JP2016527505A - ガスを検出するためのセンサおよびガスを検出するための方法 - Google Patents
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Abstract
Description
厳密に2つの検出面によって、たとえば、第1の波長帯域内の放射の多くが測定対象のガスによって吸収され得、第2の波長帯域内の放射がかなりまたは完全に測定対象のガスに対して低感度であり、したがって基準放射として用いられ得る、検出器がたとえばガスセンサに用いられる場合に、2つの対応する波長帯域内の放射の検出が可能になる。たとえば、この第1の波長帯域の放射は中心検出面によって検出され得、信号放射となり、より低い波長の第2の波長帯域内の放射は周辺の第2の検出面によって検出され、基準放射となる。代替的に、信号放射も周辺検出器によって検出されてもよく、より高い波長の第2の波長帯域内の放射が中心検出面によって検出され、基準放射となる。
発明に係る一体という用語は、内側がコーティングされたケーシングの一部と理解すべきである。チャネル内に他の別個の非結像光学素子が存在する必要はない。
典型的なチャネル直径は実質的に0.3から2mmであり、好ましくは実質的に0.5から0.8mmである。チャネルの長さは実質的に2から5mmであってもよい。
受け位置は、センサの一部または膜の搬送対象の一部である膜の位置を決定する。一実施形態では、外側膜は、単に使用時に接触面を完全に被覆している。
内側膜は代替的に、多孔性の流体不透過膜、特に、ePTFE、ナノ多孔性酸化アルミニウム、多孔性シリコン、または焼結もしくはエッチングされた膜もしくは薄シートなどの多孔性ポリマーまたはセラミックまたは半導体または金属を含む膜であってもよい。
内側膜は、ガス収集メカニズムを含んでもよい。
外側膜は、センサ、および特に測定体積部を、埃、塗布もしくはシールゲル、汗、洗浄液、または他の液体もしくは粒子などの汚染物質から保護する。たとえば洗浄または消毒中に外側膜が損傷した場合、外側膜は新たな外側膜と交換されてもよい。センサが内側膜も含む場合、たとえば膜交換中に外側膜がセンサに取付けられていなくても、測定体積部は保護され続ける。
外側膜は本質的に、上述の多孔または非多孔内側膜に用いられ得るのと同じ材料からなってもよい。
コンパートメントは、放射不透過性および/または熱分離素子によって分離される少なくとも1つの放射源および少なくとも1つの検出器のための別個の区域を含んでもよい。したがって、コンパートメントという用語は、センサの電子部のための1つの開放された部屋を必ずしも意味するとは限らない。
そのような部分的にテーパ状のシール素子はチャネルに圧入されて密封をもたらし得る。特に、これによってシール素子とチャネル壁との間に大きいシール面が得られる。
好ましくは、2つ以上のシール素子によってシールされるチャネルが、そのチャネルのすべての端の近くでシール素子によってシールされる。
測定放射は、放射源から測定体積部を介して検出器に達するために、チャネルを通って伝搬する必要がある。したがって、シール素子は、第1の検出器によって検出されるべき放射に対して実質的に透過的な材料からなってもよい。好ましくは、シール素子は、サファイア、ルビー、シリコン、酸窒化アルミニウム、またはフッ化物ガラスもしくは石英などの赤外線透過ガラスからなる。
発明に係るウォータートラップは、ウォータートラップの近傍から水を捕えることができるすべてのものであり、特にガス混合物から水分子を捕えることができるすべてのものである。
周囲の相対湿度は、測定体積部内の相対湿度よりも常に低いことになる。したがって、ウォータートラップは周囲にいくらかの水を出し得るため、ウォータートラップは決して飽和しない。これによって、センサ内のウォータートラップの寿命が長くなる。
波長フィルタは、一定波長の放射に対して透過的であり、さらなる放射に対して不透過的である。通常、波長フィルタは、放射が垂直入射で衝突する一定の波長帯域、すなわち公称通過帯域の放射に対して透過的であるように設計される。通過帯域位置および形状は、放射の入射角に依存する。したがって、公称通過帯域外の波長の放射は、入射角が十分高い場合にフィルタを通過し得る。そのような放射は通常、望ましくない放射である。さらに、入射角が十分高い場合、通過帯域内の有用な波長の放射がフィルタによって拒絶され得る。そのような放射は、失われた放射である。
NAフィルタは、NAフィルタが変換によってではなく高角度光線の吸収によって光線の角速度を閉じ込める以外は、NA変換器に対応する。
アクセス領域よりも大きい収集領域を有することによって、より大きい面積の測定箇所からのガス分子がセンサ内に拡散できるため、測定箇所からの、特に皮膚からのガスの収集がより効率的になる。これによって、測定体積部内のガス濃度と、測定箇所における対応する分子濃度との、特に皮膚内の濃度との平衡が高速化される。これによって次に、センサ応答時間が減少する。付加的にまたは代替的に、ガス収集器を含むことによって応答時間を損なうことなく測定体積部のサイズを増加させることができ、これによって測定体積部を通るより高い放射スループット、および最終的にセンサ精度の向上がもたらされる。
そのような設計によって、測定体積部とセンサの接触面との間の効率的な断面拡散が可能になる。
発明の別の局面によると、測定対象のガスの測定箇所に向けて方向付け可能な接触面を含む、ガスを検出するための、特にCO2を検出するためのセンサが提供される。センサは、少なくとも1つの放射源と、測定対象のガスを受けるための測定体積部とを含む。測定体積部は、測定箇所に向けて方向付けられる透過壁と、伝達される放射を検出するための少なくとも第1の検出器とを含む。放射は測定体積部を通って伝達される。透過壁は放射を反射する多孔面を含み、多孔面の細孔開口部は好ましくは5μm未満の寸法を有する。より好ましくは、細孔開口部は1μm未満の寸法を有する。
放射を反射する多孔面を用いることによって、放射が測定体積部の内部に維持されるが、それにも拘わらずガス分子は測定体積部に入ることができる。
透過壁は本質的に、多孔内側膜に用いられ得るのと同じ材料、特に、反射層でコーティングされたナノ多孔性酸化アルミニウム、または多孔性シリコン、または焼結もしくはエッチングされた膜もしくは薄シートを含んでもよい。好ましくは、反射層はAl、Au、TiN、Cu、Ag、Mo、またはWからなる。反射層は、反射層が細孔を閉塞せず、したがってガスが測定体積部に入るのを可能にするように塗布される必要がある。
赤外線LEDを用いることによって、赤外線LEDは放熱器よりもセンサに対する熱エネルギの損失が少ないため、かつ高周波数でパルス化され得るため、有利であり得る。これによって、検出器信号の好ましい信号対雑音比、およびそれによって正確な測定結果を得ることができる。さらに、LEDの発光帯が十分に狭い場合、波長フィルタは少なくとも第1の検出器について省略されてもよい。しかし、測定対象のガスの吸収帯よりも広い波長帯域内の放射を発するLEDを用いてもよい。
これによって、より正確な測定結果が得られる。
上述のようなセンサはさらに温度制御装置を含んでもよい。温度制御装置は、ヒータおよび温度センサを含んでもよい。
図14aおよび図14bは上述と同様の種類であるが、以下の異なる特徴を有するセンサ1の実施形態を示す。測定放射光線は、放射源3から光路6に沿って共通のビームの内部を、まずチャネル8内の第1のシール素子14を通って、次に測定体積部4を通って、その次にチャネル8内の第2のシール素子14を通って伝搬する(図14aの右側)。1つのシール素子14をチャネル8に組込む代わりに、いくつかのシール素子をチャネル8に組込むことも考えられる。さらに、シール素子14は、断面図に示されるようにチャネル8から突出していてもよく、反射外面36を有していてもよい。放射は、その経路上の最後のチャネル8または最後のシール素子14のうち、どちらか最後に来る方を出るまで、共通のビーム内を伝搬する。その後、放射ビームは、ビーム分割NA変換器であり、かつ透過性充填物をさらに含み得る、NA変換器22に入る。放射ビームが2本の個々のビームに分割されるのは、ビーム分割NA変換器22に入った後のみである。そのような設計によって、たとえば侵食、汚染または凝縮による特に測定チャンバ内の反射特性の変化に対してセンサがロバストになり、さらに、測定体積部を小型化できる。2本の個々の放射ビームはそれぞれ、第1の波長フィルタ21上に向けて方向付けられ、そこから第1の検出器5に達し、第2の波長フィルタ41上に向けて方向付けられ、そこから第2の検出器34に達する(図14b参照)。それによって、第1の波長の測定放射が光路6に沿って案内されて第1の検出器5によって検出され得る一方で、第2の波長の測定放射が第2の光路35に沿って案内されて第2の検出器34によって検出され得る。
Claims (61)
- 電磁放射を検出するための検出器(5)であって、前記検出器は、少なくとも第1の検出面(43)と、第2の検出面(44)と、好ましくは干渉フィルタなどの波長フィルタである少なくとも1つの波長高感度素子とを備え、前記波長高感度素子は、第1の入射角範囲内で前記波長高感度素子上に入射する第1の波長帯域内の波長の放射に対して、かつ第2の入射角範囲内で前記波長高感度素子上に入射する第2の波長帯域内の波長の放射に対して実質的に透過的であり、
前記第1および前記第2の波長帯域は少なくとも部分的に互いに異なり、前記第1および前記第2の入射角範囲は少なくとも部分的に互いに異なり、
前記第1の検出面(43)および前記第2の検出面(44)および前記少なくとも1つの波長高感度素子は、前記第1の波長帯域内の放射が前記第1の検出面(43)に衝突して前記第1の検出面(43)によって検出可能であるように前記波長高感度素子を通って伝搬するように、かつ、前記第2の波長帯域の放射が前記第2の検出面(44)に衝突して前記第2の検出面(44)によって検出可能であるように前記波長高感度素子を通って伝搬するように配置されることを特徴とする、検出器。 - 前記第2の検出面(44)は、前記第1の検出面(43)に対して同心円状に配置されることを特徴とする、請求項1に記載の検出器(5)。
- 前記第2の検出面(44)は、前記第1の検出面(43)を少なくとも部分的に、好ましくは実質的に完全に囲むことを特徴とする、請求項1または2に記載の検出器(5)。
- 前記検出器は、厳密に2つの検出面(43,44)を備えることを特徴とする、請求項1から3のいずれか1項に記載の検出器(5)。
- 前記第1および前記第2の検出面は、共通のサポート、好ましくは共通のセラミックサポート、より好ましくは共通のシリカサポート上に配置されることを特徴とする、請求項1から4のいずれか1項に記載の検出器(5)。
- ガスを検出するための、特にCO2を検出するためのセンサ(1)であって、測定箇所に向けて方向付け可能な接触面(2)と、測定放射を発するための少なくとも1つの放射源(3)と、測定対象のガスを受けるための測定体積部(4)と、請求項1から5のいずれか1項に記載の検出器(5)とを備える、センサ。
- 前記検出器(5)は、測定放射が前記センサ(1)の内部で複数の異なる光路に沿って前記放射源(3)から前記測定体積部(4)を通って前記検出器(5)に向かって伝搬しており、前記測定放射の光線が前記波長高感度素子に衝突した時に明確に発散する場合、前記第1および前記第2の波長帯域内の放射が前記第1および第2の検出面(43,44)によって検出可能であるように配置されることを特徴とする、請求項6に記載のセンサ(1)。
- 前記検出器(5)は、異なる波長の測定放射光線が共通のビームの内部で前記波長高感度素子に向かって伝搬している場合、異なる波長帯域内の前記光線は、前記波長高感度素子に入った後に別個のビームの内部を前記第1および第2の検出面(43,44)へと伝搬するのみであるように配置されることを特徴とする、請求項6または7に記載のセンサ(1)。
- ガスを検出するための、特にCO2を検出するためのセンサ(1)であって、測定箇所に向けて方向付け可能な接触面(2)と、少なくとも1つの放射源(3)と、測定対象のガスを受けるための測定体積部(4)と、前記測定体積部(4)を通って前記放射源(3)から前記第1の検出器(5)に伝達される放射を検出するための、好ましくは請求項1から5のいずれか1項に記載の検出器である、少なくとも第1の検出器(5)とを備え、
前記センサは、放射源(3)と第1の検出器(5)との間に前記放射の経路(6)を備え、前記放射は非結像的に前記経路に沿って伝搬することを特徴とする、センサ。 - 非結像光学素子(7)はセンサケーシング(33)の一体部分であることを特徴とする、請求項9に記載のセンサ(1)。
- 前記経路(6)は、前記放射源(3)と前記測定体積部(4)との間に、および/または前記測定体積部(4)と前記第1の検出器(5)との間に少なくとも1つのチャネル(8)を備え、好ましくは前記チャネル(8)は充填物(9)を備えることを特徴とする、請求項9または10に記載のセンサ(1)。
- 前記測定体積部は、反射率が90%を超える、好ましくは95%を超える、より好ましくは98%を超える主に反射性の表面(36)を有することを特徴とする、請求項9から11のいずれか1項に記載のセンサ(1)。
- ガスを検出するための、特にCO2を検出するための、好ましくは請求項9から12のいずれか1項に記載のセンサ(1)であって、測定対象のガスの測定箇所に向けて方向付け可能な接触面(2)を備え、前記センサは、受け位置で外側膜(10)を受けるように適合される受け面を有し、前記センサはさらに、少なくとも1つの放射源(3)と、前記測定対象のガスを受けるための測定体積部(4)と、伝達される放射を検出するための、好ましくは請求項1から5のいずれか1項に記載の検出器(5)である、少なくとも第1の検出器とを備え、前記放射は前記測定体積部(4)を通って伝達され、
前記センサ(1)は、測定体積部(4)と受け位置との間に、前記測定体積部(4)を保護するための内側膜(11)を備えることを特徴とする、センサ。 - 前記内側膜(11)は非多孔膜であり、好ましくはポリマーからなる膜であり、より好ましくはPTFEまたはポリエチレンまたはポリプロピレンなどのフルオロポリマーからなる膜であることを特徴とする、請求項13に記載のセンサ(1)。
- 前記内側膜(11)は多孔性の流体不透過膜であり、特に、ePTFE、ナノ多孔性酸化アルミニウム、多孔性シリコン、または焼結もしくはエッチングされた膜もしくは薄シートなどの多孔性ポリマーまたはセラミックまたは半導体または金属を備える膜であることを特徴とする、請求項13に記載のセンサ(1)。
- 前記内側膜(11)は反射膜であり、特に前記第1の検出器(5)によって検出されるべき放射に対して反射性であることを特徴とする、請求項13から15のいずれか1項に記載のセンサ(1)。
- 前記内側膜(11)は、疎水性細孔、特に、5μm未満の開口部を有する、好ましくは1μm未満の開口部を有する細孔を備えることを特徴とする、請求項15または16に記載のセンサ(1)。
- 前記内側膜(11)はガス収集メカニズム(12)を備えることを特徴とする、請求項13から17のいずれか1項に記載のセンサ(1)。
- 少なくとも使用時、前記接触面(2)は外側膜(10)を備えることを特徴とする、請求項13から18のいずれか1項に記載のセンサ(1)。
- 前記外側膜(10)は流体不透過性かつガス透過性であり、特に、PTFEもしくはポリエチレンもしくはポリプロピレンなどのフルオロポリマー、または、ePTFE、ナノ多孔性酸化アルミニウム、多孔性シリコン、または焼結もしくはエッチングされた膜もしくは薄シートなどの多孔性ポリマーまたはセラミックまたは半導体または金属を備えることを特徴とする、請求項19に記載のセンサ(1)。
- ガスを検出するための、特にCO2を検出するための、好ましくは請求項9から20のいずれか1項に記載のセンサ(1)であって、測定対象のガスの測定箇所に向けて方向付け可能な接触面(2)と、少なくとも1つの放射源(3)と、前記測定対象のガスを受けるための測定体積部(4)と、伝達される放射を検出するための、好ましくは請求項1から5のいずれか1項に記載の検出器である、少なくとも第1の検出器(5)とを備え、前記放射は前記測定体積部(4)を通って伝達され、前記放射源(3)および前記第1の検出器(5)はコンパートメント(13)内に配置され、
前記コンパートメント(13)は少なくとも1つのシール素子(14)によって前記測定体積部(4)から分離されていることを特徴とする、センサ。 - 前記センサは、放射源(3)と検出器(5)との間に少なくとも1つのチャネル(8)を備え、前記少なくとも1つのシール素子(14)は前記チャネル(8)の端の近くに配置され、少なくとも部分的にテーパ状であり、テーパ部の断面は前記チャネル(8)の中心に向かって小さくなることを特徴とする、請求項21に記載のセンサ。
- 前記シール素子(14)は少なくとも部分的に球形または楕円形であり、好ましくは前記シール素子は球体(14a)であることを特徴とする、請求項21または22に記載のセンサ(1)。
- 前記シール素子(14)は円筒形であり、好ましくは前記シール素子(14)は楕円形または円形シリンダであることを特徴とする、請求項21または22に記載のセンサ(1)。
- 放射源(3)と測定体積部(4)との間のチャネル(8)は2つのシール素子(14)によって、好ましくはシール球体(14a)によってシールされており、一方のシール素子(14)は前記放射源(3)に面しており、第2のシール素子(14)は前記測定体積部(4)に面していることを特徴とする、請求項21から24のいずれか1項に記載のセンサ(1)。
- 第1の検出器(5)と測定体積部(4)との間のチャネル(8)は2つのシール素子(14)によって、好ましくは2つのシール球体(14a)によってシールされており、一方のシール素子(14)は前記第1の検出器(5)に面しており、第2のシール素子(14)は前記測定体積部(4)に面していることを特徴とする、請求項21から25のいずれか1項に記載のセンサ(1)。
- 前記シール素子(14)は、前記第1の検出器(5)によって検出されるべき放射に対して実質的に透過的な材料からなり、好ましくは前記シール素子(14)は、サファイア、ルビー、シリコン、酸窒化アルミニウム、またはフッ化物ガラスなどの赤外線透過ガラスからなることを特徴とする、請求項21から26のいずれか1項に記載のセンサ(1)。
- 前記センサ(1)は、シール素子(14)とチャネル(8)との間のシール(15)、好ましくはエポキシなどのポリマーから形成されるシール(15)を備えることを特徴とする、請求項21から27のいずれか1項に記載のセンサ(1)。
- ガスを検出するための、特にCO2を検出するための、好ましくは請求項9から28のいずれか1項に記載のセンサ(1)であって、測定対象のガスの測定箇所に向けて方向付け可能な接触面(2)と、少なくとも1つの放射源(3)と、前記測定対象のガスを受けるための測定体積部(4)と、伝達される放射を検出するための、好ましくは請求項1から5のいずれか1項に記載の検出器である、少なくとも第1の検出器(5)とを備え、前記放射は前記測定体積部(4)を通って伝達され、
前記センサ(1)は、前記測定体積部(4)から水分子が少なくとも部分的に除去されるように配置されるウォータートラップ(16)を備えることを特徴とする、センサ。 - 前記ウォータートラップ(16)は、乾燥剤、特に分子篩、シリカゲルまたはゼオライトであることを特徴とする、請求項29に記載のセンサ(1)。
- 前記ウォータートラップ(16)は、内部に水透過性対象物(18)が配置される交換チャネル(17)によって前記測定体積部(4)から分離されており、前記水透過性対象物はH2O分子に対して少なくともやや透過性であり、測定対象のガス種、たとえばCO2に対する前記水透過性対象物の透過率は減少するか、または前記水透過性対象物は測定対象のガス種に対してさらに不透過性であり、好ましくは前記水透過性対象物(18)はナフィオンなどのイオノマーを備えることを特徴とする、請求項29または30に記載のセンサ(1)。
- 前記センサ(1)は、前記ウォータートラップ(16)から周囲(19)までの交換チャネル(17)を備えることを特徴とする、請求項29から31のいずれか1項に記載のセンサ(1)。
- 前記ウォータートラップ(16)は、前記センサ(1)の使い捨て部分に配置されることを特徴とする、請求項29から32のいずれか1項に記載のセンサ(1)。
- 前記センサは、ガスに対して透過性であり、かつ、前記交換チャネル(17)の内部に配置されるか前記交換チャネル(17)を被覆している反射素子(20)、好ましくは、反射コーティングで好ましくはコーティングされている、ePTFE、ナノ多孔性酸化アルミニウム、多孔性シリコン、または焼結もしくはエッチングされた膜もしくは薄シートなどの多孔性ポリマーまたはセラミックまたは半導体または金属を備える膜を備えることを特徴とする、請求項29から33のいずれか1項に記載のセンサ(1)。
- ガスを検出するための、特にCO2を検出するための、好ましくは請求項9から34のいずれか1項に記載のセンサ(1)であって、測定対象のガスの測定箇所に向けて方向付け可能な接触面(2)と、少なくとも1つの放射源(3)と、前記測定対象のガスを受けるための測定体積部(4)と、伝達される放射を検出するための、好ましくは請求項1から5のいずれか1項に記載の検出器である、少なくとも第1の検出器(5)とを備え、前記放射は、前記測定体積部(4)と、前記第1の検出器(5)によって検出された前記放射をフィルタリングする波長フィルタ(21)とを通って伝達され、
NA変換器(22)が前記波長フィルタ(21)と前記放射源(3)との間の、特に前記波長フィルタ(21)と前記測定体積部(4)との間の経路内に、好ましくは前記波長フィルタ(21)に隣接して配置され、前記NA変換器(22)は好ましくは、放物面反射器または複合放物面集光器または複合楕円集光器または光円錐または少なくとも部分的にテーパ状であるその他の幾何学的対象物であることを特徴とする、センサ。 - ガスを検出するための、特にCO2を検出するための、好ましくは請求項9から35のいずれか1項に記載のセンサ(1)であって、測定対象のガスの測定箇所に向けて方向付け可能な接触面(2)を備え、前記接触面(2)は、そこからガスが収集される収集領域(24)を有するガス収集器(23)を備え、前記センサはさらに、少なくとも1つの放射源(3)と、前記測定対象のガスを受けるための測定体積部(4)とを備え、前記測定体積部(4)は、前記接触面(2)に向けて方向付けられてガスに対して透過性であるアクセス領域(25)を備え、前記センサはさらに、伝達される放射を検出するための、好ましくは請求項1から5のいずれか1項に記載の検出器である、少なくとも第1の検出器(5)を備え、前記放射は前記測定体積部(4)を通って伝達され、
前記ガス収集器(23)の前記収集領域(24)は、前記測定体積部(4)の前記アクセス領域(25)よりも大きいことを特徴とする、センサ。 - 前記ガス収集器(23)はガス用の拡散経路(26)を備え、前記拡散経路(26)は接触細孔(27)および収集チャネル(28)を備え、前記拡散経路(26)は、前記接触面(2)から前記測定体積部(4)に、または前記測定体積部内に通じるさらなる拡散経路に通じることを特徴とする、請求項36に記載のセンサ(1)。
- 前記拡散経路(26)の累積体積は、前記測定体積部(4)の体積の50倍未満であり、好ましくは前記測定体積部(4)の体積の5倍未満であり、より好ましくは前記測定体積部(4)の体積の1倍未満であることを特徴とする、請求項36または37に記載のセンサ(1)。
- 前記拡散経路(26)は、意図的に構造化されるかスクラッチされた表面同士の間に、または予め規定された表面粗さを有する2つの表面同士の間に形成されることを特徴とする、請求項36から38のいずれか1項に記載のセンサ(1)。
- ガスを検出するための、特にCO2を検出するための、好ましくは請求項9から39のいずれか1項に記載のセンサ(1)であって、測定対象のガスの測定箇所に向けて方向付け可能な接触面(2)と、少なくとも1つの放射源(3)と、前記測定対象のガスを受けるための測定体積部(4)とを備え、前記測定体積部(4)は、前記測定箇所に向けて方向付けられる透過壁(29)を備え、前記センサはさらに、伝達される放射を検出するための、好ましくは請求項1から5のいずれか1項に記載の検出器である、少なくとも第1の検出器(5)を備え、前記放射は前記測定体積部(4)を通って伝達され、
前記透過壁(29)は放射を反射する多孔面(30)を備え、前記多孔面(30)の細孔開口部(31)は好ましくは5μm未満の寸法を有し、より好ましくは、細孔開口部(31)は1μm未満の寸法を有することを特徴とする、センサ。 - 前記透過壁(29)は、反射層(32)でコーティングされた、好ましくはAu(金)、TiN(窒化チタン)、またはAl(アルミニウム)でコーティングされた、ePTFE、ナノ多孔性酸化アルミニウム、多孔性シリコン、または焼結もしくはエッチングされた膜もしくは薄シートなどの多孔性ポリマーまたはセラミックまたは半導体または金属を備えることを特徴とする、請求項40に記載のセンサ(1)。
- 前記放射源(3)は放熱器であることを特徴とする、請求項6から41のいずれか1項に記載のセンサ(1)。
- 前記放射源(3)は赤外線LEDを備えることを特徴とする、請求項6から42のいずれか1項に記載のセンサ(1)。
- センサケーシング(33)は気密であることを特徴とする、請求項6から43のいずれか1項に記載のセンサ(1)。
- 前記放射源は、VCSELなどの赤外レーザを備えることを特徴とする、請求項6から44のいずれか1項に記載のセンサ(1)。
- 少なくとも1から12μmの範囲内、好ましくは1から5μmの範囲内、より好ましくは3から5μmまたは2から4μmの範囲内の放射が、前記第1の検出器(5)によって検出可能であることを特徴とする、請求項6から45のいずれか1項に記載のセンサ(1)。
- 前記測定体積部(4)は、10mm3未満、好ましくは2mm3未満、より好ましくは1mm3以下の体積を有することを特徴とする、請求項6から46のいずれか1項に記載のセンサ(1)。
- 前記センサ(1)は、第2の検出器(34)と、測定体積部(4)と第2の検出器(34)との間の第2の経路(35)とを備えることを特徴とする、請求項6から47のいずれか1項に記載のセンサ(1)。
- 前記第2の経路(35)は、第1の検出器(5)と測定体積部(4)との間の経路から少なくとも部分的に分離されていることを特徴とする、請求項48に記載のセンサ(1)。
- 細孔充填物(42)を備える、請求項6から49のいずれか1項に記載のセンサ(1)。
- 通信および電力供給手段を有さない前記センサは、直径30mmおよび高さ20mmの仮想シリンダに、または15cm3の仮想体積に収まり、好ましくは、直径20mmおよび高さ16mmの仮想シリンダに、または5cm3の仮想体積に収まり、最も好ましくは、直径17mmおよび高さ13mmの仮想シリンダに、または3cm3の仮想体積に収まることを特徴とする、請求項6から50のいずれか1項に記載のセンサ(1)。
- 前記センサは、電気または電子手段によってPCBまたはディスプレイなどの他の装置と通信するのみの通信インターフェイスを備えることを特徴とする、請求項6から51のいずれか1項に記載のセンサ(1)。
- 前記測定体積部(4)を介した前記放射源(3)から前記検出器(5)または前記検出面(43,44)までの最短の完全な光路の全長は、20mmを超えず、好ましくは10mmを超えないことを特徴とする、請求項6から52のいずれか1項に記載のセンサ(1)。
- 前記測定体積部(4)以外のガスアクセス可能体積を通って延びる、前記測定体積部(4)を介した前記放射源(3)から前記検出器(5)または前記検出面(43,44)までの最短の完全な光路のそれらの部分の長さの合計は、3mmを超えず、好ましくは1.5mmを超えず、より好ましくは0.8mmを超えないことを特徴とする、請求項6から53のいずれか1項に記載のセンサ(1)。
- 前記センサ(1)に供給される平均電力は、5W未満であり、より好ましくは2W未満であり、最も好ましくは1W未満であることを特徴とする、請求項6から54のいずれか1項に記載のセンサ(1)。
- 好ましくは請求項6から55のいずれか1項に記載のセンサ(1)を用いる、ガス、特にCO2を検出するための方法であって、放射が少なくとも1つの放射源(3)から発せられ、測定体積部(4)を通って伝達され、好ましくは請求項1から5のいずれか1項に記載の検出器である検出器(5)によって検出され、前記測定体積部(4)内に経皮拡散した後の測定対象のガスは前記測定体積部(4)の中に受けられ、
前記放射は、放射源(3)と検出器(5)との間を非結像的に伝搬することを特徴とする、方法。 - 液体または粘稠液体が前記測定体積部(4)に入ることが防止されることを特徴とする、請求項56に記載の方法。
- 検出対象のガスを含むガス混合物から、特に、前記測定体積部(4)および前記拡散経路(26)に入っているガス混合物から、水蒸気が少なくとも部分的に除去されることを特徴とする、請求項56または57に記載の方法。
- 特に請求項35に記載のセンサを用いる、請求項56から58のいずれか1項に記載のガスを検出するための方法であって、前記放射は、NA変換器(22)またはビーム分割NA変換器(22)および波長フィルタ(21)を通って少なくとも部分的に伝達されることを特徴とする、方法。
- 特に請求項36から39のいずれか1項に記載のセンサ(1)を用いる、ガス、特にCO2を検出するための、好ましくは請求項50から53のいずれか1項に記載の方法であって、放射が少なくとも1つの放射源(3)から発せられ、測定体積部(4)を通って伝達され、好ましくは請求項1から5のいずれか1項に記載の検出器である検出器(5)によって検出され、前記測定体積部(4)内に経皮拡散した後の測定対象のガスは前記測定体積部(4)の中に受けられ、
前記ガスは、前記測定体積部のアクセス領域(25)よりも大きい収集領域(24)を有するガス収集器(23)によって収集されることを特徴とする、方法。 - 前記放射源(3)は、シール素子(14)として同時に用いられることを特徴とする、請求項21から55のいずれか1項に記載のセンサ。
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