BRPI0702864A2

BRPI0702864A2 - sistema de medição de gás

Info

Publication number: BRPI0702864A2
Application number: BRPI0702864-4A
Authority: BR
Inventors: James T Russell
Original assignee: Ric Investments Inc
Priority date: 2006-03-06
Filing date: 2007-03-05
Publication date: 2011-03-15
Also published as: EP1991846A4; WO2007103855A2; WO2007103855A3; EP1991846A2; CN101589302A; CN101589302B

Abstract

SISTEMA DE MEDIçãO DE GáS. Um sistema de medição de gás (100) desta invenção inclui um alojamento (250) adaptado para ser montado sobre um adaptador de passagem de ar, e um conjunto de medição de gás de resfriamento de luminescência (236) disposto no alojamento. O conjunto de medição de gás de resfriamento de luminescência inclui uma fonte (243) disposta em um primeiro plano, e pelo menos um detector (238, 239) também disposto no primeiro plano. Um filtro (233) é provido por pelo menos um detector para passar comprimentos de onda de radiação relacionados ao resfriamento de luminescência e substanciali mente blogueia outros. Um protetor ótico (234) é disposto em torno de pelo menos uma parte da fonte.

Description

"SISTEMA DE MEDIÇÃO DE GÁS"REIVINDICAÇÃO DE PRIORIDADE

De acordo com as prescrições dos 35 U.S.C. §120/365, este pedido reivindica o beneficio do pedido US11/368.832, depositado em 6 de março de 2006.

CAMPO TÉCNICO

A presente invenção diz respeito a um sistema demedição de gás respiratório de corrente principal com pro-cessamento de sinal integrado e projeto ótico melhorado, e aum método de montagem de um sistema como este.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Sistemas de medição de gás respiratório compreen-dem funções de sensoreamento de gás, medição, processamento,comunicação e de exibição. Eles são considerados para ser ..tanto de desvio, isto é, de corrente lateral, quanto não dedesvio, isto é, de corrente principal. Um sistema de mediçãode gás de desvio transporta uma parte dos gases amostradosdo local de amostragem, o qual é tipicamente um circuito derespiração ou a via aérea do paciente, através de um tubo deamostragem, para o sensor de gás onde os constituintes dogás são medidos. Um sistema de medição de gás não de desvioou de corrente principal não transporta gás para longe docircuito de respiração ou via aérea, mas mede os constituin-tes de gás atravessando o circuito de respiração usando umsensor de gás disposto no circuito de respiração.

Sistemas de medição de gás de corrente principalconvencionais incluem um sensoreamento de gás, componentesde medição e processamento de sinal exigidos para convertero sinal detectado ou medido, por exemplo, uma tensão, paraum valor, tal como transmitância, que pode ser usado pelosistema para determinar um constituinte de um gás sendo me-dido. Em um sistema de medição de gás de corrente principalconvencional, um sensor de gás é acoplado a uma célula detirar amostra que é colocada no circuito de respiração. 0sensor de gás localizado no adaptador de passagem de ar dis-posto no circuito de respiração somente inclui os componen-tes exigidos para produzir um sinal correspondente a umapropriedade do gás a ser medido. A colocação da célula detirar amostra diretamente no circuito de respiração resultaem uma forma de onda "rápida" que reflete em tempo real apressão parcial do gás medido, tal como dióxido de carbonoou oxigênio, dentro da via aérea. A célula de tirar amostra,a qual é também referida como um cadinho ou adaptador depassagem de ar, é localizada na. corrente de gás respirató-rio, prevenindo a necessidade de amostragem e limpeza degás, tal como exigido em um sistema de medição de gás decorrente lateral.

Para um sistema de medição de gás convencional queé capaz de medir dióxido de carbono, o sensor de gás incluiuma fonte que emite radiação infravermelha, a qual inclui abanda de absorção para dióxido de carbono. A radiação infra-vermelha é emitida em uma direção que é normal ao caminho defluxo da corrente de gás respiratório. O dióxido de carbonodentro do gás de amostra absorve a radiação em alguns com-primentos de onda e passa outros comprimentos de onda. Osensor de gás convencional inclui fotodetectores que medem aradiação transmitida.

Para sistemas de medição de gás que são capazes demedir oxigênio usando técnicas de medição de resfriamento deluminescência, o sensor de gás pode incluir uma fonte de ex-citação que emite radiação visível, a qual excita um químicosensível à luz disposto em um substrato ou dentro dele, e umdetector, que mede a radiação emitida pelo químico medianteexposição ao oxigênio. A concentração de gás pode ser deter-minada a partir do tempo de resposta da luminescência usandorelações conhecidas, tal como a relação de Stern-Volmer.

Um sistema hospedeiro de corrente principal con-vencional contém os componentes eletrônicos que controlam oemissor no sensor de gás, e fornece as funções de medição degás com base nos sinais de saída provenientes do detector.

Sistemas de medição de gás de corrente principal conhecidosna técnica transmitem sinais analógicos ao longo de um cabo,tipicamente de 6 a 8 pés (1,82 a 2,43 metros) de comprimen-to, entre o sistema hospedeiro e o sensor de gás e, comotal, estão sujeitos à interferência eletromagnética' (EMI).

Isto é particularmente importante dada a tendência na dire-ção de se exigir conformidade com os níveis aumentados deimunidade eletromagnética nos padrões de dispositivo médicointernacionais. Um exemplo de tais sistemas de medição degás de corrente principal convencionais está mostrado naspatentes US 4.914.720 emitidas para Knodle et al. e5.793.044 emitida para Mace et al.

Com os componentes eletrônicos de medição e de si-nal localizados no sistema hospedeiro, os sistemas de medi-ção de gás de corrente principal existentes são complexos ecaros de se fazer interface para os sistemas hospedeiros. 0sistema hospedeiro inclui convencionalmente conjunto de cir-cuitos para executar funções tais como (1) criar sinais desincronização; (2) fornecer energia pulsátil para um emissorde infravermelho de estado sólido; (3) medir e controlarprecisamente a temperatura dos detectores de infravermelho;(4) medir e controlar um aquecedor de adaptador de passagemde ar; (5) condicionar sinal incluindo filtrar e ajustar ga-nho programável; e (6) conjunto de circuitos vigilante paraimpedir destruição acidental do emissor de infravermelho.

Adicionalmente, para ser admitido em uso clinico,um sistema de medição de gás de corrente principal deve serprojetado de uma maneira robusta de modo tal que ele não se-ja afetado por mau uso mecânico típico e por variações ambi-entais na temperatura e umidade. O instrumento, ou pelo me-nos a parte de sistema de medição de gás do instrumento, de-ve ser pequeno e de baixo peso a fim de não interferir comos movimentos do paciente, ou com outro equipamento ou tra-tamentos médicos. A fim de alcançar as metas de ser pequenoe leve, a parte ótica do sistema de medição de gás tambémdeve ser projetada de maneira tal que ela ocupe tão poucoespaço como possível e pese tão pouco como possível.

Dadas estas complexidades conhecidas de sistemasde medição de gás convencionais, é desejável fornecer umsistema de medição de gás de corrente principal que seja pe-queno, leve e mais simples para se fazer interface para sis-temas hospedeiros. Também é desejável que um sistema comoeste forneça métodos aperfeiçoados de montagem em relaçãoaos sistemas de medição de gás conhecidos.

REVELAÇÃO DA INVENÇÃO

Desta maneira, é um objetivo da presente invençãofornecer uma bancada ótica que supere as deficiências dasbancadas óticas dos sistemas de medição de gás baseados emresfriamento de luminescência conhecidos. Este objetivo éalcançado de acordo com a presente invenção pelo fornecimen-to de um conjunto de sistema de medição de gás que inclui umalojamento adaptado para ser montado em um adaptador de pas-sagem de ar e de um conjunto de medição de gás de resfria-mento de luminescência disposto no alojamento. O conjunto demedição de gás de resfriamento de luminescência inclui umafonte de radiação disposta em um primeiro plano, e pelo me-nos um detector também disposto no primeiro plano. Um filtroé fornecido sobre o pelo menos um detector para passar com-primentos de onda de radiação relacionados ao resfriamentode luminescência e substancialmente bloquear outros. Um pro-tetor ótico é disposto em torno de pelo menos uma parte dafonte. Esta configuração fornece uma configuração relativa-mente compacta para o conjunto de medição de gás de resfria-mento de luminescência.

Estes e outros objetivos, recursos e característi-cas da presente invenção, assim como os métodos de operaçãoe funções dos elementos de estrutura relacionados e a combi-nação de partes e economia de fabricação, se tornarão maisaparentes mediante a consideração da descrição a seguir edas reivindicações anexas com referência aos desenhos ane-xos, todos os quais formam uma parte desta especificação, emque números de referência iguais designam partes correspon-dentes nas várias figuras. É para ser expressamente entendi-do, entretanto, que os desenhos são fornecidos somente com opropósito de ilustração e descrição e não pretendem ser umadefinição dos limites da invenção.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS

A figura 1 é uma vista em perspectiva de um siste-ma de medição de gás acoplado a um sistema hospedeiro e con-figurado para ser preso de modo removível a um adaptador depassagem de ar montado com os componentes de um circuito derespiração de paciente de acordo com os princípios da pre-sente invenção;

A figura 2 é uma vista em perspectiva do sistemade medição de gás configurado para ser acoplado a um sistemahospedeiro;

A figura 3 é uma vista em perspectiva do sistemade medição de gás configurado para ser preso de modo removí-vel a um adaptador de passagem de ar;

A figura 4 é uma vista explodida de um sistema demedição de gás com uma cobertura e conjunto eletroótico desistema de medição de gás mostrados;

A figura 5 é uma vista explodida de um conjuntoeletroótico de sistema de medição de gás;

A figura 6 é uma vista explodida de um sistema demedição de gás com a cobertura, placas de circuito eletrôni-co e o conjunto ótico de sistema de medição de gás mostrados;A figura 7 é uma vista explodida do conjunto óticode sistema de medição de gás com o elemento de base estrutu-ral, conjunto de detector e o conjunto de fonte mostrados;

A figura 8 é uma vista explodida do conjunto dedetector;

As figuras 9 e 10 são vistas explodidas da partede conjunto de alojamento ótico do conjunto de detector;

A figura 11 é uma vista seccional transversal doconjunto de alojamento ótico montado;

A figura 12 é uma vista explodida do conjunto defonte;

A figura 13 é uma vista explodida da parte de alo-jamento de emissor do conjunto de fonte;

A figura 14 é uma vista seccional transversal emperspectiva do sistema de medição de gás montado ao longo dalinha 14-14 da figura 4;

A figura 15 é uma vista plana dos componentes mon-tados do sistema de medição de gás antes da colocação no a-Ioj amento;

A figura 16 é um traçado de raio do caminho óticodentro do sistema de medição de gás de acordo com os princí-pios da presente invenção;

A figura 17 é um diagrama de blocos do sistema demedição de gás de acordo com os princípios da presente in-venção;

A figura 18 é um diagrama esquemático de um siste-ma ótico de quatro canais em uma configuração linear planapara o conjunto ótico do conjunto de detector de acordo comos princípios da presente invenção;

A figura 19 é um gráfico mostrando uma modalidadedos comprimentos de onda de dissociador de feixe em relaçãoaos comprimentos de onda de filtro;

A figura 20 é um diagrama esquemático de um siste-ma ótico de quatro canais em uma configuração em ziguezague;

A figura 21 é um diagrama esquemático de um siste-ma ótico de quatro canais em uma configuração de disposiçãoquadrangular;

A figura 22 é um diagrama esquemático de um siste-ma ótico de quatro canais em um sistema linear com configu-ração de lentes;

A figura 23 é um diagrama esquemático de um siste-ma ótico de quatro canais em um ziguezague com configuraçãode lentes;

A figura 24 é um diagrama esquemático de um siste-ma ótico de quatro canais em uma configuração de pata decão;

A figura 25 é um diagrama esquemático de um siste-ma ótico de quatro canais em uma configuração serpenteada;

A figura 26 é um diagrama esquemático de um siste-ma ótico de quatro canais em uma configuração de túnel;

A figura 27 é uma vista lateral de uma modalidadede um sistema ótico de quatro canais em uma configuração linear;

A figura 28 é uma vista explodida da uma parte doconjunto ótico de sistema de medição de gás de acordo com osprincípios da presente invenção; eA figura 29 é uma vista explodida de placa de cir-cuito de medição de resfriamento de luminescência no sistemade medição de gás da figura 28.

MELHORES MODOS PARA EXECUÇÃO DA INVENÇÃO

Um sistema de medição de gás 100 de acordo com osprincípios da presente invenção inclui todo o processamentode sinal e de dados exigido para produzir valores contínuosde uma pressão parcial ou concentração de um gás fluindo a-través de um adaptador de passagem de ar em comunicação flu-ídica com uma via aérea do paciente. O sistema de medição degás é localizado em uma "cabeça de medição" que se encaixaem um adaptador de passagem de ar. O sistema de medição degás inclui o conjunto de circuitos eletrônicos exigido paramedir e computar um valor contínuo para gases absorvendo in-fravermelho, tal como dióxido de carbono, e gases de resfri-amento de luminescência, tais como oxigênio, e interface dosistema de medição de gás para o um sistema hospedeiro. Emuma modalidade exemplar, o sistema de medição de gás 100 ad-quire e processa os sinais analógicos, transmite então parâ-metros de paciente e de formas de onda digitalizados pormeio de um cabo de interface 120 como um fluxo de dados se-rializado.

O sistema de medição de gás da presente invençãoelimina a necessidade de uma placa de componentes eletrôni-cos adicional dentro de um sistema hospedeiro que de outromodo seria exigida para processar a saída de sinal do detec-tor, preservando assim espaço dentro do sistema hospedeiro ereduzindo custos para o usuário final. Por causa de eficiên-cias no projeto e por causa de miniaturização, o sistema demedição de gás resultante é quase tão pequeno e leve como ossensores de medição de gás de corrente principal existentes.A adição do processamento de sinal sem qualquer aumento sig-nificativo no tamanho ou peso é particularmente importantenas aplicações em que o sistema de medição de gás é emprega-do com um adaptador de passagem de ar nas proximidades daface do paciente na extremidade distai de um tubo endotra-queal ou de uma cânula nasal para monitorar uma respiraçãodo paciente.

Uma modalidade exemplar de um adaptador de passa-gem de ar 40 e um sistema de medição de gás 100 construídade acordo com os princípios da presente invenção, e incorpo-rando-os, está mostrada nas figuras 1-3. Os sistemas de me-dição de gás convencionais não localizam os componentes ele-trônicos de processamento de sinal e de controle no sistemade medição de gás, mas localizam qualquer tal recurso nosistema hospedeiro. A presente invenção tira vantagem datecnologia de processamento de sinal digital (DSP) altamenteintegrado para executar muitas das funções complexas de in-terface eletrônica dentro de um pequeno processador de mi-croplaqueta única que inclui armazenamento de programa e dedados assim como conversão analógica para digital.

Muitas das eficiências obtidas no sistema de medi-ção de gás respiratório integrado são uma conseqüência darelocação dos componentes eletrônicos para dentro do sistemade medição de gás. Por exemplo, esta relocação tem afetadoaspectos do projeto do cabo de interface 120, tais como aquantidade de condutores, exigências de proteção e, conse-qüentemente, a espessura, peso e custo do cabo. 0 cabo exigemenos condutores e é assim menor, mais leve e mais flexívelfornecendo menos forças de carga e arraste no sensor. A mo-dalidade exemplar usa 7 fios e uma blindagem, enquanto quedispositivos convencionais usam 16 fios e duas blindagens.

A presente invenção tem diversas vantagens adicio-nais em relação aos sistemas de medição de gás convencio-nais, incluindo interligação flexível/simplificada com umsistema hospedeiro 70, e imunidade aumentada à interferênciade radiofreqüência. Com uma interface de hardware e softwaresimplificada, o sistema hospedeiro 70 exige somente um sim-ples e pequeno conector com fio para uma porta serial, e umacoplamento de tensões de alimentação. Em aplicação clínica,acrescentar peso ao circuito de paciente perto do tubo ET ésempre motivo de preocupação, especialmente para aplicaçõespediátricas e neonatais. A presente invenção oferece uma me-lhoria significativa sob este aspecto, por causa de o peso epotencial arrastamento resultante do cabo poder ser reduzi-dos. Cabos existentes para sistemas hospedeiros são maisgrossos em diâmetro, mais pesados e menos flexíveis.

Sistemas de medição de gás convencionais, com com-ponentes na via aérea de pacientes ou perto dela, freqüente-mente têm dificuldade para satisfazer o padrão de imunidadeexistente de 3 volts/metro. Atualizações dos padrões inter-nacionais de compatibilidade eletromagnética de dispositivomédico têm elevado este nível de teste para até 20volts/metro. A conformidade destes padrões com projetos e-xistentes seria muito difícil e cara por causa de a susceti-bilidade para interferência de sinais analógicos transmiti-dos por meio de um cabo. Na presente invenção, a necessidadede transmitir sinais analógicos no cabo para o sistema hos-pedeiro é eliminada e todos os componentes e sinais sujeitosà RFI estão localizados perto dos elementos de sensoreamentono sistema de medição de gás.

A eliminação da necessidade de todos os complexoscomponentes eletrônicos de interface externa resulta em cus-to de sistema reduzido de maneira excepcional. 0 uso efici-ente de tecnologias de interligação, tais como placas decircuitos rígidos/flexíveis, e outras eficiências de fabri-cação resultam em um custo total de sistema que é menor doque o custo dos sistemas de medição de gás de corrente prin-cipal existentes sozinhos.

A integração dos componentes eletrônicos de medi-ção e processamento de sinal do sistema de medição de gásaumenta o calor perdido gerado dentro do sistema de mediçãode gás 100. A natureza compacta do projeto exige cuidadosaconsideração do projeto térmico. Por exemplo, o sistema demedição de gás 100 é configurado para permitir que o calorperdido produzido pelo emissor e pelos componentes eletrôni-cos do sistema de medição de gás aqueça as janelas do adap-tador de passagem de ar para reduzir enevoamento. Estes re-cursos da presente invenção permitem que o aquecedor cerâmi-co (também conhecido como o aquecedor de gabinete) que temsido usado em sistemas de medição de gás convencionais sejaeliminado. Adicionalmente, a eliminação do aquecedor cerâmi-co, juntamente com outras eficiências no projeto, têm permi-tido que o consumo de energia total para a invenção seja re-duzido de aproximadamente 5 Watts (W) a 1,25 W.

A figura 1 é uma vista em perspectiva do sistemade medição de gás 100 acoplado ao sistema hospedeiro 70 econfigurado para ser preso de modo removível ao adaptador depassagem de ar 40, o qual é montado com os componentes de umcircuito de respiração de paciente 20. O adaptador de passa-gem de ar 40 é tipicamente montado no circuito de respiração20 entre um cotovelo 25, o qual é uma conexão para uma in-terface de paciente, tal como uma máscara ou tubo endotra-queal, e a peça em "Y" 30 que é conectada a um gerador depressão positiva tal como um ventilador. O sistema hospedei-ro 70 fornece a energia para o sistema de medição de gás100, recebe o sinal de concentração de gás e medições deri-vadas produzidas pelo sistema de medição de gás e, no casoonde o sinal de concentração de gás é o sinal de concentra-ção de dióxido de carbono, exibe medições tais como: (a) aconcentração de dióxido de carbono em exalações do paciente,(b) dióxido de carbono inspirado, (c) taxa de respiração e(d) dióxido de carbono periódico final. De forma similar,onde o sinal de concentração de gás é o sinal de concentra-ção de oxigênio, o sistema hospedeiro 70 exibe medições taiscomo: (a) a concentração de oxigênio em exalações do pacien-te, (b) oxigênio inspirado, (c) taxa de respiração e (d) o-xigênio periódico final.

Tal como observado anteriormente, o cabo 120 comu-nica o conjunto de sistema de medição de gás 100 com o sis-tema hospedeiro 70. Uma extremidade distai 110 do cabo 120 éconectada de forma segura e removível ao sistema hospedeiro.

Uma extremidade proximal 123 do cabo 120 inclui um elementode reforço de tensão 130 que permite que tensão seja aplica-da ao cabo 120 sem afetar o condutor dentro dele. A energiaé fornecida ao sistema de medição de gás a partir do hospe-deiro por meio do cabo. Entretanto, a presente invenção tam-bém considera que o sistema de medição de gás pode ser ener-gizado por bateria com um módulo de bateria tanto integradoquanto separado e comunicar seus dados de modo sem fio aosistema hospedeiro, eliminando assim a necessidade do cabo120. Comunicações sem fio usando protocolos conhecidos natécnica, tais como Bluetooth, Zigbee, UWB usados em redes deárea corporais (BAN) e redes de área pessoais (PAN) são con-sideradas. O sistema de medição de gás também pode ser co-nectado por meio de um cabo a um aparelho de interconexão, oqual integra os sinais provenientes dos sistemas de mediçãode gás com outra medição fisiológica.

As seções de extremidade do adaptador de passagemde ar 40 (figuras 1 e 3) são projetadas para conexão aossistemas de interfaces e respiração de paciente. Por exem-plo, o adaptador de passagem de ar pode ser disposto entreum tubo endotraqueal (não mostrado) inserido na traquéia dopaciente e o circuito de respiração de um gerador de pressãopositiva ou ventilador 75. O sistema de medição de gás 100,na modalidade exemplar, é usado para medir os níveis de dió-xido de carbono e de oxigênio de um paciente. O particularadaptador de passagem de ar 40 ilustrado nas figuras 1 e 3não é por si só parte da presente invenção. Como tal, a pre-sente invenção considera que o sistema de medição de gás dapresente invenção pode ser usado com qualquer adaptador depassagem de ar convencional, incluindo adaptadores de absor-ção ou resfriamento de luminescência. Um adaptador que foiadaptado para medir gases por meio tanto de absorção infra-vermelha quanto de resfriamento de luminescência é reveladono pedido de patente US 09/841.451 para Mace et al., publi-cação US 2002/0029003 (o "pedido 451"), cujo conteúdo estáincorporado neste documento pela referência. O adaptador depassagem de ar 40 é tipicamente moldado de policarbonato oude um polímero comparável.

Em uma modalidade exemplar da presente invençãomostrada nas figuras 3 e 14, o adaptador de passagem de ar40 tem uma seção central de uma maneira geral em forma deparalelepípedo 42 e duas seções de extremidade cilíndricas44 e 46 com uma passagem de amostragem 47 se estendendo deextremidade a extremidade através do adaptador. As seções deextremidade 44 e 46 são alinhadas axialmente com a seçãocentral 42. A seção central 42 fornece uma sede para o sis-tema de medição de gás 100. Um elemento de armação em formade U integral 48 localiza positivamente o sistema de mediçãode gás 100 longitudinalmente no adaptador e, também, naqueladireção transversal indicada pela seta 50 nas figuras 1 e 3.

A seta 50 também mostra a direção em que o adaptador de pas-sagem de ar 40 é deslocado ao ser montado no sistema de me-dição de gás 100. As aberturas 52, 53 e 54 são formadas naseção central 42 do adaptador de passagem de ar 40.Com o sistema de medição de gás 100 montado no a-daptador de passagem de ar, as aberturas 52 e 54 são alinha-das ao longo de um caminho ótico 56 tal como mostrado, porexemplo, na figura 14. O caminho ótico 56 se estende a par-tir de um conjunto de fonte ou emissor 400 no sistema de me-dição de gás 100 transversalmente ao adaptador de passagemde ar 40 e através do gás ou gases fluindo através do adap-tador de passagem de ar. O caminho ótico continua do adapta-dor de passagem de ar para um conjunto de detector 300 nosistema de medição de gás 100. Para impedir que os gasesfluindo através do adaptador de passagem de ar 40 escapematravés das aberturas 52 e 54 sem atenuar de forma aceitávela radiação infravermelha atravessando o caminho ótico 56, epara manter material estranho distante do interior do adap-tador de passagem de ar, estas aberturas são tipicamente se-ladas pelas janelas de transmissão de radiação infravermelha58 e 60. Adicionalmente, a abertura 53 é coberta por uma ja-nela 49. Em comunicação física com a janela 49 e localizadano interior do adaptador de passagem de ar 40 está uma pelí-cuia de detecção com um químico sensível à luz. Este químicoemite radiação em resposta a uma excitação quando o químicoé exposto a um gás, tal como oxigênio. Deve ser entendidoque o adaptador de passagem de ar pode incluir uma ou maisdas aberturas 52, 53 e 54, juntamente com uma ou mais dastécnicas de medição de gás que usam estas aberturas.

A figura 4 é uma vista explodida do sistema de me-dição de gás 100, o qual inclui uma cobertura polimérica 210e um conjunto eletroótico de sistema de medição de gás 220.O conjunto eletroótico de sistema de medição de gás 220, oqual está porventura melhor mostrado nas figuras 4 e 7, in-clui os seguintes componentes: a) um conjunto de fonte deradiação infravermelha 400 (mostrada com mais detalhes nasfiguras 12-13), b) um conjunto de detector de radiação in-fravermelha 300 (mostrado com mais detalhes nas figuras 8-11), e c) uma placa de circuito de medição de resfriamentode luminescência opcional 235. No sistema de medição de gásmontado, o reforço de tensão 130 é retido no lugar pelas pa-redes 214 e 252 fornecidas em uma base 250 e na cobertura210. A parede 214 que casa com a parede 252 quando a cober-tura é fixada à base, o que é realizado usando qualquer téc-nica convencional, tal como uma configuração de encaixe pormordedura ou de travamento por atrito.

O conjunto eletroótico de sistema de medição degás 220 mostrado nas figuras 5-6 montado com um circuitoflexível 230, um suporte 232, uma placa de circuito de medi-ção de resfriamento de luminescência 235, e um conjunto óti-co, indicado de uma maneira geral em 24 0, o qual inclui oselementos óticos para o sistema de medição de gás. Os con-juntos de fonte e detector no conjunto ótico são acoplados àbase em formato de "U" 250 e conectados mecanicamente e ele-tricamente à placa de circuito flexível, a qual é dobrada emvolta destes conjuntos e fixada à base 250. Este conjuntopermite que o desempenho dos componentes ativos do sistemade medição de gás seja testado como uma unidade em vez deindividualmente antes da montagem. Como uma conseqüência,não é necessário esperar até que um sistema de medição degás esteja completamente montado para determinar se ele a-tenderá às especificações de desempenho. 0 resultado é umasignificativa economia de custo, um objetivo que é incremen-tado pela redução de fiação e de uma redução significativano custo de montagem.

A figura 5 é uma vista explodida do conjunto ele-troótico de sistema de medição de gás 220 com o circuitoflexível 230, o suporte 232 e a placa de circuito de mediçãode resfriamento de luminescência 235 separados do conjuntoótico de sistema de medição de gás 240. O circuito flexível230 compreende as partes de placa rígida 225, 226, 227 e 228(ver a figura 15) . As partes rígidas são unidas umas com asoutras pelas partes flexíveis. A placa de circuito flexívelinclui o conjunto de circuitos analógico e digital exigidopara acionar a fonte de infravermelho e para converter ossinais provenientes do conjunto de detector em valores desaída para gases absorvendo infravermelho tais como dióxidode carbono, e/ou para converter os sinais provenientes doconjunto de resfriamento de luminescência em valores de saí-da para gases tais como oxigênio. A placa de circuito 235inclui os componentes de conjunto de circuitos e óticos paraa medição de oxigênio por meio de técnicas de resfriamentode luminescência. O conjunto ótico 240 inclui o conjunto dedetector 300, o conjunto de fonte 400 e o circuito flexívelde aquecedor 245 para controlar a temperatura da película deoxigênio. O circuito flexível de aquecedor 245 é montado noconjunto ótico de medição de gás 240 no topo da base em for-mato de "U" 250. Os pinos 24 6 na extremidade distai do cir-cuito flexível de aquecedor 245 são inseridos nos correspon-dentes furos 237 nas partes de extremidade da placa de cir-cuito de medição de resfriamento de luminescência 235 antesda brasagem. De forma similar, os pinos 381 da ligação emponte flexível de detector 380 são inseridos nos correspon-dentes furos 231 ao longo de uma borda da parte de placa 22 6do circuito flexível 230.

A figura 6 é uma vista explodida do sistema de me-dição de gás 100 mostrando a cobertura, as placas de circui-to eletrônico e o conjunto ótico de sistema de medição degás.

O conjunto eletroótico de sistema de medição de gás 220com o circuito flexível 230, o suporte 232 e a placa de cir-cuito 235 está mostrado separado do conjunto ótico de siste-ma de medição de gás 240.

A figura 7 é uma vista explodida do conjunto óticode sistema de medição de gás 240 mostrando o elemento de ba-se estrutural 250, o conjunto de detector 300 e o conjuntode fonte 400. O elemento de base 250 do sistema de mediçãode gás 100 suporta o conjunto de fonte 400 em um comparti-mento de conjunto de fonte 253 e suporta o conjunto de de-tector 300 em um compartimento de conjunto de detector 254.Uma folga de uma maneira geral retangular 66 é disposta en-tre os compartimentos 253 e 254. A folga 66 é configuradapara encaixar a seção central 42 do adaptador de passagem dear 40. Definidos em grande parte pelas paredes laterais ebordas do elemento de base 250, dois pares de cavidades com-plementares em uma primeira seção de extremidade 258 e emuma segunda seção de extremidade 257 cooperam para definir ocompartimento de fonte de radiação infravermelha 253 e ocompartimento de detector de radiação infravermelha 254,respectivamente. O elemento de base de sistema de medição degás 250 pode ser moldado de um policarbonato ou de qualqueroutro polímero apropriado. Na modalidade exemplar ilustrada,o elemento de base 250 tem uma parede lateral plana e umaborda integral orientada em ângulos retos com a parede lateral.

Uma abertura de fonte 256 é definida em uma parededo alojamento para fornecer um caminho ótico para a radiaçãoproduzida pelo conjunto de fonte 400 para entrar na parte decélula de tirar amostra do adaptador de passagem de ar. Umaabertura de detector 255 é definida em uma parede do aloja-mento para fornecer um caminho ótico para a radiação passan-do sair do adaptador de passagem de ar e alcançar o conjuntode detector 300. Na modalidade ilustrada, uma abertura deresfriamento de luminescência 260, a qual corresponde à a-bertura 53, também é fornecida no alojamento para medir aluminescência do material resfriado pelo oxigênio no gás deamostra. Deve ser entendido que o recurso de resfriamento deluminescência da presente invenção e o recurso de absorçãoda presente invenção podem ser usados sozinhos ou em combi-nação. Assim, dependendo se uma ou ambas destas técnicas demedição de gás são usadas, as aberturas 255, 256 e 260 podemser eliminadas.

A figura 8 é uma vista explodida do conjunto dedetector 300 do sistema de medição de gás 100 e a figura 9 éuma vista explodida de um conjunto ótico de detector 350. 0conjunto de detector 300 inclui os detectores 340 e 345 mon-tados em um dissipador de calor 330, um espaçador de dissi-pador de calor 320 e uma placa de circuito de conjunto dedetector 310. 0 dissipador de calor 330 é acoplado ao espa-çador de dissipador de calor 320, o qual é fixado a uma pla-ca de circuito de conjunto de detector 310. O conjunto desuporte resultante 325 é montado no conjunto ótico de detec-tor 350 pelos furos de alinhamento 335, 336 e 337 em um blo-co ótico 370 com os correspondentes pinos localizadores nodissipador de calor 330. O conjunto ótico de detector 350inclui componentes óticos, tais como a lente 364, os filtros356 e 358, o espelho 354 e o dissociador de feixe 352, e émontado com o conjunto de suporte de detector 325.

Montados nos rebaixos do dissipador de calor 330estão os detectores de dados e de referência 340 e 345, osquais são alinhados no mesmo plano (isto é, coplanares),permitindo assim regulação de temperatura mais efetiva dosdetectores. Estes detectores são fabricados preferivelmentecom elementos de detector de seleneto de chumbo, por causada sensibilidade que esse material possui para radiação in-fravermelha tendo comprimentos de onda que são adequados pa-ra ser de interesse. Adicionalmente, os detectores de dadose de referência de seleneto de chumbo 340 e 345 são extrema-mente sensíveis à temperatura. Portanto, é crítico que estesdois detectores sejam mantidos na mesma temperatura, prefe-rivelmente dentro da tolerância de não mais que 0,02°C. Osdetectores 340 e 345 são mantidos na temperatura de operaçãoselecionada por meio de um sistema de aquecimento de detec-tor que inclui os elementos de aquecimento de detector 391 e392, um termistor de monitoramento de temperatura (não mos-trado), e um circuito de operação/controle (não mostrado), oqual fica localizado na placa de circuito de conjunto de de-tector 310 e no circuito flexível 230.

Os detectores 340 e 345 são conectados à placa decircuito de conjunto de detector 310 à qual uma tensão depolarização é aplicada através das partes de elementos desensoreamento de radiação infravermelha configuradas e di-mensionadas de forma idêntica à dos detectores. As folgasentre os detectores e os contornos dos rebaixos de recebi-mento de detector no suporte isotérmico servem para isolareletricamente os detectores do suporte isotérmico condutor.

Um termistor (não mostrado) é posicionado a fim de ser Ioca-lizado centralmente em uma ranhura 322 do espaçador de dis-sipador de calor 320. Os elementos de aquecimento 391 e 392são localizados nas extremidades do dissipador de calor 330e estão em contato íntimo com o dissipador de calor. Os ele-mentos de aquecimento 391 e 392 incluem uma parte de circui-to flexível tendo um resistor de montagem de superfície lo-calizado de forma distai para entrega de calor.

Os dois pinos 388 e 389 são fornecidos nos elemen-tos de aquecimento para conectá-los à placa de circuito deconjunto de detector 310. A parte de circuito flexível doselementos de aquecimento 391 e 392 é colocada em contato ín-timo com o dissipador de calor 330. Na modalidade exemplar,um epóxi, preferivelmente com uma alta condutividade térmi-ca, é empregado para fixar a parte de circuito flexível decada um dos elementos de aquecimento ao dissipador de calor330. Os pinos 388 e 389 dos elementos de aquecimento 391 e392 se inserem nos correspondentes furos 386 e 387 na placade circuito de conjunto de detector 310. Uma ligação em pon-te flexível de detector 380 faz a interface da placa de cir-cuito de conjunto de detector 310 com a parte de placa 226do circuito flexível 230. Os pinos 382 da ligação em ponteflexível de detector 380 se inserem nos correspondentes fu-ros 383 ao longo de uma borda da placa de circuito de con-junto de detector 310. Os pinos 381 da ligação em ponte fle-xível de detector 380 são inseridos nos furos 231 da partede placa do circuito flexível 230.

O conjunto ótico de detector 350 será descrito comreferência às figuras 9-11. 0 conjunto ótico de detector 350inclui o dissociador de feixe 352, o espelho 354, os filtros356 e 358 e a lente de detector 364. O dissociador de feixetem uma configuração de uma maneira geral em forma de para-lelepípedo. Este componente é fabricado de um material talcomo silício ou safira, o qual é essencialmente transparentepara a energia eletromagnética em comprimentos de onda deinteresse. A superfície frontal exposta do dissociador defeixe é completamente coberta com um revestimento capaz derefletir essa energia eletromagnética colidindo no dissocia-dor de feixe que tenha um comprimento de onda maior do queum valor selecionado. Na modalidade exemplar ilustrada dainvenção, o revestimento refletirá energia para o filtro dedados 356 e o detector de dados 34 0 tendo um comprimento deonda maior do que cerca de 4 mícrons. A energia de menorescomprimentos de onda é, em vez disto, transmitida através dodissociador de feixe 352 para o espelho 354 e para o filtrode referência 358 e o detector de referência 272.

O dissociador de feixe 352 é fixado no lugar pormeio de epóxi ou por outro modo de colagem do dissociador defeixe à saliência 351 que é integral ao bloco ótico 370. Is-to posiciona exatamente o dissociador de feixe 352 dentro dobloco ótico 370 com a vantagem em que não é exigido ajustesubseqüente da orientação de dissociador de feixe. De formasimilar, o espelho 354 é fixado no lugar por meio de epóxiou por outro modo de colagem do espelho à saliência 353, aqual também é integral ao bloco ótico 370. Também, o conjun-to eletroótico da presente invenção tem um comprimento focaiotimizado, o que torna possível empregar um conjunto de de-tector do sistema de medição de gás menor e mais barato.

Os filtros passa-banda 356 e 358 limitam a energiade radiação infravermelha refletida respectivamente pelodissociador de feixe 352 e transmitida por ele e colidindonos detectores de dados e referência 340 e 345 para energiaem larguras de banda selecionadas. Na modalidade exemplar euso da invenção sob discussão e representada no desenho, ofiltro de detector de referência 358 é nominalmente centra-lizado em um comprimento de onda de 3,7 mícrons. Um filtrocomo este transmite energia máxima perto da banda de dióxidode carbono absorvida pelo detector de dados 340. Esta absor-ção de energia máxima em uma largura de banda adjacente éselecionada de maneira que a saída do detector de referência345 será pelo menos tão grande como a saída do detector dedados 340. Isto contribui notadamente para a precisão do si-nal indicativo de concentração de gás subseqüentemente obti-do pelo proporcionamento dos sinais de dados e de referência.

O filtro passa-banda de detector de dados 356 écentralizado nominalmente em um comprimento de onda de 4,26mícrons. A curva de absorção de dióxido de carbono é razoa-velmente estreita e forte, e o filtro passa-banda 356 centraa banda de transmissão dentro dessa curva de absorção. Por-tanto, se existir uma mudança no nivel de dióxido de carbonono(s) gás(s) sendo analisado(s), a modulação máxima para umadada mudança no nivel de dióxido de carbono é obtida. Osfiltros passa-banda de dados e de referência 356 e 358 sãocolados nos rebaixos 360 e 362 do bloco ótico 370. Quando obloco ótico 370 é fixado à placa de circuito de detector, osfiltros passa-banda de dados e de referência 356 e 358 sãoalinhados com os detectores de dados e de referência 340 e345, respectivamente.

Toda a energia sobre a total e mesma extensão dofeixe de radiação infravermelha propagada ao longo do cami-nho ótico 56 e alcançando o conjunto de detector 300 com umcomprimento de onda maior do que o corte selecionado é re-fletida para o detector de dados 340. De forma similar, aenergia com um menor comprimento de onda é transmitida atra-vés do dissociador de feixe 286 para o detector de referên-cia 345. Por causa disto, a relação física dos detectores340 e 345 discutida anteriormente, e o dimensionamento econfiguração dos elementos de sensoreamento de intercepçãode energia desses detectores, ambos os detectores "vêm" amesma imagem do feixe de energia eletromagnética. Isto con-tribui notadamente para a precisão proporcionada pelo con-junto de detector 300.

Em outras palavras, e oticamente, com os detecto-res de dados e de referência 340 e 345 posicionados exata-mente um em relação ao outro, e o dissociador de feixe 352situado da maneira descrita anteriormente, estes componentesfuncionam como se os dois detectores estivessem precisamenteempilhados um em cima do outro. Portanto, a energia eletro-magnética do feixe alcança ambos os detectores em modo espa-cialmente idêntico. Por fazer os dois detectores 340 e 345coincidentes espacialmente a partir de um ponto de vista ó-tico e amostrar eletronicamente as saidas de detector aomesmo tempo, os efeitos adversos na precisão atribuíveis àcoleta de material estranho em uma ou outra das janelas óti-cas de adaptador de passagem de ar 58 e 60 e na janela 460do conjunto de fonte descritas anteriormente, ou em uma ja-nela 364 descrita subseqüentemente do conjunto de detector300 também são eliminados efetivamente pelo subseqüente pro-porcionamento dos sinais de saída de detector de dados e dereferência.

A energia eletromagnética no feixe propagado aolongo do caminho ótico 56 alcança o dissociador de feixe 352através de uma abertura 366 definida em uma parede frontal339 do bloco ótico 370. Uma lente transparente à radiaçãoinfravermelha 364, tipicamente feita de safira, se estendesobre a abertura 366 e impede que dióxido de carbono e outromaterial estranho penetre no interior do bloco ótico 370. Alente 364 é colada ao bloco ótico de qualquer maneira conve-niente e apropriada.

O conjunto de fonte de radiação infravermelha 400será agora descrito com referência às figuras 12 e 13. Oconjunto de fonte de radiação infravermelha 400 emite radia-ção infravermelha na forma de um feixe 480 (ver as figuras14 e 16), que se propaga ao longo do caminho ótico 56. 0conjunto de fonte de radiação infravermelha inclui um emis-sor de radiação infravermelha 445, os quadros de comutado-res/condutores 446 e 447 dispostos em um conjunto de anel defonte 420, e uma lente 4 60 montada em um suporte de lente440 fixado ao conjunto de anel de fonte 420. O emissor deradiação infravermelha 445 inclui um substrato formado de ummaterial tendo baixa condutividade térmica. Isto é signifi-cativo por causa de reduzir dramaticamente a energia exigidapara aquecer o emissor até a temperatura de operação. Quandoa corrente é aplicada através de uma camada emissiva 448 doemissor 445, aquecendo a camada emissiva e o substrato, osubstrato cresce ou aumenta em comprimento por causa da ex-pansão térmica, mas este crescimento é acomodado por um a-gente de colagem elástico em vez de ser restringido. Comouma conseqüência, as tensões, as quais seriam impostas aoemissor se ambas as extremidades estivessem fixadas rigida-mente, são evitadas, eliminando danos ao emissor ou falhacompleta desse componente que poderiam resultar se altastensões mecânicas fossem impostas a ele.

O emissor 445 do conjunto de fonte 400 é energiza-do para aquecer até uma temperatura de operação na qual eleemite radiação infravermelha em uma faixa apropriada de lar-guras de banda pela execução de um fluxo de corrente elétri-ca através da camada emissiva 448 proveniente de um forneci-mento de energia apropriado. 0 fornecimento de energia é co-nectado à camada emissiva 448 por meio dos condutores elé-tricos 451 e 452. Estes condutores são soldados ou de outromodo conectados fisicamente e eletricamente às extremidadesopostas dos comutadores 446 e 447.

Os comutadores 446 e 447 são instalados no anel defonte 420 do conjunto de fonte 400. 0 ambiente em que estecomponente opera pode alcançar uma temperatura elevada porcausa de aquecimento pela camada emissiva 448 do emissor deradiação infravermelha 445. 0 anel de fonte é, portanto, fa-bricado de um polímero que permanece estruturalmente estávelnas temperaturas que ele alcança durante a operação do emis-sor de radiação infravermelha 445. Na modalidade exemplarilustrada, o anel de fonte 420 tem uma configuração cilín-drica com uma parede integral 454 e a base 453. Se projetan-do na mesma direção a partir da base 453 estão as bossas ousuportes de localização de conjunto 456, 457, 458 e 459. Ossuportes 456 e 457 espaçados lado a lado e os suportes 458 e459 complementares espaçados lado a lado abraçam os ladosopostos dos comutadores 446 e 447. As bossas ou suportes 461e 462 separam os segmentos de comutador, fornecendo folgasentre eles para isolar eletricamente os dois segmentos decomutador. Isto é necessário para que uma tensão diferencialpossa ser criada através do emissor 445 para fazer com que acorrente de operação flua através do emissor.

Referindo-se agora às figuras 14-16, assim como àsfiguras 12 e 13, a radiação infravermelha produzida pela ca-mada emissiva 448 do emissor de radiação infravermelha 445 éfocalizada e propagada ao longo do caminho ótico 56 atravésde uma lente 430 disposta em um suporte de lente 440. Mate-rial estranho é impedido de entrar no conjunto de fonte deradiação infravermelha 400 por uma safira ou outra janela detransmissão de radiação infravermelha 460 se estendendo efechando a abertura na qual a lente 430 é montada. A janela460 é cimentada ou de outro modo colada a uma saliência ouranhura 442 formada no suporte de lente 440 do conjunto defonte de radiação infravermelha 400.

A energia em uma banda especifica é absorvida pelogás de interesse fluindo através do adaptador de passagem dear (tipicamente dióxido de carbono) para uma extensão pro-porcional à concentração desse gás. Em seguida, o feixe ate-nuado de radiação infravermelha atravessa a abertura 306 naparede frontal 308 da parte de alojamento de detector 210, éinterceptado pelo dissociador de feixe 352, e é tanto refle-tido na direção do detector de dados 340 quanto transmitidopara o detector de referência 345 depois de refletido peloespelho 354. Os filtros passa-banda 356 e 358 na frente des-ses detectores limitam a energia que os alcança para bandasespecificadas (e diferentes). Cada um dos detectores 340 e345 produz um sinal elétrico proporcional em magnitude à in-tensidade da energia atingindo aquele detector. Estes sinaissão amplificados pelo conjunto de circuitos eletrônicos naplaca de circuito de sistema de detector 310 e conduzidos aum processador de sinal digital na parte de placa 225 docircuito flexível 230. O processador tipicamente proporcionaos sinais provenientes dos detectores para gerar um terceirosinal refletindo exatamente a concentração do gás sendo mo-nitorado.

0 caminho ótico 56, a distância atravessada pelaradiação infravermelha entre as janelas 58 e 60 montadas nasaberturas 52 e 54, respectivamente, e localizado dentro doelemento de armação de formato de "U" integral 48 do adapta-dor de passagem de ar 40, está mostrado. Os recursos de ali-nhamento ótico da base 250 estão prontamente aparentes apartir da vista seccional transversal. Os recursos do supor-te de lente 440 fixado ao conjunto de anel de fonte 420 ser-vem para alinhar de forma apropriada o conjunto de fonte 400na base 250. De forma similar, os recursos do conjunto óticode detector 350 servem para alinhar de forma apropriada oconjunto de detector 300 na base 250.

O sistema ótico de resfriamento de luminescência236 é montado na placa de circuito de medição de resfriamen-to de luminescência 235. A placa de circuito de medição deresfriamento de luminescência 235 inclui o conjunto de cir-cuitos para acionar a fonte de excitação 243 e medir a res-posta com os detectores 238 e 239 usando técnicas de detec-ção baseadas tanto em amplitude quanto em fase. 0 sistemaótico de resfriamento de luminescência exemplar 236 inclui afonte de excitação 243 e os detectores 238 e 239 posiciona-dos em cada lado da fonte de excitação 243 (ver a figura29).

A figura 15 é uma vista plana dos componentes mon-tados do sistema de medição de gás antes da colocação no a-lojamento. Antes da montagem do conjunto de detector 300 edo conjunto de fonte 400 na base em formato de "U" 250, es-tes conjuntos são interligados fisicamente e eletricamenteao circuito flexível 230. O conjunto de detector 300 é co-nectado à parte de placa 226 do circuito flexível 230 com aligação em ponte flexível de detector 380 (figuras 5 e 8) .

As extremidades dos condutores 443 e 444 (figura 12) do con-junto de fonte 400, e os conectores no cabo 120 são conecta-dos à parte de placa 227 do circuito flexível 230. Para mon-tar o conjunto eletroótico plano 222 na base 250, o conjuntode fonte 400 e o conjunto de detector são fixados à base250. A parte de placa 225 do circuito flexível 230 é coloca-da no topo do "ü" da base 250. A parte de placa 228 é dobra-da para se encaixar no compartimento de conjunto de detector254 e a parte de placa 227 é dobrada para se encaixar nocompartimento de conjunto de fonte 253.

A figura 16 é um traçado de raio do caminho óticodentro do sistema de medição de gás montado. Os raios 480 nafigura 16 são somente ilustrativos e mostrados como se a ca-mada emissiva do emissor 445 fosse uma fonte de ponto. Osraios infravermelhos provenientes do emissor 445 são colima-dos pela lente de metade de esfera 430. A forma côncava dolado de rota da lente serve para "focalizar" os raios em umparalelismo. Os raios colidem com os gases e substâncias ab-sorventes de infravermelho que estão dentro do adaptador depassagem de ar e são absorvidos e espalhados. Os raios rema-nescentes atravessam a janela do adaptador de passagem de are entram no conjunto de detector 300. Os raios atravessam alente 364 e são colimados/focalizados no dissociador de fei-xe 352, onde aproximadamente metade dos raios é refletida eatravessa o filtro 356 e é dirigida para o detector 340, e aoutra metade é transmitida e refletida pelo espelho 354 parao filtro 358 e é dirigida ao detector 345.

A figura 17 é um diagrama de blocos do sistema demedição de gás 500 de acordo com os princípios da presenteinvenção. Um microprocessador 510 fornece as funções de con-trole, medição e processamento de sinal desta invenção. Umprocessador exemplar é o TMS320F2812 DSP fabricado pela Te-xas Instruments. O microprocessador 510 fornece os sinais desincronização de fonte para o conjunto de fonte 400, o qualé acionado por uma tensão pulsada de 5,0 V DC em um modo u-nipolar. Um vigilante de emissor de fonte 511 monitora alargura de pulso de fonte e a mantém dentro de uma janelaadmissível. Um gerador de restauração de sistema 520 é em-pregado durante a seqüência de ativação, de maneira que oprocessador somente restaurará uma vez que uma tensão está-vel seja alcançada e durante as seqüências de desativar demaneira que ocorrerá uma seqüência de desativação em ordem.

O programa executável, que pode ser armazenado emuma EEPROM 530 ou em outro lugar, é comunicado ao micropro-cessador 510. Os sinais de dados e de canal de referênciaprovenientes do conjunto de detector 300 são amplificadospor uma atenuação digital 540 antes da conversão analógicopara digital dentro do microprocessador 510. Um aquecedor dedetector 590 localizado dentro do conjunto de detector 300 écontrolado por um laço de realimentação pelo microprocessa-dor 510. Os sinais de nivel baixo provenientes dos detecto-res são acoplados AC, amplificados, e o nivel mudado paralevar em conta aquisição completa de sinal. Estágios de a-mostra dupla e retenção dentro do ADC fornecem amostragemsimultânea dos canais de dados e de referência. Ganho ativoe ajuste de deslocamento compensam as variáveis óticas e e-letrônicas na cadeia de sinal. 0 acionador de aquecedor dedetector controla a entrega de energia para os detectoresenquanto que o acionador de termistor de detector fornece osinal de termistor para o processador. Um algoritmo de con-trole tal como um controlador PID serve para regular a tem-peratura tipicamente entre 40°C e 50°C para dentro de ±0,02°C. O aquecedor de detector é energizado pelo forneci-mento em +5 V DC, o qual é também usado para energizar o re-gulador de conjunto de circuitos analógico. O aquecedor dejanela 245 inclui um componente de sensoreamento de tempera-tura assim como componente de aquecimento. Componentes ele-trônicos na placa de circuito 235, em conjunto com o micro-processador, controlam a entrega de energia para o componen-te de aquecimento. Um algoritmo de controle dentro do micro-processador 510, usando a temperatura sensoreada, mantém atemperatura do elemento de aquecimento em uma temperaturasuficientemente acima da temperatura ambiente dentro do a-daptador de passagem de ar. O CODEC 555 é um decodificador ecodificador com conversores integrados digital para analógi-co e conversores analógico para digital. O CODEC 555, o qualfaz interface com o microprocessador 510, modula a fonte deexcitação 243 usando a saida dos detectores 238 e 239 de umatal maneira para executar medições baseadas em fase de vidaútil. 0 acionador serial 570 se comunica bidirecionalmenteusando uma linha de transmissão e de recebimento indicadasTx e Rx respectivamente. 0 fornecimento de energia 5 60 rece-be energia de linhas VSRS e VA com retorno de sinal e umterra digital e analógico fornecidos.

A modalidade exemplar descrita anteriormente dapresente invenção mostrou um conjunto ótico com um sistemade detector de infravermelho em uma configuração linear queinclui um único dissociador de feixe, um único espelho, doisfiltro e dois detectores. Esta configuração é bem apropriadapara medir um único gás fluindo através da célula de tiraramostra. Entretanto, existe uma crescente necessidade paramedir gases adicionais usando-se um transdutor que seja domesmo tamanho daquele usado para fazer uma medição de um ú-nico gás. Com esta finalidade, a presente invenção consideraoutras modalidades para os sistemas de medição de gás queincluem uma parte de espectrômetro infravermelho capaz demedir múltiplos gases. Por exemplo, um sistema de quatro ca-nais permitiria quantificação das concentrações de dióxidode carbono, óxido nitroso e de certos agentes anestésicos,juntamente com um canal de referência. A presente invençãotambém pode ser adaptada como uma eficiente configuração deanálise de gás de múltiplos canais de infravermelho não dis-persivo que usa um ou mais dos seguintes recursos e combina-ções inéditos:

a) múltiplos dissociadores de feixe dicróico quedividem o espectro em uma seqüência binária, com filtrospassa-banda estreitos para selecionar comprimentos de ondaespecíficos;

b) combinações de dois ou mais dissociadores di-cróicos em um único substrato;

c) configurações geométricas em que todos os de-tectores são dispostos em um único plano, e podem usar umúnico espelho girando para múltiplos canais;

d) um filtro passa-banda de banda larga no lugarde dois dissociadores dicróicos;

e) espelhos de focalização toroidais, e em combi-nação com lentes de safira ou germânio; e/ou

f) lentes em ambos os lados de um elemento de dis-sociação de feixe para fornecer de forma compacta controleindependente de luz refletida e transmitida.

A figura 18 é um diagrama esquemático de uma moda-lidade exemplar de um sistema ótico disposto em uma configu-ração linear de acordo com os princípios da presente inven-ção. O sistema ótico nesta modalidade consistindo de quatrocanais, cada um tendo um filtro passa-banda estreito e de-tector. Cada um dos conjuntos de filtro/detector 611, 612,613 e 614 usa detectores similares, mas cada um filtra comdiferentes bandas passantes. O feixe proveniente da fonte deinfravermelho, depois de ter atravessado a célula de tiraramostra, entra no sistema ótico. Este feixe é indicado pelonúmero de referência 600 nas figuras. O feixe 600 atinge umprimeiro dissociador de feixe dicróico 601. 0 primeiro dis-sociador de feixe dicróico 601 pode ser configurado parapassar tanto o menor comprimento de onda de interesse quantopassar o maior comprimento de onda de interesse. Todos osoutros comprimentos de onda seriam refletidos. Os outroscomprimentos de onda, ou canais, são separados do feixe re-fletido na seqüência pelos segundo e terceiro dissociadoresde feixe dicróico 602 e 603. A seqüência dos comprimentos deonda de dissociador de feixe é um pouco arbitrária. 0 ele-mento final, o espelho comum 604, reflete o canal final parao detector ou conjunto de filtro/detector 614. O uso desteespelho permite que todos os detectores estejam no mesmoplano (isto é, coplanares).

A figura 19 ilustra as características de filtrodos dissociadores de feixe de pequena (baixa) passagem 605,606 e 607 como uma função do comprimento de onda em relação às características de filtro dos filtros passa-banda 615,616, 617 e 618 para cada um dos canais no sistema linear dafigura 19. Cada detector tem um filtro de banda estreito pa-ra selecionar o comprimento de onda exigido para detecçãocom mais especificidade do que pode ser feito com dissocia-dores de feixe dicróico. Deve-se notar que a lógica pode serinvertida, no sentido de que o primeiro dissociador de feixepode passar o maior comprimento de onda, 618, e refletir ooutro comprimento de onda para os filtros 615, 616 e 617.

Então os dissociadores de feixe seguintes podem ser de pe-quena passagem, em cujo caso a seqüência seria 617, 616 e615, ou eles podem ser de grande passagem, com uma seqüência615, 616 e 617.

Alternativamente, grandes e pequenas passagens po-dem ser misturadas em certas seqüências. Deve-se notar quedissociadores de feixe dicróico são usados em vez de os dis-sociadores de feixe de banda larga mais convencionais, a fimde melhorar materialmente a quantidade de energia de sinalque alcançará os detectores, especialmente o último detec-tor. Este sistema linear tem as vantagens de um projeto sim-ples e de todos os detectores estar no mesmo plano. Entre-tanto, o feixe se espalha substancialmente ao longo do com-primento de caminho para o detector final, assim a energiacoletada pelo último detector é menor do que a dos detecto-res anteriores.

A figura 20 é o diagrama esquemático de um sistemaótico tendo uma configuração em ziguezague. Este sistema fazuso do fato de que um filtro passa-banda dielétrico refleti-rá todos os comprimentos de onda que não são transmitidos.Na verdade, existe uma conservação de energia. No caso doziguezague, o primeiro elemento é um espelho 621. Cada umdos dissociadores de feixe 626, 627, 628 e 629 é filtro pas-sa-banda estreito. Por causa de toda a energia que não é se-lecionada para um canal particular ser refletida para outroscanais, a seqüência dos conjuntos de filtro/detector 622,623, 624 e 625 é arbitrária. Deve-se notar que cada filtrodeve ser projetado para operar no ângulo escolhido (tipica-mente 40° a 45°). 0 sistema tem um menor comprimento de ca-minho, e uma contagem de partes inferior, por causa de osfiltros passa-banda estreitos executarem uma função dupla deseqüenciar os canais, assim como definir estreitamente ocomprimento de onda desejado. Os detectores são agora emdois planos, mas os conjuntos de detector são idênticos. 0sistema tal como desenhado mostra o caminho de luz da fontepara o detector final no mesmo plano. Para facilidade no a-condicionamento, o conjunto seguinte ao espelho 621 pode sergirado de 90 graus em volta do eixo geométrico ótico, de ma-neira que o eixo geométrico ótico de fonte seria normal aoplano do ziguezague.

A figura 21 é o diagrama esquemático de um sistemaótico tendo uma configuração de disposição quadrangular.Dissociadores de feixe dicróico são usados em um processo deseleção binária mais direto. Por exemplo, usando-se as ca-racterísticas dos filtros e dissociadores de feixe mostradosna figura 21, o primeiro dissociador de feixe 631 pode serestabelecido em 4 mícrons para dividir o espectro de inte-resse pela metade. A metade refletida é dividida de novo em4,4 mícrons, com a parte refletida indo diretamente para oconjunto de filtro passa-banda estreito/detector 632, en-quanto que a parte passante é refletida subseqüentemente noespelho 636 para o conjunto de filtro passa-banda estrei-to/detector 633. A metade que passa pelo dissociador de fei-xe 631 é refletida no espelho 638, para o dissociador defeixe 637, o qual é ajustado em 3,45 mícrons. Tal como noprimeiro trajeto descrito, o dissociador de feixe 637 dividee dirige o feixe para os conjuntos filtro passa-banda es-treito/detector 634 e 635. Os caminhos dos canais de feixe 1e 2, e dos canais 3 e 4 foram girados em volta do eixo geo-métrico ótico no espelho 636 e dissociador de feixe 631 res-pectivamente. Por este dispositivo de "torcer os trajetos",todos os detectores podem ser colocados próximos uns dos ou-tros no mesmo plano. Adicionalmente, neste sistema, os doisespelhos, mostrados como o espelho 636, podem ser fabricadoscomo uma peça única, e os dissociadores de feixe, mostradoscomo o dissociador de feixe 637, também podem ser formadosem um único substrato.

Deve ser notado que o dissociador de feixe de com-binação pode ser construído como um par de dissociadores defeixe dicróico sobrepostos, com um em cada lado de um subs-trato de safira, ou ele pode ser construído como um filtropassa-banda extenso, onde as bordas de banda formam a funçãode divisão de comprimento de onda. Os sistemas descritos se-guintes podem parecer um pouco similares na arquitetura ge-ral, mas eles contêm elementos de focalização nas formas delentes de safira, espelhos esféricos côncavos, ou espelhosanesféricos côncavos.

A vantagem de sistema para os elementos de focali-zação acrescentados é uma eficiência de coleta de energiamelhorada de maneira excepcional em cada detector. Sem oselementos de focalização, o feixe proveniente da fonte serámuito maior do que os detectores no plano de detector. Estetamanho desproporcionado acontece por dois motivos: amplia-ção de sistema, e aberrações. A razão da Abertura Numéricade fonte para a Abertura Numérica no detector é a ampliação.Abertura Numérica é o seno da metade do ângulo de feixe ve-zes o índice de Refração (igual a 1 nesta modalidade). De-pendendo de onde o foco é ajustado, a ampliação será na fai-xa de 5 a 7 . A fonte é cerca de 0,02" (0,51 mm) de diâmetro,assim uma imagem no plano de detector será na faixa de 0,16"(4,06 mm) a 0,2" (5,08 mm). Mas os detectores são tipicamen-te de diâmetro de 0,08" (2,03 mm) (maiores detectores sãopossíveis, mas o custo cresce rapidamente com o tamanho).

Adicionalmente, embora a lente de fonte dê uma imagem muitoboa no centro do campo, pontos na borda da fonte são com a-berração, o que aumenta a ampliação de imagem básica. Entre-tanto, se elementos de focalização positivos puderem ser co-locados nas proximidades dos detectores, a ampliação podeser radicalmente reduzida, e as aberrações também ser redu-zidas em termos absolutos. Nos sistemas presentes, um feixecompactado pode melhorar a eficiência de detecção por um fa-tor de quatro ou mais. Deve-se notar que em vista da condi-ção de aberração do feixe, não é exeqüível para uma simpleslente formar uma boa imagem no detector, mas de fato uma vezque o objetivo é coletar exatamente tantos raios de radiaçãoinfravermelha quanto possível, uma boa imagem não é exigida.

A figura 22 é o diagrama esquemático de um sistemaótico tendo uma configuração de sistema linear com lentesincluídas no conjunto ótico. Esta configuração é similar emesquema à configuração linear da figura 18, com a adição deuma lente 645 inserida ao longo do caminho ótico, tipicamen-te entre os dissociadores de feixe 642 e 643 e os conjuntosde filtro/detector 652 e 653. A função da lente é comprimira energia de feixe para o conjunto de detector 653 e o con-junto de detector 654, o que melhorará a eficiência de de-tecção nesses canais. A ação da lente é reduzir a ampliaçãodo sistema. Além do mais, as lentes 655-658 podem ser acres-centadas a cada canal, reduzindo assim adicionalmente a am-pliação e melhorando e igualando a eficiência de todos osdetectores.

A figura 23 é o diagrama esquemático de um sistemaótico tendo uma configuração em ziguezague com lentes de no-vo incluídas no conjunto ótico. Nesta configuração, a qual éessencialmente uma modificação daquela mostrada na figura20, as lentes são adicionadas em cada canal para comprimir otamanho de feixe. Se uma única lente for acrescentada entreo dissociador de feixe e o detector, somente o feixe trans-mitido será afetado, e o feixe refletido expandirá mais doque o desejado pelo último canal. Mas se uma única lente foracrescentada na frente do dissociador de feixe que seja for-te o suficiente para comprimir o feixe adequadamente paraesse detector, o efeito no feixe refletido será duplicado, etambém será forte.

A presente invenção resolve este dilema pela divi-são da lente em dois componentes, uma parte em um ou outrolado de um filtro passa-banda estreito. Por exemplo, conjun-to de lente dividida/filtro 669 compreende as lentes 666 e668 e o filtro 667. Pela divisão da lente neste modo em cadacanal, cada uma de a parte que é transmitida e a parte que érefletida ganha o efeito de uma lente inteira. Alternativa-mente, as duas lentes em cada canal podem ser diferentes, demaneira que, por exemplo, o feixe transmitido pode ser com-primido mais fortemente quando comparado ao feixe refletido.Deve-se notar que com este sistema os dissociadores de feixedicróico são eliminados.

A figura 24 é o diagrama esquemático de um sistemaótico tendo uma configuração de pata de cão. Esta configura-ção é similar à disposição quadrangular em que os dissocia-dores de feixe dicróico são usados para dividir o feixe porcomprimentos de onda em uma maneira binária. 0 dissociadorde feixe dicróico 682 faz a primeira divisão. 0 feixe refle-tido vai para o refletor 681. Este é um de quatro espelhosde focalização que são adicionados para comprimir o feixepara melhorar eficiência de detecção. Estes espelhos podemser esféricos, mas, preferencialmente, eles são anesféricos.

Esta preferência aparece por causa de um elemento esféricoem um alto ângulo de incidência produzirá dois pontos focaisdiferentes, um no plano de incidência, o outro perpendiculara esse. Em outras palavras, um espelho como este produziráuma imagem astigmática. Pela execução de raio de curvaturadiferente nos dois eixos geométricos, o astigmatismo podeser corrigido. Anesférico é um termo geral para uma superfí-cie que não é esférica. Os espelhos mostrados aqui são to-roidais, um subconjunto da classe geral. No presente caso,mesmo que uma boa imagem não seja exigida, um espelho anes-férico pode produzir um padrão de feixe circular mais uniforme.

0 feixe refletido e focalizado novamente é dividi-do de novo no dissociador de feixe dicróico 675. De novo ofeixe refletido é focalizado novamente para o conjunto defiltro passa-banda/detector 672. 0 feixe transmitido vai pa-ra o conjunto de filtro/detector 671. 0 feixe transmitidopelo dissociador de feixe 682 é focalizado novamente peloespelho de focalização 683, e dividido pelo dissociador defeixe 678. Tal como com os outros dois canais, o feixe vaipara o conjunto de filtro/detector 674, ou para o conjuntode filtro/detector 673 por meio do espelho de focalização677. Deve-se notar que este sistema fornece alta eficiênciade coleta e uma disposição de detector compacta plana única.

A figura 25 é o diagrama esquemático de um sistemaótico tendo uma configuração serpenteada. A arquitetura"serpenteada" é similar à disposição linear, exceto que osespelhos de focalização 691-694 são adicionados a cada ca-nal. A divisão inicial é feita pelo dissociador de feixe di-cróico 681, seguida pelos dissociadores de feixe 682 e 683,e o espelho 684. Os espelhos de focalização podem ser esfé-ricos, mas espelhos anesféricos promovem uma melhoria signi-ficativa na eficiência de coleta. Em uma modalidade exemplarda presente invenção, os espelhos são feitos em uma únicagrande moldagem. Os conjuntos de filtro/detector 685, 686,687 e 688 consistem de um filtro passa-banda estreito e de-tector, os mesmos tais como nas outras modalidades descritasanteriormente.

A figura 26 é o diagrama esquemático de um sistemaótico tendo uma configuração de túnel. A energia infraverme-lha pode ser distribuída para uma disposição planar de de-tectores em um modo diferente. A energia proveniente da fon-te 698 pode ser dirigida para dentro de um tubo 696 pelo es-pelho 699, ou para o que pode ser denominado de um túnel ó-tico. Se um interior 695 do tubo for um espelho, e se o tubofor longo o suficiente (da ordem de dez vezes o diâmetro), aenergia na extremidade do tubo será bem misturada, de formageométrica. Ou seja, qualquer estrutura no feixe de entrada,por exemplo, por causa de uma imperfeição na via aérea, ouuma gota de liquido em uma janela de via aérea, não será de-tectável na saída (embora o nível de energia total possa serbaixo). De forma similar, se o feixe de entrada não estiverexatamente no lugar certo, ou no ângulo certo, não existiráessencialmente nenhum efeito na saída.

A idéia desta modalidade é colocar uma disposiçãoplanar 697 de filtros passa-banda estreitos e detectores as-sociados na saída. A ação do túnel distribuirá a energia si-metricamente para os detectores. Deve-se notar que a energiana saída é radialmente simétrica, mas não uniforme sobre aárea. 0 sistema tal como descrito não é eficiente, por causade a saída de tubo ser circular, embora a disposição sejaquadrangular (para quatro detectores), e adicionalmente, aárea de cada detector ser uma fração da área de saída total.

Esta perda na eficiência pode ser aliviada pela execução dotubo quadrado para casar com a disposição de detector, oualternativamente, um conjunto de funis pode ser colocado nasaída. Estes funis, como um grupo, aceitariam toda a energiaproveniente do tubo, a dividiria de múltiplas maneiras paracasar com a quantidade de canais, e concentraria a energiaabaixo do tamanho de detector. Na figura, o lado do tubo (edo espelho de fonte) foi cortado para ilustração. 0 plano dedetector não mostra a disposição.A figura 27 é uma vista lateral de uma modalidadede um sistema ótico de quatro canais 700 disposto em umaconfiguração linear em um substrato 705. A radiação infra-vermelha entra no detector/conjunto ótico 700 ao primeiroatravessar a lente 710. A radiação infravermelha é então di-vidida e refletida sucessivamente pelos dissociadores defeixe 743, 753 e 763. A radiação infravermelha transmitidaatravessa os filtros 740, 750 e 760 antes dos detectores745, 755 e 765, respectivamente. A radiação infravermelharemanescente que atravessa o dissociador de feixe 763 é re-fletida pelo espelho de focalização 720 através do filtro770 e para o detector 775. Os aquecedores 735 e 730 servempara manter o bloco de detector 780 em uma temperatura cons-tante.

Nas modalidades descritas anteriormente, conjuntosde detector do tipo absorção múltipla são fornecidos paradetectar mais de um constituinte de gás no gás fluindo nacélula de tirar amostra. Deve ser entendido que a presenteinvenção também considera fornecer múltiplos gases para otipo de resfriamento de luminescência dos detectores de gás,tanto sozinhos quanto em combinação com o tipo de absorçãodos detectores. 0 tipo de resfriamento de luminescência múl-tiplo dos detectores de gás necessitaria de múltiplas fon-tes, detectores, com filtros e múltiplos químicos no subs-trato do adaptador de passagem de ar.

A figura 28 é uma vista explodida em perspectivado conjunto ótico de sistema de medição de gás 240 e da pla-ca de circuito de medição de resfriamento de luminescência235 com o suporte 232. 0 filtro de detector 233 está mostra-do na figura 29 removido do sistema ótico de resfriamento deluminescência 236, o qual está montado na placa de circuitode medição de resfriamento de luminescência 235. A placa decircuito de medição de resfriamento de luminescência 235 in-clui o conjunto de circuitos para acionar a fonte de excita-ção 243 e medir a resposta com os detectores 238 e 239 usan-do técnicas de detecção conhecidas.

A figura 2 9 é uma vista explodida em perspectivada placa de circuito de medição de resfriamento de lumines-cência. O sistema ótico de resfriamento de luminescência 236exemplar inclui a fonte de excitação 243, os detectores 238e 239 posicionados em cada lado da fonte de excitação 243, ofiltro de detector 233, o filtro de fonte de excitação op-cional 241, e o protetor 234. Todos são dispostos no mesmoplano permitindo que tamanho e peso sejam reduzidos. Umafonte de excitação exemplar consiste de um diodo emissor deluz verde. A fonte de excitação 243 e os detectores 238 e239 são separados uns dos outros por proteção elétrica efiltros óticos. Um detector exemplar consiste de um fotodio-do. Deve ser entendido que a presente invenção considerafornecer um anel de fotodetectores circundando ou circundan-do parcialmente a fonte 243. Este anel pode ser um único de-tector ou uma pluralidade de detectores e pode ter qualquerpadrão adequado, tal como circular, quadrangular, triangu-lar, retangular, etc.

O filtro de detector 233, na modalidade exemplar,é uma estrutura de filtro retangular com uma abertura 229através da qual a radiação proveniente da fonte de excitaçãoé emitida. As propriedades óticas do filtro de detector sãode maneira tal que os comprimentos de onda da radiação rela-cionada ao resfriamento de luminescência da película de de-tecção/químico em resposta ao contato com o gás ou gases aser medidos são substancialmente transmitidos através dofiltro e a radiação não relacionada a essa interação não ésubstancialmente transmitida através do filtro. Os filtrosde detectores podem ser de passa-banda, passa alta, passabaixa, ou qualquer outro tipo de filtro conhecido na técni-ca. Além do mais, um filtro de fonte de excitação opcional241 pode ser usado para limitar a emissão de radiação forados comprimentos de onda de radiação para os quais a pelícu-la de detecção é excitada, impedindo assim que comprimentosde onda indesejáveis alcancem a película de detecção.

A película de detecção que é sensível a um gás deinteresse é preferivelmente disposta em um plano que é para-lelo ao dito primeiro plano do sistema ótico de resfriamentode luminescência 236 exemplar, e deslocado dele. Para mini-mizar interação indesejável entre a fonte de excitação e osdetectores, o protetor 234 é colocado em volta da fonte deexcitação. A superfície interna do protetor 234 na modalida-de exemplar é substancialmente refletiva para a radiação e-mitida pela fonte de excitação, servindo assim a dois propó-sitos. Isto permite que ela redirecione a luz estranha devolta na direção da película de detecção melhorando a efici-ência do sistema. Adicionalmente, fontes de excitação, taiscomo LEDs, emitem luz em um ângulo maior do que aquele sub-entendido pela película de detecção. A forma do protetor épreferivelmente projetada para bloquear a luz para que elanão alcance os detectores diretamente e influencie a mediçãode luminescência.

Na modalidade exemplar mostrada, a radiação emiti-da pela fonte de excitação 243 é transmitida através do fil-tro 241 e através da janela convexa 247 e é incidente na pe-lícula de detecção. Com base na concentração de oxigênio, apelícula de detecção emite radiação em um comprimento de on-da diferente que é transmitida de volta através da janela247 e filtrada pelo filtro de detector 233 e medida pelosdois detectores dispostos dentro do filtro de detector 233.

Adicionalmente, uma camada de casamento de índice(não mostrada) pode ser posicionada opcionalmente entre osdetectores e o filtro de detector para minimizar perda re-fletiva. A radiação proveniente da película de detecção éemitida em todas as direções e somente uma pequena fração daradiação emitida é direcionada paras os detectores. Por cau-sa das reflexões Fresnel, esta radiação é adicionalmente a-tenuada em cada interface ao longo do caminho ótico. Assim,preencher as folgas de ar com um material, tal como um mate-rial de casamento de índice, permite que esta perda refleti-va seja minimizada.

O circuito flexível de aquecedor 245 é interligadoeletricamente com a placa de circuito de medição de resfria-mento de luminescência 235 tal como observado anteriormente.Controle ou compensação de temperatura é exigido por causada quantidade de luminescência emitida pela película de de-tecção ser influenciada pela temperatura. Para manter umatemperatura constante na película, o aquecedor de janela 245se comunica termicamente com o lado plano da janela 247 queconvencionalmente é safira. Este aquecedor conserva a janela247 em uma temperatura constante que por sua vez mantém atemperatura da película de detecção. 0 aquecedor de janela245 é projetado em uma forma de anel para permanecer fora docaminho ótico. A janela 247 é convexa em vez de plana paramelhorar o contato térmico com a película de detecção. 0contato preciso entre estes dois componentes e o perfil cur-vado também têm o efeito de melhorar a quantidade de luztransmitida por meio da película de detecção e de volta nadireção dos detectores. Tal como observado anteriormente,uma modalidade exemplar de um sistema ótico de resfriamentode luminescência 236 adequado para uso na presente invençãoé revelado no pedido 451.

Deve ser entendido que o recurso de resfriamentode luminescência da presente invenção e o recurso de absor-ção da presente invenção podem ser usados sozinhos ou emcombinação e igualmente em uma configuração de corrente lateral.

Diversas estruturas alternativas para a invençãosão atualmente consideradas. Por exemplo, a presente inven-ção considera usar uma lente prismática ou lente anesféricana frente da fonte de excitação para distribuir luz mais u-niformemente sobre a película de detecção. Também é conside-rado trocar a posição da fonte de excitação e dos detecto-res, isto é, usar um único grande detector que seja circun-dado por duas ou mais fontes de excitação. A presente inven-ção considerou adicionalmente angular ou inclinar os detec-tores de maneira que a face de detector seja substancialmen-te perpendicular à radiação emitida pelo material de Iumi-nescência para melhorar eficiência de detecção.

A presente invenção também considera fornecer omostrador 800 (ver a figura 3) no alojamento do sistema demedição de gás. O mostrador pode ser qualquer mostrador ade-quado, tal como um LED, OLEDs, LCD, etc. Fornecer um mostra-dor no alojamento do sistema de medição de gás permite que oclinico ou outro usuário visualize avisos ou mensagens con-sultivas, formas de onda, tendências, e outra informaçãopertinente diretamente da unidade próxima do paciente, semter que reposicionar as unidades propriamente ditas para veruma tela de monitoramento convencional, o que é tipicamentenecessário por causa de em um sistema convencional a tela demonitoramento ficar freqüentemente diversos pés (metros) pa-ra longe do paciente. Isto seria de particular importânciadurante um evento clinico adverso que exigiria a atenção e aresposta imediatas do clinico.

Embora a invenção tenha sido descrita detalhada-mente com o propósito de ilustração com base no que é atual-mente considerado ser as modalidades mais práticas e prefe-ridas, deve ser entendido que tal detalhamento é unicamentepara aquele propósito e que a invenção não é limitada às mo-dalidades reveladas, mas, ao contrário, pretende abrangermodificações e arranjos equivalentes que estejam dentro doespirito e escopo das reivindicações anexas. Por exemplo,deve ser entendido que a presente invenção considera que,para a extensão possível, um ou mais recursos de qualquermodalidade podem ser combinados com um ou mais recursos dequalquer outra modalidade.

Claims

1. Sistema de medição de gás (100), CARACTERIZADOpor compreender:(a) um alojamento (250) adaptado para ser montadoem um adaptador de passagem de ar;(b) um conjunto de medição de gás de resfriamentode luminescência (236) disposto no alojamento, compreendendo:(1) uma fonte (243) disposta em um primeiro plano, e(2) pelo menos um detector (238, 239) também dis-posto no primeiro plano,(c) um filtro (233) sobre o detector, onde o fil-tro passa por comprimentos de onda de radiação relacionadosa resfriamento de luminescência e substancialmente bloqueiaoutros comprimentos de onda; e(d) um protetor ótico (234) disposto em torno depelo menos uma parte da fonte.

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que o pelo menos um detector édisposto próximo à fonte.

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que o pelo menos um detector in-clui uma pluralidade de detectores.

4. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que o pelo menos um detector in-clui um primeiro detector disposto em um primeiro lado dafonte, e um segundo detector disposto em um segundo lado dafonte.

5. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que o alojamento é geralmente emformato de U.

6. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO adicionalmente por compreender um processador(510) disposto no alojamento, onde o processador é.programa-do para medir um constituinte de gás de um fluxo de gás noadaptador de passagem de ar com base em uma saida do detector.

7. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO adicionalmente por compreender um conjunto demedição de absorção infra-vermelho (240) disposto no aloja-mento .

8. Sistema, de acordo com a reivindicação 7,CARACTERIZADO pelo fato de que o alojamento possui uma con-figuração geralmente em formato de U possuindo uma primeiraperna e uma segunda perna, onde o conjunto de medição de gásde absorção infra-vermelho compreende um conjunto de fontedisposto na primeira perna e um conjunto de detector dispos-to na segunda perna, e onde o conjunto de medição de gás deresfriamento de luminescência é disposto no alojamento entrea primeira perna e a segunda perna.

9. Sistema, de acordo com a reivindicação 7,CARACTERIZADO pelo fato de que o conjunto de medição de gásde resfriamento de luminescência inclui uma película de de-tecção em comunicação com o fluxo de gás no conduto.

10. Sistema, de acordo com a reivindicação 9,CARACTERIZADO pelo fato de que a película de detecção é dis-posta sobre o adaptador de passagem de ar.