maini- 20 tut ensimmäinen ja toinen elektrodi (2, 3) sijaitsevat toisiaan vastapäätä molemmat edullisesti kammion ulkopinnoilla (19a, 19b) eivätkä ole kosketuksissa kammiossa (4) olevaan kaasuseokseen (G) tai vaihtoehtoisesti nollapotentiaalissa oleva toinen elektrodi (3) sijaitsee kammion (4) seinämän (16) sisäpinnalla (18), jolloin se on kosketuksissa kaasuseokseen (G). 25

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mittausanturi, tunnettu siitä, että kammiossa olevan mitattavan kaasuseoksen (G) paine (P) on välillä noin 0,1 -10 bar, edullisesti :., *' välillä noin 0,2-6 bar ja tyypillisesti suuruusluokkaa 0,5-2 bar. • « · • < · *

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mittausanturi, tunnettu siitä, että kammion (4) sisäpuolinen pituus (L) ja leveys (W) ovat vähintään kolminkertaiset, edullisesti • · · · vähintään kuusinkertaiset ja tyypillisesti kymmen-kaksikymmenkertaiset, verrattuna ,,.: kammion sisäpuoliseen paksuuteen (H]), että kammion mainitun pituuden (L) suhde leveyteen (W) on enintään noin neljä, edullisesti alle kahden ja tyypillisesti suuruus-35 luokkaa yksi, ja että kammion tilavuus (V) on alle noin 5 cm^, edullisesti alle 1 cm^ ja tyypillisesti suuruusluokkaa 0,1 cm^, jolloin kammion vastakkaisilla pinnoilla olevien elektrodien (2, 3) purkausvälimatka (¾) on enintään noin 3 mm ja tyypillisesti suuruusluokkaa 1 mm. 18 98410

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mittausanturi, tunnettu siitä, että mainitun kammion (4) seinämä (16) koostuu kiteisestä tai amorfisesta silikaatista, alumiinioksidista tai vastaavasta tai vaihtoehtoisesti jostain kaasun diffuusioon nähden tiiviistä ja kemiallisesti epäaktiivisesta polymeeristä, että kammion ikkuna (8) koostuu jos-5 tain edellä mainitusta materiaalista tai vaihtoehtoisesti kiilteestä tai vastaavasta ja että ainakin ikkunaa (8) vastapäätä oleva seinämän pintaosuus (18') käsittää peilin (7) kammion kaasuseoksessa syntyvän emittoituneen säteilyn suuntaamiseksi ikkunaa kohti.

6. Patenttivaatimuksen 1 tai 5 mukainen mittausanturi, tunnettu siitä, että kam mion (4) sisäpinta (18, 18') on muualta kuin ikkunan (8) kohdalta (50) ainakin osittain päällystetty dielektrisistä materiaaleista muodostetulla monikerroksisella inter-ferenssipeilipinnalla (51).

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mittausanturi, tunnettu siitä, että mainitun valonilmaisinelimen (12) ja kammion ikkunan (8) väliin on sijoitettu kapean läpäisy-kaistan omaava optinen suodatin (9), edullisesti interferenssisuodatin, emittoituneen säteilyn mittaamiseksi kapeilla aallonpituuskaistoilla ja että kammion ikkunan (8) ja suodattimen välissä on kollimaattori (10) ja tämän suodattimen ja valonilmaisineli-20 men välissä on fokusointilinssi (11).

8. Patenttivaatimuksen 1 tai 7 mukainen mittausanturi, tunnettu siitä, että kammion ikkunan (8) kohdalla on ikkunan pinnan (52) suunnassa vierekkäin kaksi tai useampia valonilmaisinelimiä (12a ja 12b) ja jokaisen tällaisen valonilmaisinelimen 25 ja ikkunan (8) väliin on sijoitettu kapean läpäisykaistan omaava optinen suodatin (9a . .·. ja 9b), edullisesti interferenssisuodatin, jolloin eri suodattimien läpäisykaistat ovat • · ‘IV eri aallonpituuksilla (f3, f4) kaasuseoksessa (G) tapahtuvan emission eri säteilykais- tojen intensiteetin tunnistamiseksi. « · ·

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mittausanturi, tunnettu siitä, että valonilmai- sinelimen (12c) tai -elimien (12d) ja kammion ikkunan (8) väliin on sijoitettu spekt- % · : rometri (14), kuten prisma- tai hilaspektrometri, jossa on säteilyn tulorako (13) ja säteilyn lähtöalue (15a), että kammion ikkuna on sijoitettu tuloraon kohdalle siten, että kammiosta (4) lähtevä emittoitunut säteily menee tuloraon (13) läpi spektromet-35 riin ja että lähtöalueelle (15a) on sijoitettu lähtörako (15b) ja sen kohdalle valonil-maisinelin (12c) tämän lähtöraon ja valonilmaisinelimen ollessa yhtenä kokonaisuutena (53) siirrettävissä (D) lähtöalueella; tai spektrometrin hilan (54) tai prisman ollessa käännettävissä (R) lähtöalueeseen nähden eri aallonpituuksien (fj, kohdis- li 98410 19 tamiseksi mittausta varten valonilmaisinelimeen (12c); tai vaihtoehtoisesti lähtöalueelle (15a) on sijoitettu kaksi tai useampia valonilmaisinelimiä spektrin (f) suunnassa rinnakkain valonilmaisinasetelmaksi (12d), emittoituneen säteilyn eri aallonpituuksien mittaamiseksi kapeilla aallonpituuskaistoilla. 5

10. Mittausjärjestely kaasuseosten (G) analysoimiseksi, mittausjärjestelyn (41) käsittäessä ainakin: spektroskooppisella ensimmäisellä mittausperiaatteella toimivan mittausanturin (1), jonka valonilmaisinelin (12) antaa sähköisen signaalin (Sj) siitä kaasuseoksessa ta-10 pahtuvan hiljaisen sähköpurkauksen antamasta säteilyemissiosta, jonka korkea-jännitteinen (U) sähkökenttä aikaansaa likimain ulkoilman paineessa (P) ja tietyssä tilavuudessa (4) olevassa mainitussa kaasuseoksessa; ja laskentayksikön (30) kulloinkin mitattavan ensimmäisen kaasukomponentin analysoimiseksi saadun sähköisen signaalin (Sj) perusteella, 15 tunnettu siitä, että ensimmäisellä mittausperiaatteella toimivassa mittausanturissa (1) sähkökentän aikaansaavan korkean vaihtojännitteen (U) taajuus on vähintään suuruusluokkaa 10 kHz; ja että järjestely lisäksi käsittää jollakin toisella mittausperiaatteella toimivan mittausanturin (20 tai 22), josta saadun sähköisen signaalin (S2 tai S3) avulla analysoidaan ainakin jokin kaasuseoksessa oleva toinen kaasukompo-20 nentti, ja että laskentayksikkö (30) on järjestetty ennalta määrätyllä tavalla tarkistamaan ja tarvittaessa oikaisemaan tämän toisen tai ensimmäisen kaasukomponentin määritetyn arvon avulla ensimmäisen tai vastaavasti toisen kaasukomponentin alkuperäinen mittausanturin (1 tai 20 tai 22) antaman sähköisen signaalin (Sj, S2, S3) perusteella määritetty arvo eri kaasukomponenttien mahdollisten yhteisvaikutusten . 25 eliminoimiseksi. < I < • » I I % « 1

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen mittausjärjestely, tunnettu siitä, että maini- • · .tulla spektroskooppisella ensimmäisellä mittausperiaatteella toimivalla mittausan-* · · turilla (1) analysoidaan kaasuseoksessa (G) mahdollisesti olevien eri atomaarisia ja 30 diatomaarisia sekä muita sellaisia kaasukomponentteja, jotka emittoivat pehmeään pääasiassa ei-ionisoivaan molekyylien ja/tai atomien virittymiseen perustuvaa sätei- « · lyä, että mainitussa analysoinnissa näiden eri kaasukomponenttien arvoja määrite- # tään havainnoimalla niiden emittoimia eri aallonpituuksia (f), fj', f3, f14) ja/tai mittaamalla eri aallonpituuksilla emittoituneen säteilyn intensiteettiä ja että mainitun 35 toisen kaasukomponentin määritetyn arvon avulla laskentayksikkö (30) oikaisee tä-: män ensimmäisen kaasukomponentin alkuperäistä valonilmaisinelimen (12) antaman sähköisen signaalin (S \) perusteella määritettyä arvoa. 20 98410

12. Patenttivaatimuksen 10 mukainen mittausjärjestely, tunnettu siitä, että mainitulla spektroskooppisella ensimmäisellä mittausperiaatteella toimivan mittausanturin (1) kammion (4) tilavuus (V) on niin pieni, että kohteena olevan kaasuseoksen pää-virtaukseen (Fm) verrattuna pieni näytevirtaus (Ft) vaihtaa kammiossa olevan mitat- 5 tavan kaasuseoksen (G) ainakin kerran kutakin hengitysjaksoa kohden ja että pää-virtauksesta (Fm) erilleen otettavan näytevirtauksen (Ft) tilavuusvirta on enintään noin 20 % ja edullisesti enintään noin 10 % päävirtauksen tilavuusvirrasta.

13. Patenttivaatimuksen 10 mukainen mittausjärjestely, tunnettu siitä, että mainit-10 tuina arvoina spektroskooppisella ensimmäisellä mittausperiaatteella toimivalla mittausanturilla (1) määritetään ainakin kaasuseoksen (G) typpipitoisuutta ja että toisella mittausperiaatteella toimiva mittausanturi on infrapuna-absorptioanturi (20), josta saadulla sähköisellä signaalilla (S2) määritetään ainakin kaasuseoksen (G) hiilidioksidipitoisuus, minkä avulla tarvittaessa ennalta määrätyllä tavalla laskentayksikössä 15 (30) oikaistaan mitattua typpipitoisuutta tai käänteisesti hiilidioksidipitoisuutta lo pullisten pitoisuusarvojen saamiseksi.

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen mittausjärjestely, tunnettu siitä, että mainittu hiilidioksidipitoisuutta mittaava anturi (20) on edullisesti sijoitettu päävirtaukses- 20 ta (Fm) päin katsottuna näytevirtaukseen (Ft) ensimmäiseksi ja mainitulla spektroskooppisella ensimmäisellä mittausperiaatteella toimiva mittausanturi (1) sen kanssa sarjaan näytevirtaukseen (Ft).

15. Patenttivaatimuksen 11 tai 13 mukainen mittausjärjestely, tunnettu siitä, että 25 mittausjärjestely käsittää kolmannella mittausperiaatteella toimivan mittausanturin : (22), edullisesti paramagneettiseen ilmiöön perustuvan anturin, josta saadulla säh- • « « . köisellä signaalilla (S3) määritetään ainakin kaasuseoksen (G) happipitoisuutta ja * * * * : ·. ·, joka on sijoitettuna ensimmäisellä mittausperiaatteella toimivan anturin (1) kanssa . rinnan tai sarjaan näytevirtaukseen (Ft), ja että tämän kolmannella mittausperiaat- 30 teella toimivan anturin (22) antamaa analysointitulosta käytetään ennalta määrätyllä tavalla laskentayksikössä (30) muilla mittausperiaatteella toimivista antureista (1 • · · '···’ ja/tai 20) saatujen analysointitulosten oikaisuun tai käänteisesti.

16. Patenttivaatimuksen 11 tai 13 mukainen mittausjärjestely, tunnettu siitä, että 35 mainitulla toisella mittausperiaatteella toimivalla mittausanturilla (20) mitataan lisäksi kaasuseoksen typpioksiduulipitoisuutta ja/tai anestesiakaasuja ja mainitulla ensimmäisellä mittausperiaatteeella toimivalla mittausanturilla (1) lisäksi mahdollisia helium-, ksenon- ja/tai argonpitoisuuksia ja että mittausjärjestely edelleen käsit- li 98410 21 tää näytteenottovirtaukseen (Ft) tarvittaessa sijoitetun infrapuna-absorptioon perustuvan anestesiakaasuja tai vastaavia ilmaisevan anturin (45).

17. Patenttivaatimuksen 10 mukainen mittausjärjestely, tunnettu siitä, että spekt-5 roskooppisella ensimmäisellä mittausperiaatteella toimivassa mittausanturissa (1) käytetään kaasuseoksesta (G) kulloinkin tutkittavan yhden kaasukomponentin emittoimista eri aallonpituuksista (fj, f2; f3, f4) pitoisuusmittaukseen sitä aallonpituutta, joka antaa kyseeseen tulevalla pitoisuusalueella tämän kaasukomponentin pitoisuudesta luotettavimman arvon, jolloin pieniä pitoisuuksia varten valitaan suhteelli-10 seita intensiteetiltään voimakkaampia aallonpituuksia ja vastaavasti suurempia pitoisuuksia varten suhteelliselta intensiteetiltään heikompia aallonpituuksia.

18. Patenttivaatimuksen 10 mukainen mittausjärjestely, tunnettu siitä, että spektroskooppisella ensimmäisellä mittausperiaatteella toimivalla mittausanturilla (1) 15 analysoidaan edullisesti kaasuseoksen (G) sellaisia kaasukomponentteja, joilla ei ole ainakaan oleellista tai muuten käyttökelpoista infrapuna-absorptiota tai vastaavaa.

19. Mittausjärjestely kaasuseosten (G) analysoimiseksi mittausjärjestelyn (41) käsittäessä ainakin: 20 spektroskooppisella ensimmäisellä mittausperiaatteella toimivan mittausanturin (1), jonka valonilmaisinelin (12) antaa sähköisen signaalin (Sj) siitä kaasuseoksessa tapahtuvan hiljaisen sähköpurkauksen antamasta säteilyemissiosta, jonka korkeajän-nitteinen (U) sähkökenttä aikaansaa likimain ulkoilman paineessa (P) ja tietyssä tilavuudessa (4) olevassa mainitussa kaasuseoksessa; 25 jollakin toisella mittausperiaatteella toimivan mittausanturin (20 tai 22), josta saa-: : j dun sähköisen signaalin (S2 tai S3) avulla analysoidaan laskentayksikössä ainakin : jokin kaasuseoksessa oleva toinen kaasukomponentti; ja laskentayksikön (30) tai -yksiköt kulloinkin mitattavien kaasukomponenttien analy- • · soimiseksi saatujen sähköisten signaalien (Sj, S2 ja/tai S3) perusteella, 30 tunnettu siitä, että spektroskooppisella ensimmäisellä mittausperiaatteella toimivassa mittausanturissa (1) sähkökentän aikaansaavan korkean vaihtojännitteen (U) taa- *;!*’ juus on vähintään suuruusluokkaa 10 kHz ja tällä mittausanturilla (1) analysoidaan • · · ' ·' edullisesti kaasuseoksen (G) sellaisia kaasukomponentteja, joilla ei ole ainakaan oleellista tai muuten käyttökelpoista infrapuna-absorptiota tai joita ei voida analy-: : 35 soida paramagneettiseen ilmiöön perustuvalla menetelmällä. 98410 22

20. Patenttivaatimuksen 19 mukainen mittausjärjestely, tunnettu siitä, että mainitussa ensimmäisellä mittausperiaatteella toimivassa mittausanturissa (1) hiljaisen sähköpurkauksen aikaansaava korkea vaihtojännite (U) on välillä 0,5-10 kV.

5 Patentkrav