[发明专利]碳同位素分析仪

说明书

本发明涉及一种具有权利要求1前序部分特征的碳同位素分析仪。

已知一些以非扩散式红外分光学原理为基础的呼气分析仪。这些分析仪器配备有为工业应用研制的用于确定气体和蒸汽内各种成分浓度的分光计。但是为了应用于确定呼气中的^13/12CO₂则必须改进这些仪器。与之相关的改造(恒温、试样入口等)会对仪器的工作可靠性带来不良影响，这对于例如在临床领域在日常实践中例行的使用是严重的缺点。此外这些分析仪器的特点是，试样入口和试样计量的控制必须与数据采集分开进行。

因此本发明的目的是，创造一种尤其在临床领域适用于实际的常规工作的呼气分析仪，它保证可靠操作、高的测量精度以及经济、紧凑的结构形式。

按本发明此目的通过权利要求1特征部分所述特征达到。

按权利要求1所述的碳同位素分析仪，通过将所有的功能元件布置在仪器内，保证是一种紧凑和耐用的结构形式。在这种情况下所有的操作部分，例如试样入口接管，一目了然地布置在仪器的操作侧。通过将与试样检查系统连接的试样入口系统组合在气体处理系统内，不仅保证了仪器的操作既方便又可靠，而且通过特殊的测量气体导引可以将试样体积降低到700ml并可达到高的试样通过量为40个试样/小时。通过连续评估和检查试样计量和借助数字式I/O单元检验试样状况、通过测量数据采集和在分光计中进行测量数据检查以及借助总线接口控制和交换所有的信息，在明确地分配各模块的计划任务的情况下保证分析仪的统一控制。仪器的这种明确的模块式编制，对于识别故障及其排除业已证实是特别有利的。它允许连续地内部诊断仪器状况并有助于将维护工作量降到最低程度。

业已证实特别有利的是按权利要求2所述令非扩散式红外分光计配备有带自己的微控制器的测量模块以及配备有一个优化测量过程的恒温器，借助于它们可使测量数据达到极高的精度和稳定性。除了恒温外，气密地封闭整个光学系统防止外界空气中CO₂含量的干扰，是在呼气测量过程中达到测量数据采集和测量数据检查方面高的精度要求的重要基础。此外，通过具有自己的用于控制、测量数据采集和数据通信的微控制器的测量模块这种紧凑的结构形式，获得高度的机电稳定性。

按权利要求3在气体处理系统内组合一个计量与循环装置和一个冲洗与贫氮水煤气装置的这种气体处理系统结构，可以由外界空气产生贫氮水煤气和循环导引试验气体。在这种情况下组合在计量和循环装置中的试样入口系统的结构，保证在由呼气袋测量时不可避免的外来气体容积降到最低程度。这一优点通过按权利要求4所述的试样入口系统的结构获得，据此，呼气袋的连接软管直接装在阀的接管上。

令试样入口系统与试样检查系统连接也是特别有利的。此试样检查系统判定是否有一个试样放在其中一个试样入口并防止使用者误操作。

按权利要求4、5和6的试样入口的结构和将计量与循环装置及冲洗与贫氮水煤气装置组合在气体处理系统内，也保证在测量模块的测量极限范围内能自由选择CO₂浓度。这通过改变测量气体计量达到，其中通过循环导引测量气体获得在量杯内的浓度平衡。

碳同位素分析仪另一个突出的优点通过安装按权利要求8的标准化CAN总线获得。这种由汽车技术已知并由于其抗干扰能力业已证明可靠的CAN总线系统，保证统一控制分析仪器，在这种情况下碳同位素分析仪的内部控制和与内部PC设备的通信按权利要求9所述通过双线线路实现。它的系统宽度的故障识别和发出故障信号得以保证，因为CAN网络连续地以适用于此CAN网络的数据工作。此外，CAN总线的特点在于其高度的灵活性。因为信息定向地进行数据传输，所以随时可以扩展此分析系统，无需改变整体结构。因此也随时能保证按权利要求7扩展I/O单元和按权利要求4扩展试样入口系统的数量。

应强调指出此专门为此呼气分析和数据评估与显示以及为监控仪器各部分功能故障而研制的操作软件。此专门研制的并适应于分析仪器的技术结构及工作方式的软件程序，作为已知的WINDOWS界面的应用进行工作。此程序的特点在于对用户可靠的屏面指导以及测量结果及由此获得的参数一目了然的显示。通过共用的用户界面能方便地到达在使用按本发明的碳同位素分析仪时例行动作所用的全部操作要素，诸如记录试样数据、起动测量以及用测量曲线显示和记录结果。此外连续地监控系统参数如压力和温度，并报告使用过程中可能发生的故障。通过在操作软件中调整少量的系统参数可方便地使分析仪器适应于不同的计划任务。尤其在应用于医学诊断领域的情况下，连续地监控分析仪器各模件的功能故障带来突出的优点。