WO2018041564A1 - Optical sensor device and method for analyzing an analyte - Google Patents

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WO2018041564A1
WO2018041564A1 PCT/EP2017/070175 EP2017070175W WO2018041564A1 WO 2018041564 A1 WO2018041564 A1 WO 2018041564A1 EP 2017070175 W EP2017070175 W EP 2017070175W WO 2018041564 A1 WO2018041564 A1 WO 2018041564A1
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Roland Seitz
Juergen Kurle
Paul Koop
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Robert Bosch Gmbh
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    • H05K2201/10151Sensor

Definitions

  • FIG. 8 shows a schematic oblique view of an optical sensor device with a light guide arranged on the housing
  • FIG. 9 shows a schematic oblique view of an optical sensor device with a medium-conducting channel passing through the housing
  • Detection device 12 output an optical signal analysis signal
  • Reflector 14 here is an ATR crystal 200 in a recess of the capsule 1312.
  • the emitting device 11 is adapted to emit a light beam in the direction of the ATR crystal 200 and the detection device 12 is adapted to reflect the reflected in the ATR crystal 200th Receive light beam L and output a corresponding analysis signal.
  • the detection device 12 measures a weakening of the intensity of the light beam due to an interaction of the light beam with an analyte L which is located outside the ATR crystal 200.

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Abstract

The invention relates to an optical sensor device (1) for analyzing an analyte, comprising a transmission device (11) for transmitting a light beam (L), a detection device (12) for detecting the light beam (L), a housing (13) which has an optical window (1311) and which encloses the transmission device (11) and the detection device (12), and a reflection device (14) for reflecting the light beam (L), said reflection device being arranged on the housing (13) such that a test volume (V) for receiving the analyte is formed between the reflection device (14) and the optical window (1311). The transmission device (11) is designed to transmit the light beam (L) through the optical window (1311) and the test volume (V) and onto the reflection device (14). The detection device (12) is designed to detect the light beam (L) which is reflected on the reflection device (14) after the light beam passes through the test volume (V) and the optical window (1311) and to output an analysis signal.

Description

Beschreibung  description
Titel: Title:
Optische Sensorvorrichtung und Verfahren zum Analysieren eines Analyten  Optical sensor device and method for analyzing an analyte
Die vorliegende Erfindung betrifft eine optische Sensorvorrichtung zum The present invention relates to an optical sensor device for
Analysieren eines Analyten und ein Verfahren zur Verwendung einer optischen Sensorvorrichtung zum Analysieren eines Analyten. Analyzing an analyte and a method of using an optical sensor device to analyze an analyte.
Stand der Technik State of the art
Eine spektroskopische Analyse mittels optischer Messsysteme erlaubt es, einzelne Komponenten in Fluiden, Gasen oder transparenten Festkörpern zu bestimmen. Ein verbreitetes Verfahren ist die ATR (Attenuated Total Reflexion)- Infrarotspektroskopie. Hierbei wird Licht unter Totalreflexion durch einen Kristall oder einen Lichtleiter gesendet, wobei sich die Lichtintensität abschwächt, da Licht quantenmechanisch aus dem Kristall oder Lichtleiter heraustunneln und mit dem umgebenden Analyt interagieren kann. Durch Messung der Abschwächung der Lichtintensität können dadurch Komponenten des Analyten bestimmt werden. Ein Verfahren zur Messung des C02-Gehaltes von Fluiden mittels eines derartigen ATR-Sensors ist etwa aus der EP 2 607 887 A2 bekannt. Spectroscopic analysis by means of optical measuring systems makes it possible to determine individual components in fluids, gases or transparent solids. A common technique is ATR (Attenuated Total Reflection) - infrared spectroscopy. Here, light is transmitted under total reflection by a crystal or a light guide, whereby the light intensity weakens, since light can quantum mechanically tunnel out of the crystal or light guide and interact with the surrounding analyte. By measuring the attenuation of the light intensity components of the analyte can be determined. A method for measuring the CO 2 content of fluids by means of such an ATR sensor is known, for example, from EP 2 607 887 A2.
Da auf meist geringem Raum zunehmend mehr Sensoren unter teils stark schwankenden Bedingungen eingesetzt werden, besteht Bedarf an Since more and more sensors are used under very fluctuating conditions in most cases, there is a need for
kostengünstigen, kompakten und robusten optischen Sensorvorrichtungen, welche gleichzeitig eine hohe Präzision aufweisen. cost-effective, compact and robust optical sensor devices which simultaneously have high precision.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Die Erfindung schafft eine optische Sensorvorrichtung zum Analysieren eines Analyten mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zur Verwendung einer optischen Sensorvorrichtung zum Analysieren eines Analyten mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9. The invention provides an optical sensor device for analyzing an analyte having the features of patent claim 1 and a method for Use of an optical sensor device for analyzing an analyte with the features of patent claim 9.
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung demnach eine optische According to a first aspect, the invention therefore relates to an optical
Sensorvorrichtung zum Analysieren eines Analyten, mit einer Sensor device for analyzing an analyte, with a
Aussendeeinrichtung, die dazu ausgebildet ist, einen Lichtstrahl auszusenden, und einer Detektionseinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, den Lichtstrahl zu detektieren. Die Sensorvorrichtung weist weiter ein Gehäuse auf, welches ein optisches Fenster umfasst und die Aussendeeinrichtung und die Transmitting device, which is designed to emit a light beam, and a detection device, which is adapted to detect the light beam. The sensor device further comprises a housing which comprises an optical window and the emitting device and the
Detektionseinrichtung einschließt bzw. einhaust. Eine Reflexionseinrichtung zum Reflektieren des Lichtstrahls ist derart an dem Gehäuse angeordnet, dass zwischen der Reflexionseinrichtung und dem optischen Fenster ein Testvolumen bzw. eine Kavität zum Aufnehmen des Analyten ausgebildet ist. Die Aussendeeinrichtung ist dazu ausgebildet, den Lichtstrahl durch das optische Fenster und das Includes or einhaust detection device. A reflection device for reflecting the light beam is arranged on the housing such that a test volume or a cavity for receiving the analyte is formed between the reflection device and the optical window. The emitting device is adapted to the light beam through the optical window and the
Testvolumen auf die Reflexionseinrichtung auszusenden. Die Send test volume to the reflection device. The
Detektionseinrichtung detektiert den an der Reflexionseinrichtung reflektierten Lichtstrahl nach dem Durchgang durch das Testvolumen und das optische Detection device detects the reflected light beam at the reflecting device after passing through the test volume and the optical
Fenster. Die Detektionseinrichtung gibt basierend auf dem empfangenen Window. The detection device outputs based on the received
Lichtstrahl ein Analysesignal aus. Light beam from an analysis signal.
Der Analyt kann beispielsweise ein Fluid, ein Gas oder ein zumindest teilweise transparenter Festkörper sein. The analyte can be, for example, a fluid, a gas or an at least partially transparent solid.
Das Gehäuse kann vorzugsweise ein TO (Transistor Outline)-Gehäuse sein, so dass die optische Sensorvorrichtung kosteneffizient hergestellt werden kann und aufgrund der einheitlichen Normierung mit weiteren Bauteilen kompatibel ist. The housing may preferably be a TO (transistor outline) housing, so that the optical sensor device can be produced cost-efficiently and is compatible with other components due to the uniform standardization.
Die Reflexionseinrichtung kann vorzugsweise eine reflektierende bzw. spiegelnde Oberfläche aufweisen, welche der Aussendeeinrichtung zugewandt ist. Die Reflexionseinrichtung kann insbesondere eine gekrümmte Oberfläche aufweisen, welche dazu ausgebildet ist, den Lichtstrahl geeignet umzulenken bzw. zu formen. The reflection device may preferably have a reflecting or reflecting surface, which faces the emitting device. The reflection device may, in particular, have a curved surface, which is designed to deflect or form the light beam appropriately.
Die Detektionseinrichtung kann das Analysesignal insbesondere anhand einer Frequenz, einer Frequenzverschiebung, einer Intensität, einer Intensitätsänderung, einer Phasenverschiebung und/oder einer Aufweitung des empfangenen The detection device can analyze the analysis signal in particular based on a frequency, a frequency shift, an intensity, a change in intensity, a phase shift and / or an expansion of the received
Lichtstrahls bestimmen. Determine the light beam.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur According to a further aspect, the invention relates to a method for
Verwendung einer optischen Sensorvorrichtung zum Analysieren eines Analyten. Hierzu wird in einem ersten Verfahrensschritt der Analyt in das Testvolumen zwischen der Reflexionseinrichtung und dem optischen Fenster eingebracht. Weiter wird der Lichtstrahl mittels der Aussendeeinrichtung ausgesendet und der an der Reflexionseinrichtung reflektierte Lichtstrahl durch die Use of an optical sensor device for analyzing an analyte. For this purpose, in a first method step, the analyte is introduced into the test volume between the reflection device and the optical window. Furthermore, the light beam is emitted by means of the emitting device and the light beam reflected by the reflecting device passes through the light beam
Detektionseinrichtung empfangen und ein Analysesignal durch die Detection device received and an analysis signal by the
Detektionseinrichtung ausgegeben. Der Analyt wird anhand des Analysesignals analysiert. Detection device issued. The analyte is analyzed by the analysis signal.
Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der jeweiligen Unter anspräche. Vorteile der Erfindung Preferred embodiments are the subject of the respective subclaims. Advantages of the invention
Indem die Aussendeeinrichtung und die Detektionseinrichtung in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, ist ein kompakter Aufbau der By the emitting device and the detection device are arranged in a common housing, is a compact structure of
Vorrichtung möglich. Die optische Sensorvorrichtung ist sehr robust gegenüber äußeren Umwelteinflüssen und weist gleichzeitig eine hohe Präzision auf. Device possible. The optical sensor device is very robust against external environmental influences and at the same time has a high precision.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der optischen Sensorvorrichtung weist das Gehäuse eine Trägereinrichtung und eine Verkapselung auf. Die Aussendeeinrichtung und die Detektionseinrichtung sind hierbei auf der According to a preferred embodiment of the optical sensor device, the housing has a carrier device and an encapsulation. The emitting device and the detection device are here on the
Trägereinrichtung angeordnet. Auf der Trägereinrichtung können weitere elektronische Auswerteeinrichtungen angeordnet sein. Beispielsweise kann die Trägereinrichtung eine Leiterplatte aufweisen, auf welcher die Carrier device arranged. On the carrier device further electronic evaluation devices can be arranged. For example, the carrier device may have a printed circuit board on which the
Aussendeeinrichtung und die Detektionseinrichtung angeordnet bzw. befestigt sind. Aussendeeinrichtung and the detection device are arranged or fixed.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der optischen According to a further preferred embodiment of the optical
Sensorvorrichtung sind die Aussendeeinrichtung und/oder die Sensor device are the emitting device and / or the
Detektionseinrichtung mittels Pins kontaktierbar, welche sich durch die Detection device contacted by means of pins, which is determined by the
Trägereinrichtung hindurch aus dem Gehäuse heraus erstrecken. Die Sensorvorrichtung kann insbesondere zur Durchsteckmontage geeignet sein und lässt sich dadurch einfach mit weiteren Bausteinen kombinieren. Carrier extending through out of the housing. The Sensor device may be suitable in particular for push-through mounting and can thereby be easily combined with other modules.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der optischen Sensorvorrichtung ist die Aussendeeinrichtung dazu ausgebildet, einen Lichtstrahl mit einer According to a preferred embodiment of the optical sensor device, the emitting device is adapted to a light beam with a
Wellenlänge zwischen 3 und 50 Mikrometern auszusenden. Die Wavelength between 3 and 50 microns. The
Aussendeeinrichtung ist vorzugsweise dazu ausgebildet, einen Lichtstrahl im mittleren Infrarotbereich auszusenden. Besonders bevorzugt sendet die Transmitting device is preferably designed to emit a light beam in the mid-infrared range. Particularly preferably sends the
Aussendeeinrichtung einen Lichtstrahl mit einer Wellenlänge zwischen 3 und 8 Mikrometern aus. Strahlung im mittleren Infrarotbereich wird auch dann gut reflektiert, wenn die Reflexionseinrichtung altersbedingt leicht verschmutzt, so dass auch in diesem Fall die hohe Präzision der optischen Sensorvorrichtung erhalten bleibt. Emitting device a light beam with a wavelength between 3 and 8 micrometers. Radiation in the mid-infrared range is also well reflected if the reflection device is easily contaminated due to age, so that the high precision of the optical sensor device is maintained in this case as well.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der optischen Sensorvorrichtung ist zwischen der Aussendeeinrichtung und dem optischen Fenster und/oder zwischen dem optischen Fenster und der Reflexionseinrichtung mindestens eine optische Filtereinrichtung angeordnet. So können beispielsweise bestimmte According to a preferred development of the optical sensor device, at least one optical filter device is arranged between the emission device and the optical window and / or between the optical window and the reflection device. For example, certain
Wellenlängenbereiche gefiltert werden, um bestimmte Komponenten in dem Analyten genauer bestimmen zu können. Wavelength ranges are filtered to more accurately determine certain components in the analyte.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist die optische Sensorvorrichtung eine Auswerteeinrichtung auf, welche dazu ausgebildet ist, anhand des von der Detektionseinrichtung ausgegebenen Analysesignals eine optische According to a preferred refinement, the optical sensor device has an evaluation device which is designed to use an optical signal based on the analysis signal output by the detection device
Transmissionseigenschaft und/oder eine Zusammensetzung des Analyten zu bestimmen. So können bestimmte Komponenten des Analyten, etwa ein C02- Gehalt, des Analyten detektiert werden. Transmission property and / or to determine a composition of the analyte. Thus, certain components of the analyte, such as a CO 2 content, of the analyte can be detected.
Gemäß einer Weiterbildung der optischen Sensorvorrichtung weist diese eine Sensoreinrichtung auf, welche dazu ausgebildet ist, eine Druckänderung und/oder eine Änderung der chemischen Zusammensetzung im Inneren des Gehäuses zu detektieren. Weiter weist die optische Sensorvorrichtung eine Steuereinrichtung auf, welche dazu ausgebildet ist, die Aussendeeinrichtung zu deaktivieren und/oder ein Warnsignal auszugeben, falls die Sensoreinrichtung eine According to a development of the optical sensor device, the latter has a sensor device which is designed to detect a change in pressure and / or a change in the chemical composition in the interior of the housing. Furthermore, the optical sensor device has a control device which is designed to deactivate the emitting device and / or to issue a warning signal if the sensor device has a
Druckänderung und/oder eine Änderung der chemischen Zusammensetzung im Inneren des Gehäuses detektiert. Die optische Sensorvorrichtung ist dadurch auch zur Verwendung mit einem temperaturempfindlichen oder entzündlichen Pressure change and / or a change in the chemical composition in the Inside the housing detected. The optical sensor device is thereby also for use with a temperature-sensitive or inflammatory
Analyten geeignet. Gelangt durch eine Beschädigung oder ein Leck des Gehäuses der Analyt in das Innere des Gehäuses, wird durch Deaktivieren der Analytes suitable. If, due to damage or leakage of the housing, the analyte enters the interior of the housing, it is deactivated by deactivating the
Aussendeeinrichtung verhindert, dass aufgrund der Betriebstemperatur der Aussendeeinrichtung, welche mehr als 300° betragen kann, der Analyt entzündet wird. Ein Leck in dem Gehäuse kann somit sicher erkannt werden und die Sicherheit der optischen Sensorvorrichtung erhöht werden. Die Sensoreinrichtung kann beispielsweise einen Drucksensor aufweisen, welche bei einem Abweichen des Drucks von einem vorgegebenen Schwellenwert eine Druckänderung feststellt. Dispensing device prevents that due to the operating temperature of the emitting device, which may be more than 300 °, the analyte is ignited. A leak in the housing can thus be reliably detected and the safety of the optical sensor device can be increased. The sensor device may, for example, have a pressure sensor which detects a pressure change when the pressure deviates from a predetermined threshold value.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der optischen Sensorvorrichtung weist die Reflexionseinrichtung eine Schutzbeschichtung aus einem lichtdurchlässigen Material auf. Hierbei ist der unter der Schutzbeschichtung liegende Teil derAccording to a preferred development of the optical sensor device, the reflection device has a protective coating made of a light-transmitting material. Here, the part under the protective coating is the
Reflexionseinrichtung spiegelnd oder reflektierend ausgestaltet und wird durch die Schutzbeschichtung vor Verschmutzung oder Beschädigung geschützt. Die Reflexionseinrichtung kann auch eine Schutzbeschichtung aus einem Reflecting device designed reflective or reflective and is protected by the protective coating from dirt or damage. The reflection device can also be a protective coating of a
reflektierenden Material aufweisen, welches den ausgesendeten Lichtstrahl reflektiert. have reflective material which reflects the emitted light beam.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens umfasst das Analysieren des Analyten das Bestimmen einer Transmissionseigenschaft und/oder einer Zusammensetzung des Analyten. According to a preferred development of the method, analyzing the analyte comprises determining a transmission property and / or a composition of the analyte.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht einer optischen 1 shows a schematic cross-sectional view of an optical
Sensorvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;  Sensor device according to an embodiment of the invention;
Fig. 2 eine schematische Schrägansicht der in Fig. 1 gezeigten optischen Fig. 2 is a schematic oblique view of the optical shown in Fig. 1
Sensorvorrichtung; Fig. 3 eine schematische Schrägansicht der in Fig. 1 gezeigten Sensor device; Fig. 3 is a schematic oblique view of that shown in Fig. 1
Sensorvorrichtung, wobei die Kapsel nicht illustriert ist;  Sensor device, wherein the capsule is not illustrated;
Fig. 4 eine schematische Querschnittsansicht der in Fig. 1 gezeigten 4 is a schematic cross-sectional view of that shown in FIG
optischen Sensorvorrichtung, wobei das optische Fenster und die Reflexionseinrichtung nicht illustriert sind;  optical sensor device, wherein the optical window and the reflection means are not illustrated;
Fig. 5 eine schematische Draufsicht auf die in Fig. 1 gezeigte optische Fig. 5 is a schematic plan view of the optical shown in Fig. 1
Sensorvorrichtung;  Sensor device;
Fig. 6 eine schematische Querschnitt-Detailansicht einer optischen Fig. 6 is a schematic cross-sectional detail view of an optical
Sensorvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform;  Sensor device according to another embodiment;
Fig. 7 eine schematische Schrägansicht einer optischen Sensorvorrichtung mit einem an dem Gehäuse angeordneten ATR-Kristall; 7 shows a schematic oblique view of an optical sensor device with an ATR crystal arranged on the housing;
Fig. 8 eine schematische Schrägansicht einer optischen Sensorvorrichtung mit einem an dem Gehäuse angeordneten Lichtleiter; 8 shows a schematic oblique view of an optical sensor device with a light guide arranged on the housing;
Fig. 9 eine schematische Schrägansicht einer optischen Sensorvorrichtung mit einem durch das Gehäuse hindurchgehenden Mediumleitkanal; 9 shows a schematic oblique view of an optical sensor device with a medium-conducting channel passing through the housing;
Fig. 10 eine schematische Querschnittsansicht der in Fig. 9 illustrierten optischen Sensorvorrichtung; und FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of the optical sensor device illustrated in FIG. 9; FIG. and
Fig. 11 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Analysieren eines 11 is a flowchart of a method for analyzing a
Analyten mittels einer optischen Sensorvorrichtung.  Analytes by means of an optical sensor device.
In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Nummerierung von In all figures, the same or functionally identical elements and devices are provided with the same reference numerals. The numbering of
Verfahrensschritten dient der Übersichtlichkeit und soll im Allgemeinen keine bestimmte zeitliche Reihenfolge implizieren. Insbesondere können auch mehrere Verfahrensschritte gleichzeitig durchgeführt werden. Verschiedene Procedural steps are for clarity and generally should not imply a particular chronological order. In particular, several method steps can be carried out simultaneously. Various
Ausführungsformen können beliebig miteinander kombiniert werden, sofern dies sinnvoll ist. Beschreibung der Ausführungsbeispiele Embodiments may be combined as desired, if appropriate. Description of the embodiments
In Fig. 1 ist eine schematische Querschnittsansicht einer optischen In Fig. 1 is a schematic cross-sectional view of an optical
Sensorvorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung illustriert. Eine Aussendeeinrichtung 11 und eine Detektionseinrichtung 12 sind auf einer Trägereinrichtung 132, vorzugsweise einem Siliziumsubstrat oder einer Sensor device 1 illustrated according to an embodiment of the invention. A transmission device 11 and a detection device 12 are on a carrier device 132, preferably a silicon substrate or a
Leiterplatte, angeordnet. Die Aussendeeinrichtung 11 ist dazu ausgebildet, einen Lichtstrahl L auszusenden, wobei eine Wellenlänge des Lichtstrahls L PCB, arranged. The emitting device 11 is adapted to emit a light beam L, wherein a wavelength of the light beam L
vorzugsweise im mittleren Infrarotbereich liegt. Die Aussendeeinrichtung 11 kann eine LED, einen mikromechanischen Strahler, eine Glühbirne und/oder einen Laser umfassen. preferably in the mid-infrared range. The emitting device 11 may comprise an LED, a micromechanical emitter, a light bulb and / or a laser.
Auf der Aussendeeinrichtung 11 ist in deren Strahlengang eine optische On the emitting device 11 is in the beam path an optical
Filtereinrichtung 17 angeordnet, welche dazu ausgebildet ist, den ausgesendeten Lichtstrahl L zu filtern. Insbesondere kann die optische Filtereinrichtung 17 einen bestimmten Wellenlängenbereich herausfiltern. Filter device 17 is arranged, which is adapted to filter the emitted light beam L. In particular, the optical filter device 17 can filter out a specific wavelength range.
Die Trägereinrichtung 132 bildet zusammen mit einer Verkapselung 131 ein Gehäuse 13, welches die Aussendeeinrichtung 11 und die Detektionseinrichtung 12 einschließt. Vorzugsweise ist das Gehäuse hermetisch dicht ausgebildet, so dass die Aussendeeinrichtung 11 und die Detektionseinrichtung 12 nicht in fluidischem Kontakt mit der Umgebung stehen. Der Verkapselung 131 umfasst eine Kapsel 1312, welche vorzugsweise aus Metall hergestellt ist, und eine erste Öffnung 191 aufweist, durch welche der von der Aussendeeinrichtung 11 ausgesendete Lichtstrahl L aussendbar ist. Die Kapsel 1312 weist weiter eine zweite Öffnung 192 auf, durch welche Licht auf die Detektionseinrichtung 12 hindurch gelangen kann. Die Öffnungen 19, bestehend aus der ersten Öffnung 191 und der zweiten Öffnung 192, werden durch ein optisches Fenster 1311 hermetisch verschlossen, welches vorzugsweise aus Silizium oder aus einem Kunststoff hergestellt ist und an der Kapsel 1312 angeordnet ist. Das optische Fenster 1311 und die Kapsel 1312 bilden die Verkapselung 131 des Gehäuses 131. An der Kapsel 1312 ist eine Reflexionseinrichtung 14 derart angeordnet, dass zwischen der Reflexionseinrichtung 14 und dem optischen Fenster 1311 ein Testvolumen V zum Aufnehmen des Analyten ausgebildet ist. Wie in der Schrägansicht in Fig. 2 gezeigt, weist die Kapsel 1312 hierzu eine Ausbuchtung auf, in welcher das optische Fenster 1311 angeordnet ist, so dass die The carrier device 132, together with an encapsulation 131, forms a housing 13, which encloses the emitting device 11 and the detection device 12. Preferably, the housing is hermetically sealed, so that the emitting device 11 and the detection device 12 are not in fluidic contact with the environment. The encapsulation 131 comprises a capsule 1312, which is preferably made of metal, and has a first opening 191 through which the light beam L emitted by the emitting device 11 can be emitted. The capsule 1312 further has a second opening 192, through which light can pass to the detection device 12. The openings 19, consisting of the first opening 191 and the second opening 192, are hermetically sealed by an optical window 1311, which is preferably made of silicon or of a plastic and is arranged on the capsule 1312. The optical window 1311 and the capsule 1312 form the encapsulation 131 of the housing 131. On the capsule 1312, a reflection device 14 is arranged such that a test volume V for receiving the analyte is formed between the reflection device 14 and the optical window 1311. For this purpose, as shown in the oblique view in FIG. 2, the capsule 1312 has a bulge, in which the optical window 1311 is arranged, so that the
Reflexionseinrichtung 14 von dem optischen Fenster 1311 beabstandet ist. Das Testvolumen kann zu einer oder zu zwei Seiten hin geöffnet sein. Insbesondere kann ein Analyt in Form eines Gases oder eines Fluides in das Testvolumen V einströmen. Reflection device 14 is spaced from the optical window 1311. The test volume may be open to one or two sides. In particular, an analyte in the form of a gas or a fluid can flow into the test volume V.
Die Reflexionseinrichtung 14 weist eine dem optischen Fenster 1311 zugewandte verspiegelte Seite auf, welche dazu ausgebildet ist, den von der The reflecting device 14 has a mirrored side facing the optical window 1311, which is designed to be similar to that of the
Aussendeeinrichtung 11 ausgesendeten Lichtstrahl L zu reflektieren. Transmitting device 11 emitted light beam L to reflect.
Vorzugsweise weist die Reflexionseinrichtung 14 hierzu eine Schutzbeschichtung aus einem reflektierenden oder einem lichtdurchlässigen Material auf. Der an der Reflexionseinrichtung 14 reflektierte Lichtstrahl L kann nach dem Durchgang durch das Testvolumen V und den in dem Testvolumen V befindlichen Analyten, sowie durch das optische Fenster 1311 auf die Detektionseinrichtung 12 fallen. Die Detektionseinrichtung 12 ist dazu ausgebildet, den Lichtstrahl L zu detektieren und ein entsprechendes Analysesignal auszugeben. So kann die Detektionseinrichtung 12 ein Frequenzspektrum, eine Intensität oder eine Phasenverschiebung des Lichtstrahls L detektieren und ausgeben. Die For this purpose, the reflection device 14 preferably has a protective coating of a reflective or translucent material. The light beam L reflected at the reflection device 14 may fall onto the detection device 12 after passing through the test volume V and the analyte located in the test volume V as well as through the optical window 1311. The detection device 12 is designed to detect the light beam L and to output a corresponding analysis signal. Thus, the detection device 12 can detect and output a frequency spectrum, an intensity or a phase shift of the light beam L. The
Detektionseinrichtung 12 kann mindestens eines von einem Thermopile, einem Pyrodetektor oder einem Photodetektor umfassen. Detection device 12 may comprise at least one of a thermopile, a pyrodetector or a photodetector.
Weiter ist eine Sensoreinrichtung 16 auf der Trägereinrichtung 132 angeordnet, welche einen Drucksensor umfasst, der eine Druckänderung im Inneren des Gehäuses 13 detektieren kann. Die Sensoreinrichtung 16 kann vorzugsweise weiter dazu ausgebildet sein, eine Änderung der chemischen Zusammensetzung im Inneren des Gehäuses 13 zu detektieren. Furthermore, a sensor device 16 is arranged on the carrier device 132, which comprises a pressure sensor, which can detect a pressure change in the interior of the housing 13. The sensor device 16 can preferably be further configured to detect a change in the chemical composition in the interior of the housing 13.
Die Aussendeeinrichtung 11 ist über einen Verbindungsdraht 18 mit einem ersten Pin 151 verbunden, welcher durch die Trägereinrichtung 132 hindurch sich aus dem Gehäuse 13 heraus erstreckt. Analog ist die Detektionseinrichtung 12 mit einem zweiten Pin 152 verbunden und die Sensoreinrichtung 16 ist mit einem dritten Pin 153 verbunden. Die Pins 15, umfassend den ersten Pin 151, den zweiten Pin 152 und den dritten Pin 153, sind mit einer Steuereinrichtung 21 und einer Auswerteeinrichtung 20 verbunden. The emitting device 11 is connected via a connecting wire 18 to a first pin 151 which extends through the carrier device 132 out of the housing 13 out. Similarly, the detection device 12 is connected to a second pin 152 and the sensor device 16 is connected to a third pin 153 connected. The pins 15, comprising the first pin 151, the second pin 152 and the third pin 153, are connected to a control device 21 and an evaluation device 20.
Die Auswerteeinrichtung 20 ist dazu ausgebildet, anhand des von der The evaluation device 20 is designed to be based on the of the
Detektionseinrichtung 12 ausgegebenen Analysesignals eine optische Detection device 12 output an optical signal analysis signal
Transmissionseigenschaft und/oder eine Zusammensetzung des Analyten zu bestimmen. Die Auswerteeinrichtung 20 kann insbesondere ein Wellenlängenbzw. Frequenzspektrum des empfangenen Lichtstrahls L auswerten und dadurch den Analyten analysieren. Transmission property and / or to determine a composition of the analyte. The evaluation device 20 may in particular a Wellenlängenbzw. Evaluate the frequency spectrum of the received light beam L and thereby analyze the analyte.
Die Steuereinrichtung 21 ist dazu ausgebildet, die Aussendeeinrichtung 11 zu deaktivieren und/oder ein Warnsignal auszugeben, falls die Sensoreinrichtung 16 eine Druckänderung und/oder eine Änderung der chemischen Zusammensetzung im Inneren des Gehäuses 13 detektiert. The control device 21 is designed to deactivate the emitting device 11 and / or to issue a warning signal if the sensor device 16 detects a pressure change and / or a change in the chemical composition in the interior of the housing 13.
Die optische Sensorvorrichtung 1 ist über die Pins 15 mit Leiterplatten oder weiteren elektronischen Einrichtungen verbindbar. The optical sensor device 1 can be connected via the pins 15 to printed circuit boards or other electronic devices.
In Figur 3 ist die optische Sensorvorrichtung 1 in einer Schrägansicht illustriert, wobei zur besseren Darstellung die Kapsel 1312 weggelassen wurde. In Figur 4 ist eine schematische Querschnittsansicht der optischen Sensorvorrichtung 1 gezeigt, wobei das optische Fenster 1311 und die Reflexionseinrichtung 14 der Übersichtlichkeit halber weggelassen wurden. Wie aus der Figur 4 ersichtlich, weist die Kapsel 1312 einen Vorsprung 13121 auf, welcher derart ausgebildet ist, dass quer einfallende äußere Lichtstrahlung nicht zu den Öffnungen 19 gelangen kann und somit eine Querbeeinflussung reduziert wird. Es wird verhindert, dass Licht von außerhalb der Sensorvorrichtung 1 von der Detektionseinrichtung 12 detektiert wird. FIG. 3 illustrates the optical sensor device 1 in an oblique view, the capsule 1312 having been omitted for better illustration. FIG. 4 shows a schematic cross-sectional view of the optical sensor device 1, wherein the optical window 1311 and the reflection device 14 have been omitted for the sake of clarity. As can be seen from FIG. 4, the capsule 1312 has a projection 13121 which is designed in such a way that transversely incident external light radiation can not reach the openings 19 and thus a transverse influence is reduced. It is prevented that light from outside the sensor device 1 is detected by the detection device 12.
Figur 5 zeigt eine Draufsicht auf die optische Sensorvorrichtung 1. FIG. 5 shows a plan view of the optical sensor device 1.
Figur 6 zeigt eine schematische Schrägansicht eines Details einer optischen Sensorvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. FIG. 6 shows a schematic oblique view of a detail of an optical sensor device according to a further embodiment of the invention.
Demnach sind die Aussendeeinrichtung 11, die Detektionseinrichtung 12 und die Sensoreinrichtung 16 nicht direkt auf der Trägereinrichtung 132 angeordnet, sondern auf einer Leiterplatte 60, welche auf der Trägereinrichtung 132 angeordnet ist. Der restliche Aufbau der optischen Sensorvorrichtung kann der oben beschriebenen Ausführungsform entsprechen. Accordingly, the emitting device 11, the detection device 12 and the Sensor device 16 is not arranged directly on the carrier device 132, but on a printed circuit board 60 which is arranged on the carrier device 132. The remaining structure of the optical sensor device may correspond to the embodiment described above.
Figur 7 zeigt eine optische Sensorvorrichtung 2. Anstelle der FIG. 7 shows an optical sensor device 2. Instead of the
Reflexionseinrichtung 14 befindet sich hierbei ein ATR- Kristall 200 in einer Aussparung der Kapsel 1312. Die Aussendeeinrichtung 11 ist dazu ausgebildet, einen Lichtstrahl in Richtung des ATR-Kristalls 200 auszusenden und die Detektionseinrichtung 12 ist dazu ausgebildet, den in dem ATR- Kristall 200 reflektierten Lichtstrahl L zu empfangen und ein entsprechendes Analysesignal auszugeben. Die Detektionseinrichtung 12 misst hierbei eine Abschwächung der Intensität des Lichtstrahls aufgrund einer Wechselwirkung des Lichtstrahls mit einem Analyten L, welcher sich außerhalb des ATR-Kristalls 200 befindet. Reflector 14 here is an ATR crystal 200 in a recess of the capsule 1312. The emitting device 11 is adapted to emit a light beam in the direction of the ATR crystal 200 and the detection device 12 is adapted to reflect the reflected in the ATR crystal 200th Receive light beam L and output a corresponding analysis signal. In this case, the detection device 12 measures a weakening of the intensity of the light beam due to an interaction of the light beam with an analyte L which is located outside the ATR crystal 200.
Figur 8 zeigt eine weitere optische Sensorvorrichtung 3. Anstelle des ATR- Kristalls 200 ist ein Lichtleiter 303 über eine Lichteinkoppeleinrichtung 301 und eine Lichtauskoppeleinrichtung 302 an der Kapsel 1312 angeordnet. Die FIG. 8 shows a further optical sensor device 3. Instead of the ATR crystal 200, a light guide 303 is arranged on the capsule 1312 via a light coupling device 301 and a light coupling device 302. The
Aussendeeinrichtung 11 ist dazu ausgebildet, einen Lichtstrahl L über die Lichteinkoppeleinrichtung 301 in den Lichtleiter 303 einzukoppeln. Der The emitting device 11 is designed to couple a light beam L into the light guide 303 via the light coupling device 301. Of the
Lichtstrahl L wird unter Totalreflexion durch den Lichtleiter 303 geleitet, wobei eine Abschwächung der Intensität aufgrund einer Wechselwirkung des Light beam L is passed through the optical waveguide 303 under total reflection, with a weakening of the intensity due to an interaction of the
Lichtstrahls L über den Tunneleffekt mit einem Analyten außerhalb des Light beam L on the tunneling effect with an analyte outside the
Lichtleiters 303 auftritt. Der Lichtstrahl L wird von der Detektionseinrichtung 12 detektiert und diese gibt anhand einer Abschwächung der Intensität des Optical fiber 303 occurs. The light beam L is detected by the detection device 12 and this is based on a reduction in the intensity of the
Lichtstrahls L ein Analysesignal aus. Light beam L from an analysis signal.
Figur 9 zeigt eine schematische Schrägansicht auf eine weitere optische FIG. 9 shows a schematic oblique view of a further optical system
Sensorvorrichtung 4. In Figur 10 ist eine schematische Querschnittsansicht der optischen Sensorvorrichtung 4 illustriert. Ein transparenter Mediumleitkanal 401 verläuft durch die Kapsel 1312 hindurch, wobei der Mediumleitkanal 401 zum Aufnehmen bzw. Durchleiten eines Analyten ausgebildet ist. Mittels Sensor device 4. FIG. 10 illustrates a schematic cross-sectional view of the optical sensor device 4. A transparent Mediumleitkanal 401 passes through the capsule 1312, wherein the Mediumleitkanal 401 is designed for receiving or passing an analyte. through
Versiegelungsmechanismen 402, 403 werden Eintritts- bzw. Austrittsbereiche des Mediumleitkanals 401 in die Kapsel 1312 verschlossen, so dass die Kapsel 1312, welche auf der Trägereinrichtung 132 angeordnet ist, einen hermetisch versiegelten Raum einschließt. Eine auf der Trägereinrichtung 132 angeordnete Aussendeeinrichtung 11 ist dazu ausgebildet, Licht durch den Mediumleitkanal 401 hindurch auszusenden. Weiter ist eine Detektionseinrichtung 12 auf der Trägereinrichtung 132 angeordnet, welche dazu ausgebildet ist, den Lichtstrahl L nach dem Durchgang durch den Mediumleitkanal 401 mit dem Analyten zu detektieren und ein Analysesignal auszugeben. Die Detektionseinrichtung 12 ist über einen Verbindungsdraht 405 mit einem Pin 404 verbunden und dadurch kontaktierbar. Es kann auch eine Vielzahl von Mediumleitkanälen vorgesehen sein, insbesondere zum Leiten von verschiedenen Analyten. Sealing mechanisms 402, 403, entry and exit areas of the Mediumleitkanals 401 are closed in the capsule 1312, so that the capsule 1312, which is arranged on the support means 132, a hermetically sealed including sealed room. A emitting device 11 arranged on the carrier device 132 is designed to emit light through the medium guide channel 401. Furthermore, a detection device 12 is arranged on the carrier device 132, which is designed to detect the light beam L after passing through the medium guide channel 401 with the analyte and to output an analysis signal. The detection device 12 is connected via a connecting wire 405 with a pin 404 and thereby contactable. It can also be provided a plurality of Mediumleitkanälen, in particular for conducting different analytes.
Figur 11 zeigt ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zur FIG. 11 shows a flow chart for explaining a method for
Verwendung einer optischen Sensorvorrichtung 1 zum Analysieren eines Analyten. Das Verfahren ist vorzugsweise mit einer in den Figuren 1 bis 6 illustrierten Sensorvorrichtung 1 durchführbar. Use of an optical sensor device 1 for analyzing an analyte. The method can preferably be carried out with a sensor device 1 illustrated in FIGS. 1 to 6.
In einem ersten Verfahrensschritt Sl wird der Analyt in das Testvolumen V zwischen der Reflexionseinrichtung 14 und dem optischen Fenster 1311 eingebracht. Der Analyt kann dadurch eingebracht werden, dass die optische Sensorvorrichtung 1 in einem Fluid oder in einem Gas platziert wird und der Analyt dadurch in das Testvolumen V eindringt. In a first method step S1, the analyte is introduced into the test volume V between the reflection device 14 and the optical window 1311. The analyte can be introduced by placing the optical sensor device 1 in a fluid or in a gas and thereby allowing the analyte to enter the test volume V.
In einem zweiten Verfahrensschritt S2 wird ein Lichtstrahl L mittels der In a second method step S2, a light beam L by means of
Aussendeeinrichtung 11 ausgesendet. Der Lichtstrahl L wird nach Durchgang durch das optische Filter 17, das optische Fenster 1311 und das Testvolumen V mit dem Analyten von der Reflexionseinrichtung 14 reflektiert und wird nach dem erneuten Durchgang durch das Testvolumen V mit dem Analyten und durch das optische Fenster 1311 von der Detektionseinrichtung 12 detektiert. Die Emitting device 11 sent out. The light beam L, after passing through the optical filter 17, the optical window 1311 and the test volume V with the analyte, is reflected by the reflection means 14 and, after re-passing through the test volume V with the analyte and through the optical window 1311, the detection means 12 detected. The
Detektionseinrichtung 12 gibt ein Analysesignal basierend auf dem empfangenen Lichtstrahl L aus. Detection device 12 outputs an analysis signal based on the received light beam L.
In einem weiteren Verfahrensschritt S4 wird der Analyt anhand des In a further method step S4, the analyte is determined on the basis of
Analysesignales analysiert. Insbesondere können eine Transmissionseigenschaft des Analyten und/oder eine Zusammensetzung des Analyten bestimmt werden. Analysis signal analyzed. In particular, a transmission property of the analyte and / or a composition of the analyte can be determined.

Claims

Ansprüche  claims
1. Optische Sensorvorrichtung (1) zum Analysieren eines Analyten, mit einer Aussendeeinrichtung (11) zum Aussenden eines Lichtstrahls (L); einer Detektionseinrichtung (12) zum Detektieren des Lichtstrahls (L); einem Gehäuse (13), welches ein optisches Fenster (1311) aufweist und die Aussendeeinrichtung (11) und die Detektionseinrichtung (12) einschließt; und einer Reflexionseinrichtung (14) zum Reflektieren des Lichtstrahls (L), welche an dem Gehäuse (13) derart angeordnet ist, dass zwischen der An optical sensor device (1) for analyzing an analyte, comprising emitting means (11) for emitting a light beam (L); a detection device (12) for detecting the light beam (L); a housing (13) having an optical window (1311) and including the emitting means (11) and the detecting means (12); and a reflection means (14) for reflecting the light beam (L) which is arranged on the housing (13) such that between the
Reflexionseinrichtung (14) und dem optischem Fenster (1311) ein  Reflection device (14) and the optical window (1311)
Testvolumen (V) zum Aufnehmen des Analyten ausgebildet ist; wobei die Aussendeeinrichtung (11) dazu ausgebildet ist, den Lichtstrahl (L) durch das optische Fenster (1311) und das Testvolumen (V) auf die  Test volume (V) is designed to receive the analyte; wherein the emitting device (11) is adapted to the light beam (L) through the optical window (1311) and the test volume (V) on the
Reflexionseinrichtung (14) auszusenden; und wobei die Detektionseinrichtung (12) dazu ausgebildet ist, den an der  To send reflection means (14); and wherein the detection device (12) is adapted to the at the
Reflexionseinrichtung (14) reflektierten Lichtstrahl (L) nach Durchgang durch das Testvolumen (V) und das optische Fenster (1311) zu detektieren und ein Analysesignal auszugeben.  Reflection means (14) reflected light beam (L) after passing through the test volume (V) and the optical window (1311) to detect and output an analysis signal.
2. Optische Sensorvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse (13) eine Trägereinrichtung (132) und eine Verkapselung (131) aufweist, wobei die Aussendeeinrichtung (11) und die Detektionseinrichtung (12) auf der 2. Optical sensor device (1) according to claim 1, wherein the housing (13) has a carrier device (132) and an encapsulation (131), wherein the emitting device (11) and the detection device (12) on the
Trägereinrichtung (132) angeordnet sind.  Support means (132) are arranged.
3. Optische Sensorvorrichtung (1) nach Anspruch 2, wobei die 3. An optical sensor device (1) according to claim 2, wherein the
Aussendeeinrichtung (11) und/oder die Detektionseinrichtung (12) mittels Pins (15) kontaktierbar sind, welche sich durch die Trägereinrichtung (132) hindurch aus dem Gehäuse (13) heraus erstrecken. Transmitter device (11) and / or the detection device (12) can be contacted by means of pins (15), which can be contacted by the carrier device (132). through out of the housing (13) extend out.
Optische Sensorvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Aussendeeinrichtung (11) dazu ausgebildet ist, einen Lichtstrahl (L) mit einer Wellenlänge zwischen 3 und 50 Mikrometern auszusenden. Optical sensor device (1) according to one of the preceding claims, wherein the emitting device (11) is adapted to emit a light beam (L) having a wavelength between 3 and 50 micrometers.
Optische Sensorvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zwischen der Aussendeeinrichtung (11) und dem optischen Fenster (1311) und/oder zwischen dem optischen Fenster (1311) und der Optical sensor device (1) according to one of the preceding claims, wherein between the emitting device (11) and the optical window (1311) and / or between the optical window (1311) and the
Reflexionseinrichtung (14) mindestens eine optische Filtereinrichtung (17) angeordnet ist. Reflection device (14) at least one optical filter device (17) is arranged.
Optische Sensorvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einer Auswerteeinrichtung (20), welche dazu ausgebildet ist, anhand des von der Detektionseinrichtung (12) ausgegebenen Analysesignals eine optische Optical sensor device (1) according to one of the preceding claims, having an evaluation device (20) which is designed to use the analysis signal output by the detection device (12) for an optical signal
Transmissionseigenschaft und/oder eine Zusammensetzung des Analyten zu bestimmen. Transmission property and / or to determine a composition of the analyte.
Optische Sensorvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einer Sensoreinrichtung (16), welche dazu ausgebildet ist, eine Druckänderung und/oder eine Änderung der chemischen Zusammensetzung im Inneren des Gehäuses (13) zu detektieren; und einer Steuereinrichtung (21), welche dazu ausgebildet ist, die An optical sensor device (1) according to any one of the preceding claims, comprising sensor means (16) adapted to detect a change in pressure and / or a change in the chemical composition inside the housing (13); and a control device (21), which is designed, the
Aussendeeinrichtung (11) zu deaktivieren und/oder ein Warnsignal auszugeben, falls die Sensoreinrichtung (16) eine Druckänderung und/oder eine Änderung der chemischen Zusammensetzung im Inneren des Gehäuses (13) detektiert. To deactivate emitting device (11) and / or output a warning signal if the sensor device (16) detects a pressure change and / or a change in the chemical composition in the interior of the housing (13).
Optische Sensorvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Reflexionseinrichtung (14) eine Schutzbeschichtung aus einem lichtdurchlässigen und/oder reflektierenden Material aufweist. Optical sensor device (1) according to one of the preceding claims, wherein the reflection device (14) has a protective coating of a light-transmissive and / or reflective material.
Verfahren zur Verwendung einer optische Sensorvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zum Analysieren eines Analyten, mit den Schritten: Einbringen (Sl) des Analyten in das Testvolumen (V) zwischen der A method of using an optical sensor device (1) according to any one of claims 1 to 8 for analyzing an analyte, comprising the steps of: Introducing (Sl) the analyte into the test volume (V) between the
Reflexionseinrichtung (14) und dem optischem Fenster (1311);  Reflection means (14) and the optical window (1311);
Aussenden (S2) eines Lichtstrahls (L) mittels der Aussendeeinrichtung (11); Emitting (S2) a light beam (L) by means of the emitting device (11);
Empfangen (S3) des an der Reflexionseinrichtung (14) reflektierten Receiving (S3) the reflected at the reflection means (14)
Lichtstrahls (L) und Ausgeben eines Analysesignals durch die  Light beam (L) and outputting an analysis signal through the
Detektionseinrichtung (12); und  Detection device (12); and
Analysieren (S4) des Analyts anhand des Analysesignals. Analyze (S4) the analyte based on the analysis signal.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Analysieren des Analyts das Bestimmen einer optischen Transmissionseigenschaft und/oder einer Zusammensetzung des Analyts umfasst. 10. The method of claim 9, wherein analyzing the analyte comprises determining an optical transmission property and / or a composition of the analyte.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050161605A1 (en) * 2004-01-26 2005-07-28 Denso Corporation Infrared gas sensor
US20060081983A1 (en) * 2004-10-14 2006-04-20 Giles Humpston Wafer level microelectronic packaging with double isolation
US20110273710A1 (en) * 2010-05-05 2011-11-10 Ysi Incorporated Turbidity Sensors and Probes
CN102279167A (en) * 2011-07-15 2011-12-14 中北大学 Miniature infrared gas sensor
EP2607887A2 (en) 2011-12-23 2013-06-26 Anton Paar GmbH Method and sensor for measuring the carbon dioxide content of fluids
US20150377775A1 (en) * 2013-03-04 2015-12-31 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Device

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005031177A1 (en) * 2005-07-04 2007-01-11 Siemens Ag Vehicle passenger compartment gas mixture constituent measurement procedure uses electrically filtered infrared radiation passed twice through sample holder using mirror on window heat sink
DE102008044171B4 (en) * 2008-11-28 2022-08-11 Robert Bosch Gmbh Optical sensor, exhaust system and method of operating the sensor
DE102015220270A1 (en) * 2015-10-19 2017-04-20 Robert Bosch Gmbh Micromechanical optical sensor for media detection

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050161605A1 (en) * 2004-01-26 2005-07-28 Denso Corporation Infrared gas sensor
US20060081983A1 (en) * 2004-10-14 2006-04-20 Giles Humpston Wafer level microelectronic packaging with double isolation
US20110273710A1 (en) * 2010-05-05 2011-11-10 Ysi Incorporated Turbidity Sensors and Probes
CN102279167A (en) * 2011-07-15 2011-12-14 中北大学 Miniature infrared gas sensor
EP2607887A2 (en) 2011-12-23 2013-06-26 Anton Paar GmbH Method and sensor for measuring the carbon dioxide content of fluids
US20150377775A1 (en) * 2013-03-04 2015-12-31 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Device

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