JP2020530908A - 呼吸空気の呼気二酸化炭素濃度を決定するためのガスセンサ - Google Patents

Abstract

【解決手段】発明は、気圧センサ（１０）、及び熱ガスセンサ（２０）を有するセンサ配列（１００）と関連し、熱ガスセンサ（２０）は、熱ガスセンサ（２０）のガス滲透性測定構造体（２２）が、気圧センサ（１０）のガス流入開口の前、または、気圧センサ（１０）の圧力感知面の前に配列されるように、気圧センサ（１０）の上、または、気圧センサ（１０）の側に配列されている。【選択図】図２

Description

本発明は、センサ配列、センサ機器、これと同様に、センサ配列を生じさせる方法、特に、呼吸空気の呼気ＣＯ₂濃度を決定するためのセンサ配列、センサ機器、これと同様に、センサ配列を生じさせる方法に関する。

センサ配列、または、センサ機器は、例えば、医学診断法で、呼吸空気分析を実行するために用いることができる。患者の呼気の中のＣＯ₂濃度は、例えば、麻酔の重要なパラメータである。

従来型のＣＯ₂センサ、いわゆる、カプノメータは、主に、ＣＯ₂分子の吸収を測定する赤外線分光学的測定方法を用いていた。これらは、いわゆる、吸収測定、より正確には、４．３μｍ波長の赤外線吸収によって呼吸ガスの中のＣＯ₂濃度を測定する非分散的赤外線センサ（ＮＤＩＲ）測定である。このようなセンサは、資源を無駄遣いせず、そして、主要な流れを測定することを可能にする。それらの動作の様式は、それぞれ正確な構造、そして、高価な光学部品を含む。用いられる部品は分泌物、及び呼吸湿気による汚染に影響を受けやすく、そして、用いられたフォトダイオードは、老化現象にさらされる。

さらに、いわゆる金属酸化物センサ（ＭＯＸ）が用いられ、同じ物は、薄膜層での化学反応を用いており、小さな集結で高感度を有する。それらのセンサは、高価ではない、しかし、センサは動作している間に消耗し、そして、長期間の安定性を有しないという短所がある。また、ガスの種類に関する選択性は低く、そして、そのようなセンサは、ＣＯ₂に対しては、安定しない。動作温度は、８００℃を上回るので、主流の中での使用は危険である。

いわゆる、電気化学電位差測定センサ（ＮＡＳＩＣＯＮ）は、小さな体積で高い正確性を有する。しかし、電極材が消費され、そして、これらのセンサは、短い寿命を有しており、比較的高価であるという短所がある。

さらに、マイクロ電気化学電線センサ、いわゆる、小さな設置スペースのみを必要とする”ＭＥＭＳ”ワイヤセンサが存在する。物理的な測定原理のために、同じものは、消耗されず、また、製造することは廉価である。測定は、一定の主流の中で可能であるという利点もある。そのようなセンサは本当のガス成分を提供することはなく、むしろ、ガス成分は知られていなければならないという短所がある。また、熱の分析は制限されて、０．２ｖｏｌ％ ＣＯ₂である。

患者に対して直接測定を実行するために、いわゆる、ポイント オブ ケア（ｐｏｉｎｔ−ｏｆ−ｃａｒｅ）測定、呼吸ガス分析のための異なる携帯機器が存在する。赤外線センサを伴う評価動作のためのＣＯ₂測定のための携帯カプノグラフは、例えば、Ｗｅｉｎｍａｎ Ｄｉａｎｏｓｔｉｃｓによって提案された。患者との接続は、鼻カニューレを経由して起きて、そして、吐き出された空気は、ＣＯ₂濃度を測定するための装置への管を通過する側面流れの中を進む。

患者の呼吸のための異なるシステムが存在し、同じ物は、臨床、または、在宅医療分野の中で用いられるかによって区別される。これらのシステムは、大部分が患者から遠隔手段で接続されていなければならない、このいくつかの装置は、圧力、呼気流の測定、及びガスの分析のための測定手段を含むことができる。その状況から、呼吸流れの廉価な測定、及び患者に近いＣＯ₂濃度が 、ここまで実施されなかったことを導き出すことができる。

このため、用いることができるそれぞれのセンサの手段、によって調査されるガスを測定し、一方で単純な手法で、そして、患者の近くで、一方でガス分析の中で高い測定分析を遂行する発想を提供することを目的とする。

第１の実施の形態によれば、センサ配置は、気圧センサと、熱ガスセンサと、を備え、熱ガスセンサは、例えば、特に、気圧センサのガス流入開口、または、気圧センサの圧力感知面の前に熱ガスセンサのガス滲透性測定構造体が配置されるように、気圧センサの上、または、気圧センサの側面に配置される。気圧センサの圧力感知面は、例えば、薄膜、及びガス滲透性測定構造体が、特に、ガス流入開口、または、圧力感知面の前に配置できるようにすることができる。

実施の形態は、ガスセンサと圧力センサの間の空間距離を最小化することは有利であり、そしてこれは、ガスセンサの測定容積は、圧力に依存することができるので、組織的な測定誤りを最小に減少させる利点を有するという知識に基づいている。

第２の実施の形態では、熱ガスセンサは、例えば、ガス滲透性測定構造体、または、同じものの一部として、少なくとも、３つの電気導体構造体、例えば、ワイヤ、または、シリコンワイヤと、を備え、電気導体構造体はギャップによって、分けられている。これらの導体構造体の、第１の電気導体構造体、例えば、ワイヤは、ヒーティング・シグナル（ｈｅａｔｉｎｇ ｓｉｇｎａｌ）を有するように構成されており、例えば、第１のワイヤと第２のワイヤの間の距離は、第１のワイヤと第３のワイヤの間の距離とは異なるように、例えば、第１のワイヤの異なる側、または、第１のワイヤのそばの異なる側の上に配置することによって、第２、及び第３の導体構造体、例えば、ワイヤは、第１の導体構造体に関して、非対称に配置されている。第２、及び第３の構造体は、熱伝導の違いに基づいて、例えば、混合ガスの濃度の比率が推測できるように、第１と第２のワイヤの間のガス、または、混合ガスを通じての熱伝導の違い、及び第１と第３のワイヤの間の熱伝導が決定できるような温度センサとして動作するように構成されている。

実施の形態は、３つの非対称に配置された導体構造体を有するガスセンサを用いることは、同じものは、非常に信頼できる手法で熱伝達を測定できるので、有利であるという知識に基づいている。

第３の実施の形態では、電気導体構造体、例えば、電極、または、加熱器／検出器は、例えば、ガスが、例えば、導体構造体、例えば、電極の間のギャップを通過して、気圧センサの流入開口、または、気圧センサの圧力感知面に到達できるように、一端が飛び出している。

実施の形態は、これは、支持している構造体がないような圧力センサの動作の状態は、できる限りの小さな影響を持つので、導体構造体の一端を飛び出させることには利点があるという知識に基づいている。

第４の実施の形態では、電気導体構造体は、結晶シリコン電極であり、または、さらなる実施の形態では、電気導体構造体は、半導体温度検出器、または、サーモスタックだけではなく膜材料の上の多結晶ヒーターである。この実施の形態は、良い電気、及び熱伝導率ならびに抵抗の高い温度係数、を有する電気導体構造体のための選ばれた特定の材料としての結晶シリコン電極は有利であり、白金電線と比較すると、できるだけ早く、言い換えれば、多くの遅延なしにガス測定の実行を可能にするための正しい評価を維持して、そして、それゆえに、熱の自己加熱を低くした電気評価回路のための利点である、金銀線細工直径、短い伝導路長さを有する短い導電経路長さ、及び基本抵抗を有しているという知識に基づいている。

第５の実施の形態では、熱ガスセンサは、少なくとも２つの電気導体構造体を含み、電気導体構造体は、少なくとも１つのギャップで間隔が開けられている。ここで、第１の電気導体構造体は、加熱信号を備えるように構成されており、第２の電気導体構造体は、温度センサとして動作するように構成されている。

第６の実施の形態では、センサ配列は、第１の時間間隔内に加熱信号を有する第１の導体構造体を提供し、及び温度センサとしての第２の導体構造体を用いるように構成され、そして、さらに、第２の時間間隔内に加熱信号を有する第２の導体構造体を提供し、及び温度センサとしての第１の導体構造体を用いるように構成されている。

第７の実施の形態では、熱ガスセンサは、例えば、ガス滲透性測定構造体、または、同じものの一部としての、少なくとも３つの電気導体頂上部を含み、頂上部は、ギャップによって間隔が開けられ、そして、メタライズ、または、ドーピングされた第１の頂上部は、加熱信号を備え、第２、及び第３の頂上部は、第１の頂上部に関して非対称に、例えば、第１の頂上部の異なった面の上、または、第１の頂上部の側の異なった面の上に配置され、そして、メタライズ、または、ドーピングされた第２、及び第３の頂上部は、温度センサとして動作する。

実施の形態は、同じものは機械的に抵抗するので、導体構造体としての頂上部を用いることに利点があるという発見に基づいており、そして、それゆえに、気圧センサの頑強性（ｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓ）と最小の影響と間のよい妥協を提供している。

第８の実施の形態では、導体構造体、または、ワイヤ、または、頂上部は、分析されるガスによって囲まれており、第１の電気導体構造体、または、第１の頂上部は、分析されるガス、例えば、ガス混合物を経由して、第２の電気導体構造体、第２の電線、第２の頂上部、及び第３の電気導体構造体、第３の電線、または、頂上部に熱伝導が可能なように構成されており、第２の、及び第３の電気導体構造体、ワイヤ、または、頂上部は、例えば、評価手段によって、熱伝導のためのセンサとしての役割を果たすように構成されている。

実施の形態は、混合ガスの中で、信頼可能な非腐食性であり、そして、早いガス比率測定を可能にするので、熱伝導の手段によってガス測定を可能にするという知識に基づいている

第９の実施の形態では、加熱信号は、周期的な加熱信号として提供される。反対に、
静的な熱刺激では、周期的な動作で、さらなるガスパラメータ、例えば、熱伝導率のほかに、ガスの温度伝導率を抽出することができる。ガスの温度伝導率は、例えば、以下のように決定され、

λは、熱伝導率に該当し、ρは、密度に該当し、Ｃ_Pは、熱容量に該当する。

実施の形態では、周期的な加熱信号の使用は、望ましい時間分解能を伴って、とても早く分析されるガスの測定を実行することを可能にする、そのため、例えば、時間分解方法で、そして／あるいは、高い正確性で、ガス混合物のＣＯ₂濃度を測定することが可能になるという知識に基づいている。

第１０の実施の形態では、熱ガスセンサは、例えば、基板状のシリコンのようなのキャリア材と、を備える。キャリア材は、例えば、気圧センサの上に配置された、層材料であってもよい。この実施の形態では、熱ガスセンサは、気圧センサから離れて向かい合う表面から、気圧センサと向かい合うガスセンサの表面まで延長された中央領域の中に、連続した凹部、例えば、穴を有しており、ガス滲透性測定構造体は、凹部の領域、例えば、凹部の中に配置され、または、凹部の上の境界線で、気圧センサから見られ、そして、例えば、一端が飛び出した加熱器、または、加熱ワイヤと、そして、一端が飛び出した検出器、または、検出器ワイヤ／検出器要素と、を備える。

実施の形態では、熱ガスセンサは、特に、圧力、及びガス温度が圧力センサによって測定される同じ場所で、ガス測定を実行するように、圧力センサの動作範囲の隣接した近くに熱ガスセンサを配置することは有利であるという知識に基づいており、測定値の中の組織的な誤差、または、測定値考察は、除くことができる。

第１１の実施の形態では、熱ガスセンサは、気圧センサの上に配置されたフレームと、を備え、フレームは、ワイヤ、または、一端が飛び出したシリコンワイヤ、測定構造の一端が飛び出した加熱要素、そして／あるいは、一端が飛び出した温度センサ要素のような一端が飛び出した橋構造のような動作領域が、例えば、ガスセンサの連続した凹部、または、フレームによって囲まれた穴のような、空いている内部の領域に及ぶように、ガス滲透性測定構造体を持つように構成されており、例えば、気圧センサと、測定構造体の動作領域の間の距離は、動作領域のうちの１つの３倍よりも小さく、または、空いている内部の領域、例えば、対角線、または、直径の最大の面積の５倍よりも小さくなるように、圧力センサのガス流入開口、または、気圧センサの薄膜のような、圧力感知面は、気圧センサの空いている内部の領域に接している。

実施の形態は、ガスセンサのガス測定を実行するために、フレームを用いることは有利であるという知識に基づいており、空間的にできるだけ近い圧力測定はフレームによって可能にされ、フレームは同時にガスセンサを機械的に支持する。同時に、フレームは、外部に向かうガス測定空間（洞窟）に封印をすることができて、それによって、ガス濃度が変化した後の完全な補償までに必要な拡散時間は最小化される。それを超えて、圧力測定、例えば、圧力測定薄膜によって、ガス測定構造体の動作領域からの距離は、動作領域の長さよりも５倍、または、３倍よりも小さくなり、または、空いている内部領域の最大の面積よりも小さくなることが起きて、そしてそれは、それぞれの測定が、実際的には、組織的な誤差の除去に貢献する、同じ領域で起きることを確実にする。

第１２の実施の形態では、接着剤が、ガス流入開口、または、気圧センサの圧力感知面とは接触しないように、熱ガスセンサ、例えば、キャリア材、または、フレームが、接着の手段によって、気圧センサに接続されている。この特徴は、圧力センサの上に熱ガスセンサを接着することは有利であるとの知識に基づいており、これは、圧力センサのための最小の機械的な追加の装着を示しているので、それゆえに、特に、接着剤は、ガス流入開口、または、気圧センサの圧力感知面とは接触していないことが確実なときには、圧力センサは、その機能にほとんど影響を受けない。

第１３の実施の形態では、センサ配置は、ＦＲ４、コード、または、セラミックのような、印刷された回路基板材料と、を備え、同じものの上部の上の圧力センサ、及び温度センサが、印刷された回路基板の一方の側面、または、例えば、印刷された回路基板材料に配置されており、そして、これにおいて、印刷された回路基板材料の他方の側面は、圧力センサ、及び温度センサから離れて向かい合っており、または、例えば、印刷された回路基板、プラグ、電気接触のためのはんだ付け接触が配置されており、または、これにおいて、同じものの上の圧力センサ、及び温度センサは、印刷された回路基板材料の穴の中、または、例えば、印刷された回路基板材料に配置されており、そして、これにおいて、印刷された回路基板材料の他方の側面は、圧力センサ、及び温度センサから離れて向かい合っており、または、例えば、印刷された回路基板、プラグ、電気接触のためのはんだ付け接触が配置されており、そして、これにおいて、印刷された回路基板材料の他方の側面には、電気接触のためのプラグが配置されており、これにおいて、印刷された回路基板材料の穴の境界は、センサ配列のガス空間を制限する。

実施の形態では、特に、接触を単純化するために、プラグ、または、はんだ接触を配置することができるときには、これは、センサ配列の単純化された取り扱いを可能にするので、印刷された回路基板材料の上にセンサ配列を正確に置くことは有利であるとの知識に基づいている。

第１４の実施の形態では、気圧センサは、微小電気機械、ＭＥＭＳ、気圧高度計であってもよい圧力センサである。

実施の形態では、これは、構造をできるだけ小さくできるので、気圧センサを微小電気機械として実施することは有利であるという知識に基づく。さらに、患者の近くでの計測に用いるには、患者への負担を最小化するために、センサ配列は、できるだけ軽い重量を有していたほうが有利なので、ＭＥＭＳ圧力センサのように、小さな重量を有していることは有利であるという知識に基づく。

第１５の実施の形態では、センサ配列は、例えば、ガスセンサを用いることによって得られており、そして、圧力センサによって提供された圧力情報に基づいており、そして、場合によれば、温度情報によって提供された圧力情報から独立した、センサワイヤ、または、センサ頂上部からの信号の位相、及び振幅に基づくＣＯ₂濃度のような、ガス混合物のガス比率の例を決定するように構成された評価手段を含む。評価手段は、例えば、印刷された回路基板それ自身の上には、統合されてはいないが、同じ物から分離することができる、しかし、それぞれを最小化した後には、同じものは、例えば、印刷された回路基板の後に統合されることができる。

実施の形態では、これは、とても早くガス濃度の決定を可能にする、例えば、センサ信号のいくつかの周期を考慮するときには、もうすでに、周期的なセンサ信号の単独の周期の後に、ガス濃度を繰り返し測定することを可能にするので、センサ信号の位相、及び振幅に基づいて、ガス濃度を決定することは有利であるという知識に基づいており、連続した測定値は、統計学的により関連した値を得るために、実行されてもよい平均化の中で得られる。

第１６の実施の形態では、センサ配置は、同じものの範囲内の容積を提供する筐体によって囲まれており、筐体は、筐体開口、例えば、拡散過程によって、筐体の外部から容積の範囲内のセンサ配置に到達することができる、分析されるガスが通過する単独の筐体開口と、を備え、例えば、筐体開口、測定構造体、気圧センサのガス流入開口、または、その気圧感知面は、すぐ近くに隣接して配置される。

実施の形態は、拡散過程は、流れ方向、及び速度、これに加えて、分子運動とは反対方向で安定していることを示しているので、センサ配列が、拡散過程によって、分析されるガスが、到達することができる筐体のガスが漏れない環境によって囲まれることは利点があるという知識に基づいている。流れている媒質は、流れているために、輸送過程が生じ、特に、熱輸送過程の中では、流れが、ガス濃度の測定に影響を及ぼすために、媒質が流れている中での測定は、拡散過程の中での測定よりも、より誤りやすい。

第１７の実施の形態では、筐体の開口は、センサ配列のための機械的保護としての格子と、及び任意の薄膜のため支持格子と、を備える。

実施の形態は、格子の中、または、筐体開口の前は、例えば、センサに到達してから、センサ配列の機能に影響を与える、吐き出された空気の中の水滴のような、微細な粒子を防ぐことを考慮することに基づいている。さらなる利点は、このような薄膜をサポートすることができる格子、また、格子単独によって、センサ配置から遠ざけることができない粒子を止めるための、筐体の開口の前に配置された、このような薄膜である。薄膜を用いると、例えば、センサ配列からバクテリア、そして／あるいは、ウイルスを近づけないようにすることができて、それによって、同じものは、無菌を維持できる。

第１８の実施の形態では、筐体の開口は、例えば、湿気、ウイルス、または、バクテリアによる汚染からセンサ配列を保護、及び測定されるガスが拡散できる薄膜と、を備える。

この実施の形態は、薄膜を用いることは、汚染からセンサ配列を保護する、言い換えれば、同じように無菌を維持し、同じものを掃除、または、滅菌しなくても、センサ配置を繰り返し使用するために、臨床環境で非常に重要な無菌を維持することに有益である、という知識に基づいている。

第１９の実施の形態では、筐体は、開口と、を備え、これは、例えば、センサ配列の状態を用いる準備の中で、例えば、筐体の内部に到達できるガスが通過する筐体の１つだけで可能である。例えば、これは、ガスセンサが存在する筐体の中で、筐体を通過する流れが起きないような、一定の流れを伴う領域を提供し、ガスだけがガス滲透性測定構造体を通過し、例えば、そして、ガスだけが、例えば、拡散によって、例えば、同じものの中の拡散、または、圧力センサの圧力測定チャンバの外で動作する気圧センサのバッグ測定チャンバであってもよい圧力チャンバを動作させる、例えば、ワイヤが配置されている水平面を通過し、例えば、気圧センサのバッグ測定チャンバであってもよい圧力チャンバが動作するワイヤが配置されている水平面の通過し、例えば、拡散によって、同じものの中で拡散し、または、圧力センサの圧力測定チャンバの外部で動作する。

実施の形態は、他方で、ガスセンサは、熱伝導過程によって、その機能に影響を受けるかもしれず、そして、圧力センサは、間違った圧力、いつも非常に小さな圧力を測定するために、流れは、センサ配置の正確な測定に不利な影響を有するセンサを含む筐体を通過するので、ガスセンサを含む一定の流れの領域を提供することは有利であるという知識に基づいている。

本発明の第２０の実施の形態では、センサ機器は、例えば、中空円筒、例えば、流管であってもよい、流路を含み、流路は、壁の開口と、を備え、実施の形態の１ないし１７のうちのいずれか１つに従ったセンサ配列を含み、センサ配列は、例えば、流路の内部とセンサ配置の間の拡散によって、ガス交換を可能にするために、開口を通過する流路の内部と空間的に接続されている。

この実施の形態は、流路とセンサ配列を組み合わせることは有利であるとの知識に基づいており、センサ配列は、流路の範囲内のガスのガス測定を実行するために、流路の壁の開口を通過して流路の内部と接続されており、一方で、測定は、一定の流れを有する主流路の中では起きないので、再利用できるモジュールとしてのその空間配列のためのセンサ配列は、流路に簡単に取り付けることができる。いつも、流路は、廉価な使い捨て物品であり、センサ配列は、しかしながら、複数回使うことができる。流路の外にセンサ配列を配列することによって、単純な構造分離が可能になり、さらに、センサの横の配列は、同じものを流れの主流の中に直接浸すことがないようにすることを可能にするが、ほんのわずかに、吸入されたか、または、吐き出された空気に触れる。この構造のために、センサ、または、センサ配列を通過する流れは起きないが、センサ配列の中で、測定されるガスの流れがない拡散は起きて、上述の不正確な組織的な測定は除外される。

第２１の実施の形態では、開口は、例えば、バクテリア、または、ウイルスをフィルタリングする薄膜で覆われており、例えば、薄膜は、格子構造体によって支持されており、これは、例えば、センサ配列に囲まれた筐体の開口の中に配置された、多孔質であるか細かい網である。

この実施の形態は、開口が薄膜によって覆われることは有利であるという知識に基づいており、例えば、それによって、センサが滅菌、または、無菌されたままであるように、流路内のセンサ配列の外のバクテリア、または、ウイルスは、センサ配列の中には入れなくなり、それによって、同じものは、センサを掃除、または、滅菌することなく、繰り返し用いることができる。薄膜は、分析されるガスの拡散を十分に可能にするように、細くなっているので、薄膜は、十分な細さを有していなければならず、同じものは、機械的に割れやすく、このため、薄膜が引き裂かれるのを防止するために、格子構造体によって薄膜を支持することは有益である。

第２２の実施の形態では、例えば、流路を通過して流れる、センサ機器の内部で分析されるガスは、薄膜からセンサ配列まで通過して拡散する。実施の形態は、流れの影響によって、測定値の改変を防ぐためには、分析されるガスは、センサ配列の中で拡散させたほうが有益であるという知識に基づいている。

第２３の実施の形態では、センサ機器の薄膜と、薄膜と向かい合うガスセンサの表面の間の距離は、分析されるガスの中央流れ方向と垂直な流路の最大直径の半分よりも小さい。中央流れ方向は、例えば、開口の領域、または、流路の周りに関する直径の中、または、流路の長方形の横断面の斜線で考察される。

この実施の形態は、ガスセンサは、薄膜のできるだけ近くに置くことが有益であるという知識に基づいており、薄膜とセンサの間の距離は小さく、流路の直径、言い換えれば、流路の直径を有する距離尺度よりも小さい。もし、薄膜とガスセンサの間の距離をできるだけ小さくできれば、ガスセンサは、できるだけ正確で、改変がない測定の結果である、できるだけ正確で、時間通りの測定を実行することができる。

第２４の実施の形態では、例えば、薄膜によって、例えば、薄膜の後ろに横たわったセンサ配列の領域まで、開口による流路の方向で限定されたセンサ配列の周囲の容積は、流路から１０００、５００、または、２５０ｍｍ³よりも少ないことが予想される。

この実施の形態は、最も短い可能な時間内に容積の中で測定されるガスのほとんど完全な拡散を可能にするために、センサ配列を囲む面積をできるだけ小さい面積に限定することが有益であるとの知識に基づく。測定原理は、周期的な信号の位相測定に基づいており、そして、信号の１周期は、センサ配置によって生じる測定値の時間曲線上の副作用を最小化するために、装置に特有の拡散時間よりも長いので、できるだけ早い拡散が望まれる。同時に、フレームは、ガス濃度の変化後の、完全な補償までに必要とされる拡散時間を最小化するように、ガス測定空間を外から封印することができる。

第２５の実施の形態では、センサ装置は、流路の中のガス濃度から最も多くても０．５ｖｏｌ％まで逸脱するガスセンサの領域の中のガス濃度の補償までの時間間隔は、１０ｍｓ未満であるように構成されている。これは、例えば、薄膜の適切な選択、及びセンサ配列を含んでいる薄膜の後ろのチャンバの中のガス容積によって、得ることができる。

この実施の形態は、最も短い可能な時間内にガス濃度の測定を実行することができるように、できるだけ短いガス濃度補償の時間周期を保つことが有益であるとの知識に基づいている。ガス濃度測定は、周期的な時間信号の測定に基づいて可能であるので、そして、時間信号の周期が、いくつかの誤りなしに実行することができない測定のような、ガス濃度の補償に必要な時間周期の順になっているときには、できるだけ短い時間にすることが有益である。

第２６の実施の形態では、センサ配列を含んでいるチャンバは、一定の流れを有する領域に相当する。これは、例えば、開口の適切な配置、そして／あるいは、センサ配列を含んでいるチャンバの配置、そして／あるいは、薄膜の選択によって、または、流路とチャンバの間に配置されたフィルタ構造体によって得ることができる。チャンバは、例えば、開口によって、及び任意に薄膜によって、流路に結合することができる。一定の流れを有する領域は、例えば、安定した領域、または、例えば、ガス滲透性測定構造体が流れ領域に横たわってはいない、ほとんど流れがない領域であってもよい。

この実施の形態は、他方で、流れは、熱ガスセンサの動作の方式に影響を与え、そして、圧力測定に間違いを起こすかもしれないために、流れの影響は、センサ配列の測定の正確性に悪い影響を及ぼすかもしれないので、一定の流れを有する領域にセンサ配列を配列することは有益であるとの知識に基づいている。

第２７の実施の形態では、センサ装置は、流速、そして／あるいは、ガス流量、そして／あるいは、流路の容積を測定することができる、例えば、同じ物は、流路の中に形成された流れセンサフィンガ（ｓｅｎｓｏｒ ｆｉｎｇｅｒ）として構成されることができる流れセンサと、を備える。

この実施の形態では、これは、ガスセンサが、流速のように、測定された状態の下で有意義であるかどうかにかかわらず、陳述を可能にする測定パラメータを検出することができるので、センサ配列の中に流量センサを供給することは有益であるとの知識に基づいている。これによって、例えば、とても大きな流速の場合には、流れの動きやすさは、センサ配列まで補償されないかもしれず、そしてそれは、測定値を間違わせるかもしいれない。センサが、上述の特別に制限された流速を決定するときには、潜在的に誤った測定値は、放棄することができる。

第２８の実施の形態では、センサ配列は、周囲の圧力を測定するための第２の気圧センサと、を備える。センサ装置は、例えば、第１の圧力値と第２の圧力値の間の違いに依存して呼吸圧を測定するように構成されている。

この実施の形態は、有効な測定結果を提供するセンサ配列によって実行されたガス割合測定かどうかを判断することができように、気圧センサと第２の気圧センサの圧力値を用いることによって、呼吸圧を測定することは有益であるとの知識に基づいている。呼吸圧が特定の範囲の外に広がっている場合には、ガス測定は正確ではない可能性がある。

第２９の実施の形態では、センサ装置は、例えば、その反応で、例えば、熱ガスセンサの再較正のための較正を実行するために適用される、十分な空気、または、吸い込まれた麻酔ガスが混合された空気を検出しているときに、流路の流速の情報、そして／あるいは、流路の流れ方向の情報に基づいて、較正のための時間を検出する。

この実施の形態は、必要とされており、そして、流路の中の流速、または、流れ方向の情報は、そのような較正を実行するかどうかを決定するよい基準であるときには、センサ装置を較正、または、再較正することは有益であるとの知識に基づいている。

第３０の実施の形態では、センサ機器は、特定のガス比率の濃度がとても高い、例えば、閾値よりもより高いことを検出したことに応じて、較正の時間に警告を発する。

この実施の形態は、較正の時間に、特定のガス比率の濃度がとても高いときには、警告を発し、それによって、較正はおそらく正確に実施されなかったこと、及び較正は、ガス混合物を有するセンサ装置を洗浄した後に特定の環境で再び実行される可能性があることを検出する。

第３１の実施の形態では、センサ配列を製造する方法が提供され、方法は、気圧センサ、及び熱ガスセンサを供給し、同様に、熱ガスセンサのガス滲透性測定構造体が、例えば、直接的に気圧センサのガス流入開口の前、または、気圧センサの圧力感知面、例えば、薄膜の前に配置されるように、例えば、気圧センサの上、または、気圧センサの側面に接着することによって、熱ガスセンサを固定することを含む。

第３２の実施の形態では、センサ配列を動作させるための方法が提供され、方法は、十分な新鮮な空気、または、吸入される麻酔ガスが混合された新鮮な空気を検出し、そして、熱ガスセンサの、例えば、較正のための時間を検出するための反応で、較正、例えば、再較正を実行しているときに、流路の、流れ信号、そして／あるいは、流速の情報に基づいて、較正のための時間の検出と、を備える。

用いることができるそれぞれのセンサの手段、によって調査されるガスを測定し、一方で単純な手法で、そして、患者の近くで、一方でガス分析の中で高い測定分析を遂行することができる。

図１は、実施の形態に従ったセンサ配置の斜視図を示している。

上述のように、ガス混合物のＣＯ₂濃度を決定するための特別な応用が必要である。図１は、ガスの特性を測定することに適したセンサ配列の可能な実施の形態を示している。センサ配列は、気圧センサ１０、及び熱ガスセンサ２０を含む。熱ガスセンサは、気圧センサ１０の上、または、側面に配置され、例えば、穴であってもよい、ガス滲透性測定構造体２２と、を備え、測定構造体は、同じものが、圧力センサの圧力感知面、または、ガス流入開口の前にあるように配置される。圧力センサは、ガスセンサに接した近くにあるために、圧力測定とガスの測定の両方は、同じ領域で起きることを確実にすることができる。これは、熱ガスセンサ２０の測定値は異なることを可能にするので、どのような圧力、及びどのような温度によっても、熱ガスセンサの領域では有効であるという利点がある。もし、例えば、熱ガスセンサ２０の測定値に依存する圧力と温度が知られていれば、同じものは、おそらく適応されるか、それに応じて解釈されることができる。これは、熱ガスセンサ２０の測定値の重要性を増加するように組み合わせる。

配列１００は、いわゆるチップ・スケール・パッケージ（ｃｈｉｐ ｓｃａｌｅ ｐａｃｋａｇｅ）として実施することができる、ガス、または、ガス混合物の濃度を決定する、例えば、患者の近くの呼気の間の吐き出されたガスの中のＣＯ₂濃度を決定する役割を果たす最小化されたセンサシステムを表している。そのようなチップ・スケール・パッケージは、一般的には、被覆された電子チップの順番であり、この場合には、気圧センサ、同様に、ガスセンサを含んでいる。このセンサ配列１００は、さらに、ガス不浸透性測定チャンバを含んでいてもよく、そして、例えば、そのような管の側部孔を経由して、例えば、患者の呼吸ガスが誘導されることを通じて、流路に接続されることができる。

センサ配列１００は、図１の中の正方形構成の中に示されているが、同じものは、長方形、円形、または、多角形状でも構成されていてもよいことは明らかである。同じものは、図１の中の正方形状の中で示された、ガス滲透性測定構造体２２に適用される。この測定構造は、長方形、多角形、円形、または、楕円形でも、または、不規則に形成されていてもよい。

図２は、図１の状況で既に述べられたセンサ配列のさらなる実施の形態である。センサ配列２００は、気圧センサ１０と、及び熱ガスセンサと、を備える。この実施の形態では、熱ガスセンサは、３つの電気導体構造体３０、３２、及び３４と、を備える。導体構造体は、滲透性測定構造体２２の領域に及ぶ。ガス滲透性測定構造体２２に及ぶ導体構造体３０、３２、及び３４の一部は、ワイヤ、または、頂上部として構成されてもよい。１つの実施の形態では、中央ワイヤ３０は、熱信号、中央ワイヤ３０への距離が異なり、そして、温度センサとしての役割が果たすように配置された中央ワイヤの両側面の間に配置されたワイヤ３２、及び３４を備えるように構成されている。述べられたワイヤは、例えば、結晶シリコンワイヤであってもよい。

この例では、図２の中の熱ガスセンサは、分析されるガスによって囲まれた、一端が飛び出した金銀線細工の結晶シリコンワイヤを含んでいる。ワイヤは、同じものを支持するフレームの間に及んでもよい。中央ワイヤは、温度信号を備えていてもよく、同じものは、周期的な温度信号であってもよい。加熱ワイヤに関して、右、及び左に非対称に配置された２つのワイヤは、温度センサとして動作する。これらの温度センサは、加熱ワイヤからセンサワイヤまでの熱伝達を測定し、熱伝達は、いつでも、加熱ワイヤから測定されるガスの中まで、及びガスからセンサワイヤまでの知られていない熱伝達を経由して起きる。一般には同一であるが、加熱ワイヤまでの異なった距離で配置されている２つのセンサワイヤを用いて温度反応を測定することによって、測定配置の中の知られていない熱伝達は、除去することができる。２つのセンサワイヤの２つのセンサ信号の位相、及び振幅を測定することによって、ガス、または、ガス混合体の濃度は、推測されることができて、位相、及び振幅は、本質的に、ガスを通じた熱伝達に依存する。

上述のように、センサシステムは、チップ・スケール・パッケージとして構成されており、そして、このケースでは、図３に示すように、印刷された回路基板４０、例えば、気圧高度計として２４ビットの分解能を有する微小電気化学（ＭＥＭＳ）気圧センサであってもよい気圧センサ１０を含み、そして、微小電気化学部材であってもよい同じものの上に接着された熱センサ２０を含む。

センサシステム２００に接触するために、丸い印刷された回路基板は、結合線の手段によってセンサ配列２００の電気導体構造体に接触することを可能にする接触機器４２と、を備える。さらに、印刷された回路基板は、例えば、センサシステムの動作の間に用いられる、キャパシタ、ダイオード、または、能動的な電子部品４４のような、電気部品を含む。最小化された評価回路の全体は、モジュールの上に配置されてもよい。

図４に示すように、電気的に接触するためのプラグは、印刷された回路基板４０の後部の上に配置されることができる。例えば、微細ピッチプラグ、ばね接点システム、固定されたはんだ接触にすることができるプラグは、標準化され、そして、簡単にセンサシステムに接触することを可能にする。センサシステムの全体は、例えば、図６に示す筐体によって囲まれている。図６は、印刷された回路基板、及び筐体によって囲まれた後部の上のプラグを伴って配置されたセンサを示している。

図５は、図４の中で、一度示された、側面図、上面図、及びプラグ側からの図としてのセンサ・スタック（ｓｅｎｓｏｒ ｓｔａｃｋ）を示している。寸法は、ミリメータ（ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒｓ）であり、それによって、とても小さな構造を有するセンサシステムは明確になる。それによって、印刷された回路基板の直径は、８ｍｍであり、そして、圧力センサの側寸法は、約２．６ｍｍである。このとても小さな構造体の計算結果は、外部体積に関しては、例えば、約１ｃｍ³である。もし、センサが筐体によって囲まれていれば、ガス測定空間は、例えば、約２５０ｍｍ³になる。ここで、センサ配列は、圧力、温度、ガス測定、例えば、ＣＯ₂濃度測定を提供する。圧力、及び温度の測定は、例えば、ガスセンサ、または、いわゆるＣＯ₂モジュールの中で起きる。これは、例えば、ＣＯ₂濃度測定のための正確なドリフト補正（ｄｒｉｆｔ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）を可能にする。

図７は、使い捨て呼吸管（流管）として構成された流路７００を有するセンサ配列の実施の形態が示されている。示された装置は、例えば、ガスの濃度を測定する役割を果たし、ここで、患者の近くで、患者の呼気の中のＣＯ₂濃度を決定する。流路７００は、壁に開口を有し、センサ配列１００は、測定チャンバの中に配置されたＣＯ₂モジュールとして構成されている。センサ配列は、流路７００の内部とセンサ配列の間でガス交換を可能にするための開口を通じて、流路７００の内部と空間的に接続されている。格子構造体７０２は、流路７００の開口に配置され、通過する、そしてそこでのガス交換が行われる。患者の吸気段階の間（吸気７０４）に、新鮮な空気、または、校正ガスは、測定チャンバの中のＣＯ₂モジュールに沿って、通過する。患者の呼気段階の間には、呼気は、センサ配列に沿って通過し、患者の呼気の中のＣＯ₂濃度は、測定されることができる。

センサの側面配置のために、同じものは、流れの主流の中に直接的に浸されるが、接線方向だけが、流れている吸気、または、呼気と接触する。この構造のために、センサ、または、センサ配列を通過する流れは起きないが、センサ配列の中で、測定されるガスの流れがない拡散過程は生じ、それによって、不正確な組織的な測定は除外される。

測定チャンバまでの開口は、薄膜によってカバーされており、それによって、流路７００の中のセンサ配列の外部のバクテリア、または、ウイルスは、センサ配列の内部には侵入できず、それによって、センサは、消毒、または、無菌されたままであり、それによって、同じものは、繰り返し使用されることができる。

さらに、図７のセンサ装置は、流路７００の中の流速、そして／あるいは、ガス質量流量７０８、そして／あるいは、体積流量を図ることができる流量センサ７０６と、を備える。流路７００の中の指状の突起センサとして構成されたこの流量センサ７０６によって、測定パラメータは、ガスセンサが、流速のように、測定された状態の下で、重要かどうかに係わらず、陳述することが可能になるように検出される。したがって、例えば、とても大きな流量の場合には、センサ配列の内部の自由な流れは、保証されないかもしれず、それによって、測定値は、訂正されるかもしれない。

以下では、さらなる発明の実施の形態、及び実施例が示されている。実施の形態は、個別に用いられることに注意すべきである。さらに、個々の実施の形態の異なった特徴、機能、及び詳細も、非強制的な技術的な理由がこれに大きく反しない、他の実施の形態の中で用いられることができる。

１つの実施の形態は、ガス漏れしない測定チャンバを有し、及び側部孔を通る主流路に接続されたチップ・スケール・パッケージとして構成された、例えば、患者の近くでの呼気の間に、呼気の中のＣＯ₂濃度を測定する、ガスの濃度を測定するための最小化されたセンサシステムと関連する。

図４のチップ・スケール・パッケージは、例えば、円形の印刷された回路基板、気圧のＭＥＭＳ（微小電気化学）圧力センサ（例えば、２４ビットの分解能、気圧高度計を有する）、そして、例えば、同じものの上に接着された、熱センサ（ＭＥＭＳ、または、微小電気化学、Ｈａｈｎ−Ｓｃｈｉｃｋａｒｄ）を含む。微細ピッチプラグ、ばね接点、電気接触のための固定されたはんだ接続が後部に配置される。センサ・スタックは、例えば、格子構造体、及び流管への開口での漏れに対するＯ−リング天井を受けるための凹部を有する、例えば、ＲＰ（高速プロトタイピング）筐体に囲まれている。

このような配置の利点は、例えば、約２５０ｍｍ³のガス測定空間を有する、例えば、１ｃｍ³のとても小さな構造であり、及び圧力、温度、そしてＣＯ₂濃度を測定するための機能を提供することである。圧力、及び温度測定は、例えば、ＣＯ₂モジュール（例えば、ガスセンサの中）で起きて、正確なドリフト補正（ＣＯ₂濃度測定）を可能にすることができる。空気圧の測定は、例えば、２つの気圧センサ（モジュールの中、及び装置の中の）の間の識別によって起きる。

さらなる利点は、例えば、

− とても小さなガス測定チャンバ
− ウイルスフィルタを通じた拡散によるとても速いガス交換
− とても小さな呼吸ガスが分析のために必要とされ、活用されない空間容積を小さく する
− 気管チューブのマウスピースで直接的に即時にＣＯ₂濃度が測定される。
− 患者のメタボリック状態の早い診断
− 管での直接的な測定
− バクテリア／ウイルスフィルタによる測定
− 時間遅延なし：ＣＯ₂濃度の息の再溶質濃度測定
− 低いエネルギが必要とされ、自然を破壊しない身体的な測定主義
− 新鮮な空気濃度での吸気段階の終わりの自動的な較正
− 機械的、そして、流体工学的に容易に信頼できて、そして、再利用可能な装置の中 の流管を留めるための鼻の中のスナップによる早い装置の交換

以下では、本発明に従った、さらなる実施の形態が示され、そして、記述される。

図７は、吸気の間のガス流れを示しており、洗浄している小さなチャンバは、新鮮な空気、または、校正ガスとして用いられることができる特定のガス（例えば、麻酔）を伴うセンサモジュールを含んでいる。ここで、ガス交換は、ウイルスフィルタを経由して起きる。

図８は、呼気の間のガスの流れを示しており、ここで、患者から吐き出された空気の中のＣＯ₂濃度は、評価されることができる。バクテリアフィルタを通過したＣＯ₂分子の拡散のために、典型的には、７．２ｍｓの拡散時間は、センサで、１μｍメッシュサイズを有する５ｖｏｌ％の濃度の急上昇のために必要とされる。

このような実施の形態の特徴は、例えば、
− ウイルスフィルタを有する流管は、使い捨てである、
− 拡散を経由したガス測定は、分離している、
− Ｏ−リング、そして／あるいは、領域シーリング、そして／あるいは、形作られた ２Ｋシールを経由した接続は、漏れがない、
− 留め金式の鼻を経由する安全な装置、
− ＣＯ₂モジュールは、再利用可能な装置の中にある。

以下の実施の形態は、例えば、熱ガスセンサの構造、及びそれぞれのセンサ原理を示す。

図９及び図１０の熱ガスセンサは、例えば、測定されるガスによって囲まれたフレームの間で一端が飛び出した３つの線条細工結晶シリコンワイヤと、から成る（または、含む）。図１０は、ガス混合物を分化するためのシリコン・マイクロ・ワイヤを有するセンサチップを示している。中央のワイヤは、例えば、周期的な熱信号を備えており、加熱器の左と右で非対称に配置された２つのシリコンワイヤは、温度センサとして動作する。熱伝達は、加熱器から測定されるガスまで、そして、ガスからセンサワイヤまでの未知の熱伝達を経由して起きる。加熱器までの距離が異なる、２つの同一のセンサによる温度反応を測定することによって、測定配列の中の未知の熱伝達は、除くことができる。２つのセンサ信号の位相と振幅は、本質的にガスを通じた熱伝達に依存する。

図１１は、熱センサの基本的な原理を示している。加熱器とセンサワイヤの独特な分離は、測定されるガス混合物、ならびに、加熱器までの距離が異なる、２つのセンサによって、明確に、熱結合を伴って見られることができる。

加熱器、及びセンサ（複数の）は、媒体の中で、分離して配置されており、そして、分析されるガスによって囲まれている。加熱器から温度センサまでの熱流は、ガスそれ自体を経由して起きるだけである。熱伝達は、また、加熱器から測定されるガス、そして、測定されるガスからセンサワイヤの中までの未知の熱伝達を経由して起きる。２つの距離を測るときには、熱伝達はほとんど同じである。両方のセンサ信号の違いは、本質的に、媒体自身を経由する熱伝達に依存する。

電気系との対応：熱流を確認、及び推定するために、電気系との対応が樹立される。熱損失を最大限に利用することは、本質的に、非常に高い加熱電力を供給することなく、センサの感度を増加させるための必須の要素になる。

図１２は、センサでの熱伝達の概略図である。加熱器（温度ＴＨ）からセンサ（温度ＴＳ）への熱伝達は、本質的に、測定されるガスを通じて起きる。

正弦波の加熱電力のために、センサ信号結果の正弦曲線は、センサワイヤの周辺のガスの熱特性に大いに依存する。加熱器までの距離が異なる、２つの同一のセンサを有する加熱器の温度を測定することによって、すでに上述したように、測定配列の中の未知の熱伝達は、除外されることができる。

図１３に記載されているように、放射され、及び受信される正弦波は、評価のために、比較される。加熱器とセンサの間の位相シフトによる信号の較正を用いて、例えば、空気の中のＣＯ₂濃度は、０．２％で再溶解される。ガスは、圧縮させて、そして、圧力、及び温度のために、それらの密度を変化させることができるので、それぞれのドリフトは補償される。

センサ、熱伝導率、温度伝導率、そして、ガスの既知の密度によって測定パラメータをさらに比較することによって、また、特定の熱容量は決定されることができる―また、未知のガス混合物を分析するための可能な方法として。

図１３は、さらに、ＣＯ₂、及びＮ₂を比較するための、正弦波の加熱電力が励起しているときの信号を示している。同じ加熱電力を伴って、受信されたセンサ信号は、振幅、オフセット、及び位相位置は異なる。

薄い層膜に近い構造に関する片持ち梁構造の構造的な違いによって、加熱器と検出器要素の間の寄生的な熱分離は、大部分が得られて、そして、信号品質は十分に増加する。加熱器の低い熱質量のために、熱は早く供給されて、変化されないようにすることができるので、３００Ｈｅｒｔｚまでの周波数を有する加熱器を調整することができる。

発明のさらなる実施例は、再利用可能な装置、そして、例えば、使い捨ての物品であってもよい呼吸管の分離に関する。図１４は、そのような再利用可能な装置と使い捨て物品としての呼吸管の分離が示されている。左の図の中には、呼吸管が、緑／左に陰影がついた使い捨てとして描かれている。同じものは、標準的な円錐接続を伴う呼吸流路から成り、そして、任意にＭＥＭＳ流量センサ、及びフィルタを含む。

緑／右に陰影がついた部分は、呼吸管の上にクリップで止めることができる測定装置であり、そして、それは、患者の呼吸ガスとは接触しないので、例えば、複数回、再利用することができる。図１４の右側の記述の中の明るい緑／十字線−陰影がついたブロックは、２５０ｍｍ³のサイズを有するセンサ筐体の中の空洞としてのガス測定空間を模式的に示している。ＣＯ₂センサ、例えば、熱ガスセンサは、このキャビティ（ｃａｖｉｔｙ）の中にあり、そして、格子によって、外部に接触に対して保護されている。

任意のウイルス／バクテリアフィルタは、ＣＯ₂センサが患者の呼吸ガスによって、汚染されることから防ぐ。ここで、フィルタは、呼吸管の構成要素としての使い捨て物品である。ＣＯ₂センサのガス測定チャンバの漏れのない部分は、Ｏ−リング、領域シール、または、再利用可能な装置、または、呼吸管の部分のどちらか一方にすることができる形成された２Ｋプラスチックシールによってどちらか一方が得られる。

発明のさらなる実施例は、濃度補償までの拡散時間の推定に関連する。ＣＯ₂センサは、同じものは、再利用可能な部分に属しているので、患者の呼吸ガスによって汚染されることからできるだけ保護されるべきである。そのような理由から、ウイルス／バクテリアフィルタは、ＣＯ₂センサを有する、汚染されていない使い捨て可能な測定装置から呼吸管の中の汚染された領域を分離する。フィルタは、患者の呼吸ガスによって汚染されるので、フィルタは、例えば、呼吸管（使い捨て物品）の一部である。

図１５は、ＣＯ₂センサの実施の形態の模式図である。ＣＯ₂センサの実施の形態は、
− 再利用可能なクリップで止められた筐体と、
− 使い捨て管と、
− 流量センサ（使い捨て管に属する）と、
− 呼吸と、
− ＣＯ₂センサと、
− センサチャンバと、
− バクテリアフィルタと、
− 使い捨てと、
− 再利用可能と、
を備える。

フィルタは、センサ筐体のガス測定チャンバの中のＣＯ₂分子の拡散速度を減少させて、そしてそれは、センサの反応時間を増加させる。したがって、呼吸管の中、及びセンサのガス測定チャンバの中の濃度の補償までの拡散は、フィルタ直径、及び孔サイズに関して推定されなければならない。

図１６は、３００ｋの温度、大気圧、そして、呼吸湿度を考慮しない静的な境界条件による計算が示されている。

Ｆｉｃｋ’ｓ法に従った拡散に影響を与えるパラメータは、
− 呼気
− 外部の空気
− 導管
− センサチャンバ
− フィルタ
− 多孔性
− センサ
− フィルタを通過したガスの拡散

拡散流れのために、Ｆｉｃｋ’ｓ法は、以下の環境を規定する、

Ｄはガス２へのガス１の拡散係数（一定であると仮定される）、Ｃ１、及びＣ２は、２つのガスの中の物質の濃度、δは、幾何的関係である。

計算のために、以下のパラメータが決定された、呼気ガスＣ１のＣＯ₂濃度＝１．６２ｍｏｌ・ｍ^-3、新鮮な空気Ｃ２のＣＯ₂濃度＝１．６２・１０^-3ｍｏｌ・ｍ^-3、拡散係数Ｄ＝１４・１０^-6ｍ²Ｓ^-1（３００ｋでの大気圧の中のＣＯ₂のための拡散係数）、０．５の多孔性のフィルタ薄膜のための厚さδ＝１０μｍ、及びＳ＝１．０３・１０^-4ｍ²の効果的な薄膜領域、第１の試作品でＶ１＝５．１４８２３・１０^-7ｍ³、そして、補正されたセンサ構造でＶ２＝１．３７８・１０^-7ｍ³、を有するセンサチャンバの容積（ガス測定空間）が推測される。Ｊ＝２．２５ｍｏｌ・ｍ^-2・ｓ^-1の拡散流れの中のこの結果は、１ｍ²毎秒のフィルタ領域を通過する２．２５ＭｏｌＣＯ₂の物質の合計を意味する。実際のフィルタ領域に変換すると、数μｍｏｌ／ｓの流れの結果は、ガス測定チャンバを７．２ｍｓ後の呼気ガスの濃度Ｃ１にさせるのに十分である（第１の試作品）。

もし、Ｖ２を有するガス測定チャンバが、Ｖ１よりも小さいという要因３０によるものであれば、これは、約０．２ｍｓだけの濃度補償までの時間が遅延するという結果をもたらす。図１７に示す経時的な拡散曲線は、センサでより早い濃度補償が起こる、より小さいガス測定チャンバが選択されることを示している。

推定の結果は、濃度補償までの実際の拡散時間は短くされ、さらに、Ｗｒｏｂｌｅｓｋｉ式によると、呼吸管の中では、呼気の間に、圧力は増加するので、劣決定される。

ｐ１は、呼吸管の中の圧力、ｐ２は、ガス測定チャンバの中の圧力、そして、Ｐは、フィルタの浸透性である。管の中のガス流れでは、拡散流れが増加し、そして、フィルタを通過したＣＯ₂拡散も増加するように、ｐ２−ｐ１の相違が増加している。この圧力相違は、フィルタを通過したガス拡散をサポートするセンサチャンバの内部に流れをもたらす結果になる。

センサ信号上の流れの影響：ＣＯ₂センサの信号は、熱流信号と比較して、低い感度であることを示しているので、簡単に乱れる。したがって、ＣＯ₂センサの信号上の寄生的な影響は、ガス濃度を正確に測定することができるようにするために、防がれるべきである。

１つの実施の形態では、流入格子の形状、そして、ガス測定チャンバは、外部流れから影響を受けないで動作できる安定した領域を提供する。

発明の実施の形態の応用の可能性がある分野は、例えば、患者の呼吸のための医療技術の中、または、例えば、ガスの燃料値を決定する、自然ガス分析の中にある。呼気の中のＣＯ₂の分析のために、用いられた異なるＣＯ₂センサは以下のように要約される。ＣＯ₂分子の吸収は、主に赤外線の分光学で測定される。

図１８は、金属酸化物センサ（ＭＯＸ）の実施の形態を示している。
同じものの利点は、
− 単純な原理（薄い層の化学反応）
− 小さな濃度で感知
− 料金的な効果

同じものの不利な点は、
− センサは消耗する
− 長時間、安定しない
− ガス種類の低い選択性
− ＣＯ₂のために安定しない
− ８００℃までの温度で動作し、そして、主流の中での使用はそれに応じて危険

図１９は、電気化学電位差測定センサ（ＮＡＳＩＣＯＮ）を示している。

同じものの利点は、
− 高い正確性
− 小さな体積

同じものの不利な点は、
− 電極物質は消耗する
− 短い寿命のために比較的高価

図２０は、非分散的赤外線センサ（ＮＤＩＲ）を示している。

同じものの利点は、
− ４．３μｍでの赤外線の吸収、吸収によって呼吸ガスの中のＣＯ₂測定
− 消耗しない
− 主流の中での測定が可能

同じものの不利な点は、
− 動作の様式は、それぞれ正確な構造、光学的構成要素を必要とする
− 構成要素は、分泌と呼吸湿気による汚染に非常に敏感である
− フォトダイオードの経年劣化

図２１は、ＭＥＭＳワイヤセンサ（Ｈａｈｎ−Ｓｃｈｉｃｋａｒｄ）を示している。

同じものの利点は、
− 小さな構造
− 身体測定原理−消耗しない
− 料金的な効果
− 安定した主流の中の測定が可能

同じものの不利な点は、
− 開発前の状態であり−まだ製造されていない
− 特徴がある熱伝導率、及び温度伝導率のガスの測定：実際のガスの分析、ガスの構 成要素を知ることはできない
− 限定された熱分解（０．２ ｖｏｌ％ ＣＯ₂

カプノメトリのために、呼吸ガス分析のための携帯機器が存在する。代表的には、Ｗｅｉｎｍａｎ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓが始めた、ＣＯ₂測定、及び赤外線センサを有する、内部動作の評価のための携帯カプノグラフの製品である。患者とは、鼻カニューレによって接続され、そして、呼気は、ＣＯ₂濃度を測定するための長いチューブを通過する副流で装置に導かれる。

そのタイプのさらなる装置は、Ｂｌｕｅｐｏｉｎｔ Ｍｅｄｉｃａｌによって、提案された、ＣａｐｎｏＴｒｕｅ ＡＭＰであり、そしてそれは、段階的に導入することによって、ＩＲＭＡ Ｍａｉｎｓｔｒｅａｍ Ａｎａｌｙｚｅｒを用いて、主流の中で動作する

１つのセンサシステムの中の両方のセンサ（ＣＯ₂、及び流量）の任意の統合は、設置スペースとシステム重量の十分な減少を生じさせることができる（挿管された患者のための重要な基準）。呼吸経路にできるだけ近い、患者の近くの測定領域、特に、マスク、または、チューブだけは、チューブ、動作、または、他の妨害の元による影響を避けるために、かなり正確な測定を可能にする。

以下では、分離して、または、さらなる実施例、または、実施の形態、または、ここに記述された特徴の組み合わせの中で使用されてもよい、発明のさらなる実施の形態、及び実施例が記述される。

実施の形態（実施例１）は、例えば、呼気の間の呼気ガスの中のＣＯ₂比率を決定することに用いられる、ガスの濃度を決定するための最小化された筐体（パッケージ）と関連し、そしてそれは、漏れることに対して外部に封印がされている、拡散を通じたガス交換のための開口を有するガス漏れがない測定チャンバとして構成されており、

そしてそれは以下のものからなる積み重ねとして構成されており、

− ワイヤリングキャリア
− 気圧のＭＥＭＳ圧力センサ
好ましくは（しかし、必要ではない）、ディジタル・インタフェイス、及び（任 意の）高いＡ／Ｄ分解能（好ましくは、２４ｂｉｔ）を有する気圧高度計
− 及び熱のＭＥＭＳガスセンサ

これにおいて、（任意の）加熱器、及び少なくとも２つの検出器は、ガス測定ス ペースで、一端が飛び出しており、

これにおいて、（任意の）熱のガス反応、気圧のガス圧力、及びガス温度は、特 に、閉鎖空間の中の測定領域で測定され、そして

（任意の）加熱器と検出器との間の機械的な分離のために、加熱器から検出器へ の熱伝達は、主に、測定ガスを通じて起きて、

これにおいて、（任意の）検出器は、同じものに、異なる定められた距離で加熱 器の側面に沿って配置されており、

これにおいて、（任意の）熱センサの加熱器は、周期的な熱電力（好ましくは、 １２０Ｈｚ、または、それ以上）を備えており、

（任意の）ガス濃度に依存した熱信号に関する振幅、及び位相シフトは、検出器 で、決定され、

これにおいて、（任意の）検出器信号は、互いに関してと、熱信号に関しての両 方で、独立して、そして、別個に、比較され、

これにおいて、（任意の）相違の統合、及び合計形成が、ガスの種類に依存した ガス濃度（好ましくは、ＣＯ₂）の較正のために用いられ、

これにおいて、（任意の）気圧、及び温度に依存したドリフト補正のために、ガ ス測定空間の中の気圧センサを用いて、絶対圧力と温度を決定するための値は、 好ましくは、多項式を用いて計算され、

これにおいて、（任意の）温度の再分析、及び明確な正確さは、熱ガスセンサの 検出器の温度較正、及びそれらの測定信号を用いることにより、かなり増加させ ることができて、

− これにおいて、（任意の）センサ筐体は、機械的に保護するための流入格子と、を 備え、

− これにおいて、（任意の）ガスの濃度を決定するための最小化されたパッケージ （センサ筐体）は、流管の側面の凹部の後ろに配置され、

− これにおいて、（任意の）測定ガスは、バクテリア、または、ウイルスフィルタを 通過した拡散により、流管の外で結合され、

− これにおいて、（任意の）ガス測定空間の容積は、構造を最小化するために、好ま しくは、２５０ｍｍ³よりも小さいので、濃度補償は、通常の呼吸では、１０ｍｓ 以内に起こり、

− これにおいて、（任意の）最小化されたパッケージ（センサ筐体）は、流路で漏洩 に対して、弾性О−リング、平なシールにより、または、筐体に形成された２Ｋプ ラスチックにより、機械的に封印がされており、

− これにおいて、（任意の）フィルタ、流入格子の形状、及び最小化されたガス測定 チャンバは、熱センサが、外部流れから妨害されないで動作できる、安定した領域 を提供し、

− これにおいて、（任意の）バクテリア、または、ウイルスフィルタを持つ流管は、 使い捨てとして構成されていてもよく、

− これにおいて、（任意の）数グラムの重さだけのそのマイクロプロセッサを基礎に した信号評価を含むガス濃度を決定するための最小化されたパッケージ（センサ筐 体）は、小さな構造寸法を有し、ＭＥＭＳ部材を用いるために、低い電力消費、好 ましくは、５０ｍＷを有し、そして、その理由で、正確で、そして、時間的に歪ま ない測定のために、マスク、マウスピース、または、気管チューブの中で、患者に 直接取り入れられることができる。

さらなる実施の形態は、測定装置の中の流路の外部の第２の気圧高度計と組みせわせて、そして、部屋の大気空気圧力を検出する実施例１に従った装置に関する、

− これにおいて、測定装置は、例えば、最小化されたセンサパッケージの中の大気の ＭＥＭＳ圧力センサによって決定された流路の絶対圧力と、部屋の大気圧の違いを 計算して、その理由により、呼吸圧力を計算する。

さらなる実施の形態（実施例３）は、主流の中の呼吸値を測定する手段のために、流管の中のＭＥＭＳ流れセンサを組み合わせる実施例１、または、実施例２に従った装置に関する。

− これにおいて、例えば、ＡＴＰ状態（環境の温度と圧力）で最新の体積流量の中の ＭＥＭＳ流れセンサによって測定された質量流量から変換された最小化されたセン サパッケージの中の大気のＭＥＭＳ圧力センサによって測定された呼吸空気の絶対 圧力、及びガス温度の値の補助を伴う。

さらなる実施の形態（実施例４）は、新鮮な空気、または、人口呼吸器の麻酔ガス濃度へのＣＯ₂センサの動的な較正、呼吸管の中の流れセンサの流れ信号に関するゼロポイント調整によって補足された、実施例１ないし実施例３のうちの１つに従った装置に関する。

熱センサは、環境に影響を与える絶対圧力、そして、温度に依存して増加した信号を有している。これは、もし、これらのパラメータが測定されなければ、ＣＯ₂、または、他のガスのために、悪い濃度値が、推測されることを意味する。したがって、絶対圧力センサは、大気圧から分離されて、同時に温度が測定される、同じ測定領域（スタック）に直接置かれる。

用いている間に、薄膜（ウイルスフィルタ）にもかかわらず、小さな汚染は、より長い時間間隔以上にセンサの検出器のワイヤに沈着するかもしれず、それによって、信号は編流するかもしれない。電子回路も環境に依存して（大部分は温度に依存して）、ドリフト（ｄｒｉｆｔ）する．

知られたガスが優勢であるときには、センサをゼロポイントに調整することは有益かもしれない。頻繁に、新鮮な空気、言い換えれば、部屋の空気がこのために用いられる。これは、新しい患者、または、センサを変えた後に、センサのスイッチを入れる／準備するときに、有利な手段である。その包装から取り出されたセンサは、電気的に接続されており、そして、初期化の間の新鮮な空気に左右される。知られた空気状態（標準）では、同じものは、それ自身を較正する。この手順は、熱線風速計（呼吸ガス測定）のため、それと同様に、カプノメータ（ＮＤＩＲ ＣＯ₂測定）のための両方で、一般的である。

呼吸の間の動的な後修正は、可能であり（また、発明の実施の形態の任意の特徴）：接続された流管は、呼気段階（患者は、新鮮な空気、または、麻酔ガスが濃縮された新鮮な空気を提供されていた）の終わりを検出し、センサの最新の測定値は、この既知のガス状態のために、ゼロポイントとして判断されてもよく、そして、センサは、再調整されるかもしれない。（人工呼吸器の外部の麻酔ガス濃度は、例えば、人口呼吸器に知られており、そして、肺活量計測装置に伝えられる。）

逆のシナリオも可能であり、患者のチューブシステムのために、吐き出されたＣＯ₂は正しく排出されず、そして、ＣＯ₂濃度（また、新鮮な空気の中の）は、非常に増加し：ここに、非動的な再較正は可能ではあるが、アラームは呼気（新鮮な空気測定）の間に、ＣＯ₂濃度が非常に高いために、動作されなければならない。

流れとガス濃度のための測定領域の周辺の幾何学的な近接のために、流れ信号、および、ＣＯ₂信号は、このシステムの中で、同期方法で動いている。そのような方法で、誤り、または、再調整は、１つの呼吸の範囲内で直接的に訂正されることができる。

カプノメトリの平穏な一般的な側流方法では、ガスは、能動的に、主流から吸われて、そして、約１．５ｍにわたる、細いチューブで人口呼吸器の中のカプノメータに届いている。これは、流れとソフトウェア側／コンピュータ側に接続されたＣＯ₂信号の両方にタイムオフセットを生じさせる。呼吸流れ管（任意の窓）の直接の放射を有するカプノメータだけは、時間同期的に流れ信号を測定する。

発明のさらなる実施例によると、閉鎖されたチャンバとフィルタを通過して拡散したガスの分離が起きる。

発明のさらなる実施例によると、実施の形態は、特に有利な低いチャンバガス容積を有する。したがって、拡散による呼吸周期までのセンサ同期で、濃度に依存した動的な信号を表すことが可能になる。

１つの実施例によると、薄膜、及びチャンバのための（または、センサ、または、一般的なセンサ配列のための）以下の仕様の１つ、または、いくつかは、考慮されなければならない：

− センサ測定チャンバの前の薄膜は、安定した区域の中のガスチャンバを区切り：大 半の流れがない区域は、熱ガス濃度測定のための重要な必要要件である。

− いくつかの実施の形態のために、小さな拡散時間定数に関連する、とても低いチャ ンバ容積は、動的な濃度測定を可能にするだけであることは重要である。最後に、 測定チャンバの中のガス交換は、受動的な過程であり、そして、分子の平均的な自 由な経路長さに依存する（上述の拡散時間の理論的な議論を見てください）。

− 薄膜は、例えば、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅから追加的に購入された、（任意の）疎水性 のウイルス／バクテリア薄膜である。任意のフィルタは、例えば、測定チャンバの 中に液体が侵入をするのを防ぐことができる。

− フィルタ薄膜直径は、呼吸流れ管の直径を超えるべきではなく、他方、フィルタ封 印は、輪郭／端を超えて実装され、そして、もはや平面領域ではない。それによっ て、チャンバは、ガス漏れ（漏出がない）方法で、呼吸管と接続されているので、 管と装置の間の接触圧力は、増加されなければならない。良い選択は、例えば、外 部の呼吸管直径の６０％である。

− フィルタは、それが使い捨て可能な（任意の）呼吸管の一部として用いられている 間に汚染されるので：これにより、定義された拡散定数は、新しい管の中で得られ る。再利用可能な装置の中に置かれたガスセンサは、機械的保護としての格子を持 ち、それによって、フィルタは、制御されていない方法で測定空間に中に曲げられ ることはなく、そして、（過度の圧力／咳、制御されていない引き裂きを避けて、 フィルタ薄膜を機械的に保護している）結果は間違いを含む。センサ格子それ自身 は、装置の湿式滅菌の間に測定空間の中に消毒液溶解の侵入を避けるフィルタを持 つことができる（この追加の薄膜は、ガス交換／測定している間に考慮に入れられ なければならない）。

− 封印は、センサ（Ｏ−リング封印を有する最新の解決策）の周辺の筐体の両側に、 または、使い捨て管／フィルタ、または、両方に接着された唇型形成された封印に よって、確立することができる。

− 呼吸管と装置の機械的な（プラグ）接続は、管と測定チャンバとの間に漏れはない ことを確実にするべきである。

− 薄膜は、（任意に）呼吸ガスの外部の再利用可能な装置のバクテリア／ウイルス汚 染を分離する役割を果たすが、同時に、液体（凝結している湿気、痰）の侵入から センサを保護する。

− 薄膜は、一般的には、バクテリア／ウイルスフィルタとしての役割を果たす。

− 測定容積は、実施の形態の中では比較的小さい。

− 全体としてのセンサも比較的小さい。

１つの実施例によると、ＣＯ₂濃度の平均値は、測定されることができるだけではなく、呼吸ガス分析で必要とされる動的な変化もする。

１つの実施例によると、気圧センサは、例えば、図２２に示す、生産者ＳＴＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓからのＬＰＳ２５Ｈのセンサである。ここに、平面図では、Ｒ１圧力ポート、及びポート１のマークピン１が示されている。しかし、いくつかの気圧センサの幾何学的な寸法は、センサ配列を構築するのに適しており、そして、要求された範囲内にある正確性は、用いられることができる。

図２３及び２４は、さらなる実施の形態、及び任意の特徴を次のように示しており、

− 再利用可能な装置と１回使用のための使い捨て可能な製品としての呼吸路（例えば 、使い捨て可能な管と流量センサ）との分離
− 流量、圧力、温度、ＣＯ₂の測定
− 呼吸力と湿気の対処
− Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、または、ＵＳＢ ｓｔｒｅａｍによる通信

図２５及び２６は、発明のシステム・アーキテクチャに関するさらなる実施の形態が示されている（詳細は任意）。

図２７及び２８は、モジュラ構造のさらなる典型的な装置に関する実施の形態を示している。

図２９は、ＣＯ₂濃度、及び患者の近くの呼吸器の体積流量を測定するためのマルチセンサ・プラットフォームの使い捨て可能な管を代表的に示している。

図３０は、患者の近くの呼吸空気のＣＯ₂濃度、及び体積流量を測定するためのマルチセンサ・プラットフォームの使い捨て可能な管の上で、図３１の中で組み合わされる再利用可能な装置の実施の形態が示されている。

Claims (32)

1. センサ配列（１００）であって、
   気圧センサ（１０）と、
   熱ガスセンサ（２０）と、
   を備え、
   前記熱ガスセンサ（２０）は、前記熱ガスセンサ（２０）のガス滲透性測定構造体（２２）が、前記気圧センサ（１０）のガス流入開口の前、または、前記気圧センサ（１０）の圧力感知面の前に配列されるように、前記気圧センサ（１０）の上、または、前記気圧センサ（１０）の側に配列されていることを特徴とする、センサ配列（１００）。
2. 前記熱ガスセンサ（２０）は、少なくとも３つの電気導体構造体（３０、３２、３４）を含み、前記電気導体構造体（３０、３２、３４）は、ギャップによって区別して分けられ、第１の電気導体構造体は、加熱信号を備えるように構成され、第２の電気導体構造体、及び第３の電気導体構造体は、前記第１の電気導体構造体に関して非対称に配列され、前記第２の電気導体構造体、及び前記第３の電気導体構造体は、温度センサとして動作するように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のセンサ配列。
3. 前記電気導体構造体（３０、３２、３４）は、一端が飛び出していることを特徴とする、請求項２に記載のセンサ配列。
4. 前記電気導体構造体（３０、３２、３４）は、結晶シリコンワイヤ、または、前記電気導体構造体（３０、３２、３４）は、膜材料、ならびに、半導体温度検出器、または、サーモスタックと接している多結晶ヒーターであることを特徴とする、請求項３に記載のセンサ配列。
5. 前記熱ガスセンサ（２０）は、少なくとも２つの電気導体構造体（３０、３２）を含み、前記電気導体構造体（３０、３２）は、ギャップによって区別して分けられ、第１の電気導体構造体は、加熱信号を備えるように構成され、第２の電気導体構造体は、温度センサとして動作するように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のセンサ配列。
6. 前記センサ配列は、第１の時間間隔内の加熱信号を有する前記第１の電気導体構造体を提供し、及び温度センサとしての前記第２の電気導体構造体を用いるように構成され、
   前記センサ配列は、第２の時間間隔内の加熱信号を有する前記第２の電気導体構造体を提供し、及び温度センサとしての前記第１の電気導体構造体を用いるように構成されていることを特徴とする、請求項５に記載のセンサ配列。
7. 前記熱ガスセンサ（２０）は、少なくとも３つの電気導体頭頂部を含み、前記頭頂部は、ギャップによって区別して分けられ、第１の頭頂部のメタライズ、または、ドーピングは、前記加熱信号を備えるように構成され、そして、第２、及び第３の頭頂部は、前記第１の頭頂部に関して非対称に配列され、そして、前記第２の頭頂部、及び前記第３の頭頂部のメタライズ、または、ドーピングは、温度センサとして動作するように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のセンサ配列。
8. 前記電気導体構造体（３０、３２、３４）、または、ワイヤ、または、頭頂部は、分析されるガスに囲まれるように構成され、そして、前記第１の電気導体構造体、または、前記第１のワイヤ、または、前記第１の頭頂部は、前記第２の電気導体構造体、または、前記第２のワイヤ、または、前記第２の頭頂部、そして、前記第３の電気導体構造体、または、前記第３のワイヤ、または、前記第３の頭頂部で分析されるガスを経由した熱伝達を可能にするように構成されており、そして、前記第２、及び第３の電気導体構造体（３０、３２、３４）、または、ワイヤ、または、頭頂部は、熱伝達のためのセンサとしての役割を果たすように構成されていることを特徴とする、請求項２から請求項７のうちのいずれか１つに記載のセンサ配列。
9. 前記装置は、前記加熱信号としての周期的な加熱信号を提供するように構成されていることを特徴とする、請求項２ないし請求項８のうちのいずれか１つに記載のセンサ配列。
10. 前記熱ガスセンサ（２０）は、キャリア材料と、を備え、
    前記熱ガスセンサ（２０）は、前記気圧センサ（１０）と向かい合う前記熱ガスセンサ（２０）の表面まで、前記気圧センサ（１０）から離れて向かい合う前記熱ガスセンサ（２０）の表面から延長した中央領域の中の連続した凹部と、を備え、
    前記ガス滲透性測定構造体（２２）は、前記凹部の領域の中に配置されていることを特徴とする、請求項１ないし請求項９のうちのいずれか１つに記載のセンサ配列。
11. 前記熱ガスセンサ（２０）は、前記気圧センサ（１０）の上に配置されたフレームと、を備え、
    前記フレームは、前記ガス滲透性測定構造体（２２）の前記動作領域が、前記フレームによって囲まれた熱ガスセンサ（２０）の空いている内部の領域に及ぶような、前記ガス滲透性測定構造体（２２）を持ち、
    前記気圧センサ（１０）の前記ガス流入開口、または、前記気圧センサ（１０）の前記圧力感知面は、前記気圧センサ（１０）の前記空いている内部の領域に接していることを特徴とする、請求項１ないし請求項１０のうちのいずれか１つに記載のセンサ配列。
12. 粘着性物質が、前記気圧センサ（１０）の前記ガス流入開口、または、前記気圧センサ（１０）の前記圧力感知面と接触しないように、前記熱ガスセンサ（２０）は、前記粘着性物質の手段によって、前記気圧センサ（１０）と接続されていることを特徴とする、請求項１ないし請求項１１のうちのいずれか１つに記載のセンサ配列。
13. 前記センサ配列は、印刷された回路基板材料と、を備え、
    前記気圧センサ（１０）、及び前記同じ前記熱ガスセンサ（２０）の上端は、前記印刷された回路基板材料の一方の面に配置され、そして、電気的な接触のためのプラグ、または、はんだ付けは、前記気圧センサ、及び前記熱ガスセンサ（２０）から離れて向かい合う前記印刷された回路基板材料のもう一方の面に配置され、または、
    前記気圧センサ（１０）、及び前記同じ前記熱ガスセンサ（２０）の上端は、前記印刷された回路基板材料の凹部に配置され、そして、電気的な接触のためのプラグは、前記印刷された回路基板材料の側面に配置されていることを特徴とする、請求項１ないし請求項１２のうちのいずれか１つに記載のセンサ配列。
14. 前記気圧センサ（１０）は、マイクロ電気機械、ＭＥＭＳ、圧力センサであることを特徴とする、請求項１ないし請求項１３のうちのいずれか１つに記載のセンサ配列。
15. 前記センサ配列は、評価手段を含み、前記評価手段は、前記ガスセンサ、及び前記気圧センサ（１０）に提供された独立した圧力情報、及び場合によっては温度情報を用いることによって取得されたセンサ信号の位相、及び振幅に基づいて、ガス濃度を決定するように構成されていることを特徴とする、請求項１ないし請求項１４のうちのいずれか１つに記載のセンサ配列。
16. 前記センサ配列は、筐体が提供する前記センサ配列が存在するのと前記同じ範囲内の容積に囲まれており、
    前記筐体は、拡散過程によって前記筐体の外側から前記容積の範囲内の前記センサ配列に達することができる分析されるガスが通過する筐体開口と、を備えていることを特徴とする、請求項１ないし請求項１５のうちのいずれか１つに記載のセンサ配列。
17. 前記筐体の前記開口は、前記センサ配列のための機械的保護としての役割を果たすように構成された格子と、を備えていることを特徴とする、請求項１６に記載のセンサ配列。
18. 前記筐体の前記開口は、前記センサ配列を汚染から保護するように構成された薄膜と、を備え、前記薄膜は、分析されるガスが拡散することを可能にするように構成されていることを特徴とする、請求項１６または請求項１７のうちのいずれか１つに記載のセンサ配列。
19. 前記筐体は、前記筐体の前記内部に達することができるガスが通過する開口と、だけを備えていることを特徴とする、請求項１６ないし請求項１８のうちのいずれか１つに記載のセンサ配列。
20. センサ機器であって、
    流路（７００）と、
    請求項１ないし請求項１７のうちのいずれか１つに記載のセンサ配列と、
    を備え、
    前記流路（７００）は、壁の開口を含み、
    前記センサ配列（１００）は、前記センサ配列が、前記流路（７００）の前記内部と前記センサ配列の間でガス交換を可能にするように、前記開口を通過する前記流路（７００）の前記内部と空間的に接続されていることを特徴とする、センサ機器。
21. 前記開口は、薄膜によって覆われていることを特徴とする、請求項２０に記載のセンサ装置。
22. 前記センサ機器は、前記薄膜から前記センサ配列まで通過して前記センサ装置の内部で分析されるガスの拡散ができるように構成されていることを特徴とする、請求項２０ないし請求項２１のうちの１つに記載のセンサ装置。
23. 前記センサ装置は、前記センサ装置の前記薄膜と、前記薄膜と向かい合う前記ガスセンサの表面の間の距離が、分析されるガスの平均流れ方向の垂直方向で、前記流路（７００）の前記最大寸法の半分よりも小さくなるように構成されることを特徴とする、請求項２０ないし請求項２２のうちの１つに記載のセンサ装置。
24. 前記流路（７００）の前記方向の前記開口によって制限された前記センサ配列に囲まれた前記容積は、１０００ｍｍ³未満、または、５００ｍｍ³未満、または、２５０ｍｍ³未満であることを特徴とする、請求項２０ないし請求項２３のうちの１つに記載のセンサ装置。
25. 前記センサ装置は、前記流路（７００）の中の前記ガス濃度から最も多くても０．５ｖｏｌ％まで逸脱する前記ガスセンサの前記領域の中の前記ガス濃度の補償までの時間間隔は、１０ｍｓ未満であるように構成されていることを特徴とする、請求項２０ないし請求項２４のうちの１つに記載のセンサ装置。
26. 前記センサ装置は、前記センサ配列に含まれたチャンバが、一定の流れを有する領域に相当するように構成されていることを特徴とする、請求項２０ないし請求項２５のうちの１つに記載のセンサ装置。
27. 前記センサ装置は、流量センサ（７０６）と、を備え、前記流量センサ（７０６）は、前記流路（７００）の流速、そして／あるいは、ガス質量流量、そして／あるいは、体積流量を決定できるように配置されていることを特徴とする、請求項２０ないし請求項２６のうちの１つに記載のセンサ装置。
28. 前記センサ装置は、周囲の圧力を測定するように構成された第２の気圧センサと、を備えることを特徴とする、請求項２０ないし請求項２７のうちの１つに記載のセンサ装置。
29. 前記センサ装置は、前記流路（７００）の流速に関する情報に基づいて、そして／あるいは、前記流路（７００）の流れ方向に関する情報に基づいて、較正するための時間を検出し、及びその反応で前記熱ガスセンサ（２０）の較正を実行するように構成されていることを特徴とする、請求項２０ないし請求項２８のうちの１つに記載のセンサ装置。
30. 前記センサ装置は、前記較正の時間に、あまりにも高いガス比率の濃度を感知していることに応じて、警告を発するように構成されていることを特徴とする、請求項２９に記載のセンサ装置。
31. センサ配列を生産する方法であって、
    気圧センサ（１０）、及び熱ガスセンサ（２０）を供給し、
    前記熱ガスセンサ（２０）のガス滲透性測定構造体（２２）が前記気圧センサ（１０）のガス注入開口の前、または、前記気圧センサ（１０）の圧力感知面の前に配置されるように、前記熱ガスセンサ（２０）を前記気圧センサ（１０）の上、または、前記気圧センサ（１０）の横に固定することを特徴とする、方法。
32. センサ配列を動作する方法であって、
    前記方法は、流路（７００）の中の流れ信号に関する情報、そして／あるいは、前記流路（７００）の中の流れ方向に関する情報に基づく較正するための時間を検知することと、を備え、及び前記方法は、その反応で熱ガスセンサ（２０）の較正の実行と、を備えることを特徴とする、方法。

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