SE502950C2 - Optisk analysator - Google Patents

Description

l5 20 25 30 35 502 950 2 två strälgångar användas för att samtidigt erhålla referens- signal och mätsignal. Att utföra dessa utrustningar så att de skulle kunna mäta på två provblandningar samtidigt skulle komplexa och dyrbara utformningar av innebära onödigt utrustningarna.

I WO-A-81/00622 beskrivs en optisk analysator som använder sig av strålning vid två våglängder för att erhålla en refe- renssignal och en mätsignal. Strålningsstrålar utsänds från en strålningskälla i. två riktningar och respektive stràle passerar var sitt interferensfilter, som filtrerar bort all annan strålning utom en specifik våglängd. Med hjälp av spe- gelsystem riktas de två så erhållna strålningarna, så att de passerar en provkammare och därefter träffar en stràlnings- detektor. För att inte signalerna från de båda utfiltrerade strålningarna skall träffa detektorn samtidigt, är en meka- nisk chopper anordnad i de båda strålningarnas gångväg. Den mekaniska choppern består av en roterbar skiva med öpp- ningar, så att en våglängd i taget släpps fram till prov- kammaren och strålningsdetektorn. I en analysenhet kan sedan koncentrationen av ämnet bestämmas-utifrån förhållandet mel- lan referenssignal och mätsignal. Inte heller denna anord- ning är utformad för att kunna mäta på två prov samtidigt.

Ytterligare en optisk analysator beskrivs i EP-A-0 385 256.

Denna analysator är avsedd att mäta koldioxidhalten i utand- en patient. Patienten andas härvid via att all Ljus frän. en strålkälla. passerar* kyvetten och där- ningsluften från provkyvetten, så utandningsluft passerar igenom denna. efter en filteranordning. Filteranordningen är utformad av en roterbar skiva på vilken två optiska filter är anordnade för att filtrera fram en specifik våglängd vardera, av den strålning som passerar provkammaren. I en strålningsdetektor mäts sedan strålningen vid de tvà våglängderna och kol- dioxidhalten i utandningsluften bestäms utifrån förhållandet mellan strålningen från respektive våglängd. 10 15 20 25 30 35 502 950 3 Det är i samband med ventilator- och narkossystem intressant att kunna mäta koncentrationen av olika gaser. I synnerhet vid narkossystem, där ett flertal gaser normalt förekommer.

Genom att exempelvis bestäma koncentrationen av en narkos- gas när den förs till patienten och koncentrationen av nar- kosgasen när den leds bort från patienten, kan upptaget av narkosgasen i patienten bestämmas. Som en extra säkerhet kan det också vara intressant att pá ett säkert sätt kunna iden- tifiera narkosgasen, så att det säkerställs att koncentra- tionsniván pá den narkosgas som ges till patienten inte är skadlig för patienten.

Som framgår av den nämnda skriften EP-A-O 385 256, är det känt att mäta exempelvis koldioxidkoncentration i patientens utandningsluft vid ett Y-stycke anslutet till patienten.

Utformningen av detta Y-stycke är känslig. Framför allt fär inte dess volym vara för stor eftersom det döda utrymmet (dead space) inte får bli för stort. Risken för detta ökar om en alltför omfattande mätutrustning skall anordnas vid Y- stycket. Andra kända mätsystem suger därför istället ut ett mindre gasflöde från Y-stycket för att utföra mätningen pà den utsugna gasen. Prov utsugs då báde när gas tillförs till sàväl som bortleds från patienten. En nackdel med samtliga dessa analysatorer är att utrustning mäste placeras mycket nära patienten för att bra mätvärden skall kunna erhållas.

Detta medför problem för sáväl patienten som personalen. En annan nackdel, som föreligger dà ett prov sugs fràn patien- tens Y-stycke, är att gasflödet till patienten störs. För att minimera störningen àterleds ibland det utsugna provet istället risken att en till Y-stycket. Men då föreligger felaktig gasblandning tas som prov, eftersom gasflödet byter riktning och ett tidigare utsuget prov därvid kan blandas med ett nytt prov frán Y-stycket.

Ett syfte med uppfinningen är att frambringa en optisk ana- lysator som kan utföra mätningar pà tvà blandningar av ämnen samtidigt. 10 15 20 25 30 35 502 950 Ett annat syfte med uppfinningen är att frambringa en optisk analysator för ventilator/narkossystem, vid vilken ovan an- givna nackdelar och problem vid dessa system undviks.

En sådan optisk analysator erhålls i enlighet med uppfin- ningen genom att den optiska analysatorn vidare innefattar en andra strålgång, i vilken en andra provkammare, innehål- lande en andra blandning av ämnen, är anordnad och att fil- teranordningen är anordnad så att de optiska filtren är växelvis placerbara även. i den andra strålgången för att identifiera det specifika ämnet och/eller bestämma koncent- rationen av det specifika ämnet i den andra provkamaren.

Med denna utformning av den optiska analysatorn kan två helt avseende ett och samma båda för skilda prover analyseras samtidigt, Samma används för vilket specifikt ämne. filteranordning strålgångarna, väsentligt reducerar kostnaden analysatorn, eftersom det är filteranordningen som står för den största kostnaden i liknande Dessutom erhålls det passerar genom de båda provkamrarna, utrustningar. fördelen att är exakt samma våglängder som när respektive filter placeras i respektive strålgång.

Det är en fördel om den första strålgången omfattar en första strålkälla för att generera strålning och en första strålningsdetektor för att detektera den strålning som pas- serar den första provkammaren och filteranordningen och där- vid generera motsvarande detektorsignaler samt att en analysenhet är ansluten till den första strålningsdetektorn för* att utföra identifieringen och/eller koncentrationsbe- stämningen av det specifika ämnet.

Utformningen av den andra strålgàngen kan ske på olika sätt.

En första utformning erhålls i enlighet med uppfinningen genom att den andra strålgången omfattar en andra strålkälla för att generera strålning och en andra strålningsdetektor 10 15 20 25 30 35 502 950 5 för att detektera den strålning som passerar den andra prov- kamaren och filteranordningen och därvid generera mot- svarande detektorsignaler samt att den andra strålnings- detektorn är ansluten till analysenheten. D v s en dubble- ring av komponenterna i den första strálgàngen. Strålkällor och strålningsdetektorer är normalt sett billiga och detta ger en enkel och ekonomisk utformning av analysatorn.

Alternativt kan den andra strálgàngen utformas genom att ett första spegelsystem avleder strålning från den första strål- källan för att forma den andra strálgàngen och att ett andra spegelsystem avleder den strålning som passerar den andra provkammaren och filteranordningen till den första strål- ningsdetektorn. Det blir med en sådan utformning nödvändigt att växelvis mäta strålningen genom den första provkammaren respektive den andra provkammaren för att undvika inter- ferens mellan de två proverna.

Det är naturligtvis också möjligt att utforma kombinationer av dessa två varianter. Exempelvis kan den andra strálgàngen ha ett spegelsystem för att avleda strålning från den första strálgàngen och vidare omfatta en separat strålningsdetektor för den strålning som härvid passerar genom den andra prov- kammaren. Omvänt så kan strålningen i den andra strálgàngen genereras av en separat strålkälla och ett spegelsystem av- leda strålningen som passerar den andra provkammaren till den första strålningsdetektorn.

En 'vidareutveckling' av' analysatorn erhålls i enlighet med uppfinningen genom att den första provkammaren är ansluten till en första ledning, i vilken den första blandningen av ämnen flödar, till ämnen flödar. och att den andra provkammaren är ansluten en andra ledning, i vilken den andra blandningen av Med denna utformning erhålls fördelen att respektive prov som analyseras, hela tiden ersätts med ett nytt prov. Detta lO 20 30 bd UI 502 950 6 möjliggör en kontinuerlig analys av strömmande flöden av äm- nen .

Det är härvid en fördel om den första provkammaren utgör en integrerad del av den första ledningen och den andra prov- kammaren utgör en integrerad. del av' den andra ledningen, varvid identifieringen och/eller koncentrationsbestämningen av det specifika ämnet utförs på hela respektive passerande flöde.

Detta är i synnerhet fördelaktigt när det gäller att identi- fiera eller koncentrationsbestämma ämnen som har en lág ab- sorption vid de våglängder man mäter eller endast föreligger i mycket läg koncentration och därför kräver att sä stor del av provblandningen som möjligt genomstràlas av strålningen i strälgängen. Detta gäller i synnerhet då den första bland- ningen av ämnen och den andra blandningen av ämnen utgörs av gasblandningar. Det är med denna utformning av den optiska analysatorn en synnerlig fördel om den första ledningen ut- görs av en inspirationsslang till ett ventilator/narkos- system och den andra ledningen utgörs av en exspirations- slang till ventilator/narkossystemet.

Härigenom kan alla mätningar av gaser till respektive fràn en patient ske pä ett avstånd frán patienten. Därigenom upp- fylls det andra syftet med uppfinningen och det blir inte längre nödvändigt att förlägga utrustning nära patienten och därigenom försvåra àtkomligheten till patienten för läkaren.

Det blir att leda gas endast nödvändigt att ansluta ett lämpligt organ för till respektive frän patienten, säsom en trakealtub. Eftersom mätning kan göras pá både den gas som förs till patienten och den gas som leds bort från patien- ten, kan upptaget av den specifika gasen i patienten enkelt bestämmas i analysatorn.

En vidareutveckling av den optiska analysatorn erhålls i enlighet med uppfinningen genom att filteranordningen är 10 15 20 25 30 35 502 950 7 utformad med minst ett tredje optiskt filter, som växelvis med de övriga optiska filtren placeras i den första strál- varvid minst ett ytter- gängen och den andra strälgàngen, ligare specifikt ämne i provkamrarna kan identifieras och/eller koncentrationsbestämas. I princip kan ett god- tyckligt antal optiska filter anordnas pà filteranordningen sà att de växelvis placeras i respektive strálgàng. Den egentligen enda begränsningen är härvid den tid som provkam- rarna måste genomlysas av strålningen vid respektive strál- ningsvàglängd, för att erhålla en säker bestämning av det specifika ämnet. Upptaget av' olika gaser i patienten kan härigenom enkelt bestämmas.

En fördelaktig utformning, för att göra de optiska filtren placerbara i stràlgàngarna, erhålls i enlighet med upp- finningen genom att filteranordningen omfattar en skiva, som är roterbart anordnad mellan den första provkamaren och den andra provkammaren, och en drivenhet, ansluten till analys- enheten, för att rotera skivan så att de optiska filtren i tur och ordning placeras i respektive stràlgàng under förut- bestämda tidsintervall.

Det är också en fördel om filteranordningen är placerad före provkamrarna i respektive strálgàng, varvid endast de speci- fika väglängder som de optiska filtren släpper igenom passe- rar provkamrarna. Eventuell interferens, orsakad av att blandningen kan exciteras och sedan avge andra ämnen i strålning i de vàglängdsintervall som mäts, minimeras häri- genom.

I anslutning till figurerna skall tvà utföringsexempel av den optiska analysatorn i enlighet med uppfinningen beskri- vas närmare, varvid figur 1 'visar ett första utföringsexempel av den optiska analysatorn, figur 2 'visar det första utföringsexemplet fràn en, annan vinkel, 10 l5 20 25 30 502 950 8 figur' 3 visar en användning' av den optiska analysatorn i anslutning till ett ventilator/narkossystem, och figur 4 visar ett andra utföringsexempel av den optiska ana- lysatorn.

I det följande hänvisas till bàde figur 1 och figur 2. En analysator 2 innefattar en första stràlgáng 4, till strålning genereras av en första stràlkälla 6. Strál- passerar en filteranordning 8 i vilken átta stycken 10A-H är' anordnade.

Den första 12A och ett 10A-H passerar sedan en första provkammare 12. provkammaren har' härvid ett första safirglas andra safirglas l2B, som släpper igenom strålningen som pas- serat filteranordningen 8. I provkammaren finns en första Efter att ha passerat den första provkammaren 12 träffar strålningen och genererar därvid en Analys- en första stràlningsdetektor 14 detektorsignal som överförs till en analysenhet 16. enheten 16 utgör även kraftkälla för komponenterna.

Parallellt med den första strälgängen 4 är en andra sträl- gàng 18 anordnad. En andra strálkälla 20 genererar strålning 18. filteranordningen 8 för den andra strälgängen Strålning fràn den andra strälkällan. 20 passerar och en andra provkammare 22. Liksonl den första provkammaren l2 är den i vilken det specifika äm- net ingår. Stràlningen som passerar den andra provkammaren 22 detekteras av en andra strälningsdetektor 24, som genere- lO 15 20 25 30 35 502 950 9 rar motsvarande detektorsignaler och överför dessa till ana- lysenheten 16.

Härigenom kan alltsá en praktiskt taget samtidig identifi- ering och/eller koncentrationsbestämning av minst ett speci- fikt ämne i respektive provkammare 12, 22 utföras. I princip väljs de optiska filtren 10A-H pá sådant sätt att de för varje specifikt ämne man önskar identifiera och/eller kon- ett optiskt filter som släpper centrationsbestäma finns igenom en stràlningsvàglängd vid vilken det specifika ämnet inte absorberar strålning och minst ett optiskt filter vid vilket det specifika ämnet absorberar strålning. För vissa ämnen kan det vara nödvändigt att detektera absorption vid flera våglängder. Sá är exempelvis fallet för narkosgaser, vilka har absorptionsspektra som för stora delar av spekt- rerna är väldigt lika varandra.

För att utföra mätningen i den optiska analysatorn 2 pà effektivast tänkbara sätt är filteranordningen utformad som en skiva. Med hjälp av en drivenhet 26 kan filteranordningen 8 roteras sà att de optiska filtren 10A-H i tur och ordning placeras i respektive strålgáng 4, 18.

I figur 3 visas en fördelaktig användning av analysatorn 2 i anslutning till ett ventilator/narkossystem 28. Från venti- lator/narkossystemet 28 leds gas via en inspirationsslang 30 till en patient. Inspirationsslangen 30 är härvid uppdelad i en första del 3OA och en andra del 30B varvid analysatorn 2 BOB. de gaser som leds till patienten kan härigenom bestämmas. är placerad mellan dessa delar 30A, Koncentrationen av Fràn patienten leds utandad gas via en exspirationsslang 32 28. även exspirationsslangen 32 av en första del 32A och en tillbaka till ventilator/narkossystemet Härvid utgörs andra del 32B varvid analysatorn 2 är placerad mellan de tvä delarna 32A, 32B. tionen av de gaser som förs bort fràn patienten. Genom att I exspirationsslangen 32 mäts koncentra- jämföra koncentrationen på exempelvis en specifik narkosgas lO 15 20 25 30 35 502 950 10 som tillförs respektive leds bort frán patienten, Detsamma gäller kan upp- taget av narkosgasen i patienten bestämmas. även för andra gaser som tillförs och bortleds frän patien- Den kan ten, säsom exempelvis lustgas eller andra gaser. även användas för att mäta exempelvis koldioxid, som avges av patienten. Mätning av koldioxid medför ocksâ, för slutna narkossystenx med äterandning av utandad gas efter filtre- ring, att en extra säkerhetskontroll pá att den inandade gasen inte innehåller för stora mängder koldioxid kan göras. Även vid ventilatorsystem, dá vanlig luft används, är det en fördel att kunna mäta koldioxidhalten pá både inandad och luft att patienten. utandad för bestämma koldioxidproduktionen i Genom att placera analysatorn 2 närmare ventilator/narkos- systemet 28 underlättas det för bäde läkaren och patienten, eftersom en mindre del av utrustningen behöver placeras nära patienten. Dessutom erhålls fördelen att mätningen utförs pä hela det passerande gasflödet och inga problem uppstär med att försöka suga ut gassampel eller pà annat sätt störa gas- Dead Om dessutom flödet mäts vid kon- passagen till respektive fràn patienten. space kan härigenom också minimeras. centrationsmätningen, kan volymerna av respektive gaser enkelt bestämmas.

I figur 4 visas ett andra utföringsexempel av den optiska analysatorn enligt uppfinningen. De komponenter som härvid kan vara identiska med komponenterna i det första utförings- exemplet, har betecknats med samma referensnummer. Den optiska analysatorn 42 innefattar alltsà en första stràlgàng 4 och en andra stràlgàng 18. I likhet med det första utfö- ringsexemplet genereras den första strälgängen 4 av en förs- ta strälkälla 6. Strälningen frän den första strálkällan 6 passerar nu en första halvgenomskinlig spegel 34 och stràlen uppdelas i tvà delar. Den första stràlningsdelen, som utgör den första strälgängen 4 passerar sedan en filteranordning 8 och en första provkammare 12. I den första provkammaren är 10 15 20 25 30 35 ll ett första safirfönster 12A och ett andra safirfönster 12B anordnade för att släppa strålningen igenom blandningen av ämnen i den första provkamaren 12. Den strålning som passe- rar den första provkamaren 12 passerar sedan en andra halv- genomskinlig spegel 36 och träffar därefter en första strål- ningsdetektor 14, som är ansluten till en analysenhet 16.

Filteranordningen 8 drivs liksom i det föregående exemplet av en drivenhet 26 som styrs av analysenheten 16. Analys- enheten 16 utgör även kraftkälla för den första strälnings- källan 6. Den strálning som reflekteras i den första halv- träffar en tredje spegel 38 för att 18. reflekteras i den tredje spegeln 38 passerar filteranord- ningen 8 cxfli en andra provkammare 22 i vilken ett. första safirglas 22A och ett andra safirglas 22B är anordnade. Den genomskinliga spegeln 34, forma den andra strälgängen Den strålning som strålning som passerar den andra provkammaren 22 träffar en fjärde spegel 40 och reflekteras i riktning mot den andra halvgenomskinliga spegeln 36, för att. därefter träffa den stràlningsdetektorn 14. För att undvika att strålning som passerat den första provkammaren träffar stràlningsdetektorn 14, maren 22 träffar stràlningsdetektorn, 10A-G vara så monterade att endast en av strålgångarna 4, 18 samtidigt som strålning som passerat den andra provkam- bör de optiska filtren i taget släpper igenom strålning till den första stràlnings- detektorn 14.

Det senare problemet skulle enkelt kunna lösas genom att placera en andra strålningsdetektor i den andra strälgängen 18 och. utesluta speglarna. 36 och 40. Även andra kombina- tioner av de två beskrivna utföringsexemplena av den optiska analysatorn, är möjliga att utföra utan problem för fack- mannen .

Claims (11)

lO 15 20 30 502 950 12 Patentkrav 42) fikt ämne i tvä blandningar av ämnen och/eller för att mäta

1. Optisk analysator (2; för att identifiera ett speci- av det innefattande en (4), (12), innehållande en första blandning av ämnen, är anordnad och i koncentrationen specifika ämnet, första strálgàng i vilken en första provkammare vilken en filteranordning (8) omfattande minst tvà optiska filter (10A-H), vilka är genomsläppliga för var sin specifik vàglängd av strälning, varvid det specifika ämnet absorberar strålning vid ätminstone en av våglängderna, är anordnad sà att de optiska filtren (lOA-H) (4); det och/eller' koncentrationbestäms utgáende fràn det specifika är växelvis placerbara i den första strälgängen specifika ämnet identifieras absorption vid de olika våglängderna, k ä n n e - (2; 42) i vilken en andra provkammare ämnets t e c k n a d a v att analysatorn vidare innefat- (18), (22), innehållande en andra blandning av ämnen, är anordnad tar en andra strálgàng och att filteranordningen (8) är anordnad så att de optiska (1OA-H) är växelvis placerbara även i (18) för att och/eller bestämma koncentrationen av det specifika ämnet i filtren den andra strälgàngen identifiera det specifika ämnet den andra provkammaren (22).

2. Optisk analysator enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d att stràlkälla (6) strälningsdetektor a v den första stràlgàngen (4) omfattar en första för att generera (14) strälning och en första för att detektera den strälning som passerar den första provkammaren (12) och filteranordningen (8) och därvid generera motsvarande detektorsignaler samt (16) ningsdetektorn (14) för att utföra identifieringen och/eller att en analysenhet är ansluten till den första sträl- koncentrationsbestämningen av det specifika ämnet.

3. Optisk analysator enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d a v att den andra strälgángen (18) omfattar en andra sträl- källa (20) för att generera strälning och en andra sträl- 10 15 20 25 30 35 502 950 13 (24) för att detektera den strålning som pas- serar den andra provkammaren (22) och därvid generera motsvarande detektorsignaler samt att (24) är ansluten till analys- ningsdetektor och filteranordningen (8) den andra stràlningsdetektorn enheten (16).

4. Optisk analysator enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d a v att ett första spegelsystem (34, 38) avleder stràlning från den första strålkällan (6) för att forma den andra stràlgángen (18) och att ett andra spegelsystem (36, 40) avleder den strålning som passerar den andra provkammaren (22) till den första stràlnings- detektorn och filteranordningen (8) (12). krav,

5. Optisk analysator enligt nágot av ovanstående k ä n n e t e c k n a d a v att den första provkammaren är ansluten till en första ledning, i vilken den första bland- ningen av ämnen flödar, och att den andra provkammaren är ansluten till en andra ledning, i vilken den andra bland- ningen av ämnen flödar.

6. Optisk analysator enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d a v att den första provkamaren utgör en integrerad del av den första ledningen och att den andra provkammaren utgör en integrerad del av den andra ledningen, varvid identifie- ringen och/eller koncentrationsbestämningen av det specifika ämnet utförs pà hela respektive passerande flöde.

7. Optisk analysator enligt krav> 5 eller 6, k ä n n e - t e c k n a d a v att den första blandningen av ämnen och den andra blandningen av ämnen utgörs av gasblandningar.

8. Optisk analysator enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d a v att den första ledningen utgörs av en inspirationsslang (BOA, BOB) till ett ventilator/narkossystem (28) och att den andra ledningen utgörs av' en exspirationsslang (32A, 32B) till ventilator/narkossystemet (28). lO l5 20 502 950 14

9. Optisk analysator enligt något av ovanstående krav, k à n n e t e c k n a d a v att filteranordningen (8) är utformad med minst ett tredje optiskt filter (1OA-H) som växelvis med de övriga optiska filtren (10A-H) placeras i den första strålgàngen (4) och den andra strålgángen (18), varvid minst ett ytterligare specifikt ämne i provkamrarna (12, 22) kan identifieras och/eller koncentrationbeståmmas. enligt något av ovanstående krav,

10. Optisk analysator k å n n e t e c k n a d a v att filteranordningen (8) omfattas av en skiva, som är roterbart anordnad mellan den första provkammaren (12) (22), och en drivenhet (26), ansluten till analysenheten (16), för och. den andra provkammaren att rotera skivan så att de optiska filtren (1OA-H) i tur och ordning placeras i respektive strålgång (4, 18) under förutbestämda tidsintervall.

11. Optisk analysator enligt något av ovanstående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att filteranordningen (8) är placerad före provkamrarna (12, 22) i respektive strålgång <4/ optiska filtren (1OA-H) släpper igenom passerar provkamrarna (12, 22). varvid endast de specifika våglängder som de