[发明专利]用于确定物质在流体中的浓度的设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于确定至少一种物质在流体中的浓度的设备(或布置或者装置)。

背景技术

在许多情况下必需能确定和监控物质在流体中的浓度，例如，这样一种情况是麻醉，其中在不同的化合物和混合物中向病人的呼吸循环系统施用五种不同的麻醉剂气体。在那种情况下，将各种气体的浓度，即剂量，保持在严格的控制下是极度重要的。

法国专利文件FR2677120(Bussotti)披露了一种用于测量光度光谱学的设备，其中通过使用光导纤维对远程的样本执行测量。根据Bussotti的设备，来自灯的光穿过截光器，截光器由带有多个缝隙的马达驱动转盘构成，所述缝隙控制光进入两个光导纤维的端部。两个光导纤维分别照亮一参考样本和一测试样本。例如通过使用镜子，将输出光线重新结合到单个光导纤维中，以便将输出光线传送到测量单元。尽管FR2677120中描述的设备可能在许多方面都是有效的，但测量原理明显不同于本发明的测量原理，在这里将在下面对本发明进行更详细的描述。Bussotti的设备还需要照亮单独的参考样本。根据本发明的设备，不需要这种参考样本，而是根据优选实施例，以有效的方式将参考测量装置集成在设备的光学器件内。

还能在不牺牲设备的高功能性和高测量精度的情况下，特别是在使用光导纤维的情况下，以低成本制造本发明的设备。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于确定至少一种物质在流体中的浓度的改进设备，例如用于确定特定气体在气体混合物中的浓度。

本发明目的由如独立权利要求所述的设备来实现，优选实施例在从属权利要求中阐明。

附图说明

将在下面参考附图更详细地描述本发明，其中：

图1是本发明的设备(或布置或者装置)的第一实施例的示意图；

图2a-d表示图1的实施例的不同点的光脉冲；

图3是本发明的设备(或布置或者装置)的第二实施例的示意图；和

图4a-d表示图3的实施例的不同点的光脉冲。

具体实施方式

图1是本发明的用于确定至少一种物质在流体中的浓度的设备(或装置)的第一实施例的示意图。

在图1的实施例中，流体是一种气体混合物，该气体混合物包括三种不同的已知气体，这些气体的浓度将被确定。应当理解，本发明并不局限于仅仅确定气体的浓度，而是能够应用于包括液体的任何流体。还应当理解，本发明决不局限于确定三种已知气体的浓度，而是能够确定包含在气体混合物中任意数量的气体的浓度。自然，对于结合图3描述的本发明实施例也是如此。

在图1中，流体，即气体混合物，位于测量池(或测量计)1中，例如贯流分析池(或流动池)，但应当理解，流体不必局限于位于测量池中，而是流体也可以存在于自由空间中。根据本发明，测量池也可以是中空纤维。

在图1的实施例中，由脉冲发生器3控制光源2以产生初级光脉冲，光源2可以是宽带光源，例如超级发光LED。脉冲发生器3将被理解为适合于从光源产生初级光脉冲的任何脉冲发生装置。本领域技术人员能容易地在已知的脉冲发生装置之间进行选择以便实现上述目的。从而，例如可以将脉冲发生装置结合到光源中或使其与光源构成一整体。

在一波长间隔内产生初级光脉冲，在本实施例中，该波长间隔包括三个不同的预定波长λ₁、λ₂和λ₃，已知这三个不同的预定波长会被气体混合物中相应的已知气体吸收。在图2a中示出了由光源2发出的一个这种初级光脉冲。

如果例如为了能检测大量的不同物质，需要一个以上波长间隔内的初级光脉冲，则应当理解，可以使用能在一个以上的波长间隔内产生初级光脉冲的光源。作为选择，也可以使用许多不同的光源。

根据本发明，在图1的实施例中，光源2经由光导纤维4和例如在图1中由两个箭头表示的纤维光学循环器或纤维光耦合器与光脉冲分裂器5的输入端子连接起来。

图1的实施例中的光脉冲分裂器5包括三个纤维布拉格(Bragg)光栅6、7、8，每个纤维布拉格光栅都具有预定的反射波长，所述预定的反射波长与由光源2产生的初级光脉冲的相应波长λ₁、λ₂和λ₃相对应。低反射终端(未示出)端接在光脉冲分裂器5上。光脉冲分裂器5将初级光脉冲分裂成预定数量的次级光脉冲，从而次级光脉冲与预定波长相对应，——在图1的实施例中，将初级光脉冲分裂成三个次级光脉冲——次级光脉冲在时间和波长上被分开。