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WO2024083892A1 - Strahlungsemissionsbauteil zur temperaturkompensierten optischen erfassung eines sauerstoffgehalts eines fluids - Google Patents

Strahlungsemissionsbauteil zur temperaturkompensierten optischen erfassung eines sauerstoffgehalts eines fluids Download PDF

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WO2024083892A1
WO2024083892A1 PCT/EP2023/078946 EP2023078946W WO2024083892A1 WO 2024083892 A1 WO2024083892 A1 WO 2024083892A1 EP 2023078946 W EP2023078946 W EP 2023078946W WO 2024083892 A1 WO2024083892 A1 WO 2024083892A1
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WO
WIPO (PCT)
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radiation
luminophore
emission component
contact surface
base body
Prior art date
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PCT/EP2023/078946
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English (en)
French (fr)
Inventor
Eva-Maria GRETHER
Philipp Baur
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hamilton Medical AG
Original Assignee
Hamilton Medical AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Hamilton Medical AG filed Critical Hamilton Medical AG
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Definitions

  • Radiation emission component for temperature-compensated optical detection of the oxygen content of a fluid
  • the present invention relates to a radiation-emitting component for temperature-compensated optical detection of an oxygen content of a fluid, wherein the radiation-emitting component comprises a contact surface wettable by the fluid and a coupling surface different from the contact surface for coupling to a radiation-sensitive sensor arrangement.
  • the radiation-emitting component has a region containing a luminophore.
  • a luminophore in the region containing the luminophore can be excited by irradiation with a first electromagnetic radiation of a first wavelength to emit a second electromagnetic radiation of a second wavelength different from the first wavelength.
  • the excited emission behavior of the luminophore in the region containing the luminophore depends on an oxygen partial pressure in a fluid contacting the contact surface.
  • the luminophore can be reached by oxygen in a first section of the contact surface. Its emission of excited radiation can be extinguished by contact of the luminophore with oxygen molecules in a manner known per se.
  • the radiation-emitting component further comprises a temperature-detecting region that emits infrared radiation.
  • the temperature-detecting region is offset relative to the luminophore-containing region in a reference direction along the contact surface.
  • the radiation emission component has, in the section in which the temperature detection area is arranged, a base body with a recess extending towards the contact surface.
  • the recess is covered by a base comprising a base layer body.
  • a surface of the base layer body facing away from the recess forms a second section of the contact surface that is different from the first section.
  • Such a radiation emission component is known as a layered body from WO 2018/- 166847 A1.
  • the base layered body is preferably made of thermally highly conductive metal, in particular aluminum.
  • the known base layered body made of metal foil is glued to the front side of the base body on the side facing the measuring fluid during operation in such a way that it covers a recess that passes through the base body.
  • the metal foil, i.e. the base layered body can be coated with a black lacquer on its side facing the recess in order to achieve a higher emissivity in the relevant wavelength range than would be the case with the bare metal surface.
  • Such radiation emission components are preferably arranged to measure the oxygen content of respiratory gas in ventilation lines of ventilation devices for artificial ventilation of patients, for example in a measuring cuvette through which respiratory gas flows, which can be coupled to a radiation-sensitive sensor arrangement for radiation exchange.
  • the measuring fluid is then a measuring gas, namely the respiratory gas.
  • the known "quenching" of the luminophore used by the radiation emission component to detect the oxygen content in the respiratory gas of a ventilated patient depends on the temperature of the luminophore in addition to the oxygen partial pressure of the respiratory gas.
  • the temperature detection area is arranged with the specified spatial offset from the luminophore-containing area, the infrared radiation emitted by the area is a measure of its temperature.
  • the temperature of the bottom or the temperature of the free surface pointing towards the recess is Surface of the base approximately equal to the temperature of the luminophore in the luminophore-containing area. Due to the base, which covers the recess, the recess is designed like a blind hole.
  • a temperature corresponding sufficiently precisely to the temperature of the luminophore can be detected spatially away from the luminophore, so that the two radiation detections, once in the luminophore-containing area and once again in the temperature detection area, do not interfere with each other.
  • the manufacture of the known radiation emission component is complex, since the metal foil, possibly after coating, has to be glued to the base body of the temperature detection area, which is usually made of plastic.
  • This bonding process is not only laborious in its process due to the application of adhesive and positioning of the components to be bonded together relative to one another, trouble-free curing of the adhesive, etc., but also requires the use of specially adapted adhesives, since aluminum foils in particular cannot be bonded easily.
  • Either metal foils require pretreatment, for example by applying a primer as an adhesion promoter layer, or a special adhesive must be selected which can permanently bond a metal foil to the base body.
  • the base body and the bottom layer body each comprise plastic material, wherein the base body and the bottom layer body are connected to one another in one piece by means of their respective plastic materials.
  • the one-piece connection is clearly a particularly secure connection.
  • plastic material generally has a lower thermal conductivity than the metal foil known from the state of the art.
  • this disadvantage of the base can be compensated for by making the base sufficiently thin between its contact surface that can be wetted by the measuring fluid and its free surface opposite the recess that emits infrared radiation.
  • the contact surface of the radiation emitting component is wettable by fluid, which basically indicates that the contact surface of the radiation emitting component is an exposed surface thereof. This ensures wettability by the measuring fluid to be detected.
  • the coupling surface of the radiation-emitting component is also an exposed surface. It is spatially arranged or formed at a different location than the contact surface and is therefore different from the contact surface.
  • the coupling surface is an exposed surface of the base body opposite the contact surface along a path or axis of the depth of the recess. In this case, the recess extends like a blind hole from a surface of the base body opposite the contact surface, which is usually free, to the contact surface.
  • the coupling surface serves to couple the radiation-sensing element. sitive sensor arrangement.
  • the first electromagnetic radiation for radiative excitation of the luminophore in the luminophore-containing region can preferably be introduced into the base body through the coupling surface.
  • the second electromagnetic radiation emitted by the luminophore also preferably exits the base body through the coupling surface.
  • infrared radiation emanating from the coupling surface is detected by an infrared sensor of the radiation-sensitive sensor arrangement.
  • the infrared radiation emitted from the bottom of the recess in the temperature detection area is emitted in a different direction than the second electromagnetic radiation in the luminophore-containing area, i.e. for the coupling surface to have differently oriented areas in the luminophore-containing area and in the temperature detection area.
  • the coupling surface of the radiation emission component is uniformly oriented across the luminophore-containing area and the temperature detection area, on the one hand to form the coupling surface with the smallest possible surface area and/or installation space requirement and on the other hand to facilitate coupling of the radiation-sensitive sensor arrangement.
  • the plastic material of the base body and the plastic material of the base layer body are fused together in some areas.
  • This first possible embodiment allows a great deal of design freedom in the design of the base layer body in particular, but requires an additional work step in the production of the radiation emission component with the joining process for fusing the base body and the base layer body.
  • the base body and the base layer body can be formed monolithically from the same plastic material in one piece.
  • the base layer body manufactured in one piece with the base body can be manufactured without difficulty with a thickness in the range of between 200 pm and 300 pm.
  • a so-called injection-compression molding process can be used for thicknesses in the range of 100 pm to 200 pm, in which a blank close to the final shape is first injection-molded and the base area of the recess and thus the base layer body is reshaped in a second molding process while still in the injection mold using a slider used as an embossing stamp.
  • the layer thicknesses that can be achieved by injection molding alone or by injection-compression molding depend on the respective process and the plastic material used. In the thickness range of 80 to 120 pm, depending on the plastic material to be molded, there is certainly a certain choice of producing the base area in one piece with the base body using one or the other process. This one-piece, monolithic production of the base body and base layer body achieves the most permanent and firmest connection between the bodies mentioned.
  • the base layer body is preferably made of 100% plastic material.
  • the plastic material can be plastic filled with a filling material, such as particles and/or fibers, in order to increase its strength, such as tensile strength and bending strength.
  • the filling material can, but does not have to, consist of plastic or include plastic.
  • the plastic material can alternatively be unfilled plastic, which is advantageous in terms of spatial The most homogeneous material properties of the temperature detection section are preferred.
  • an optically transparent base layer body can be achieved using an unfilled plastic, which is generally not possible with filled plastic.
  • the plastic is preferably a thermoplastic, regardless of whether it is used as a matrix plastic of a filled plastic material or as an unfilled plastic.
  • the bottom layer body can be designed as a plastic film, particularly if it is manufactured separately from the base body and is joined to it in one piece by a welding process.
  • the plastic film can be formed from several layers, in particular plastic material layers.
  • the plastic film can thus have a temperature information layer with a particularly advantageously low degree of transmission in the infrared wavelength range relevant for the planned infrared temperature measurement.
  • the temperature information layer can have an external connecting layer on its side facing the base body or the recess, which can be particularly well melted into the plastic of the base body, in particular by welding or sealing.
  • the connecting layer can be thinner than the temperature information layer.
  • the bottom layer body forms the above-mentioned second section of the contact surface and thus an exposed surface facing away from the recess in the base body in order to form the temperature detection area as simply as possible, a surface of the temperature information layer can form the second section of the contact surface.
  • the first and second sections of the contact surface are arranged offset from one another in a reference direction along the contact surface, for example in the longitudinal direction of the radiation-emitting component.
  • the first and second sections of the contact surface can additionally or alternatively be arranged offset relative to one another in the reference direction parallel to the contact surface.
  • the soil layer body preferably comprises only one type of Plastic.
  • This type of plastic can be styrene, polyester, polyolefin, etc., to name just a few examples.
  • the base body also preferably comprises only one type of plastic. As a rule, different plastics of the same type are compatible with each other and can be joined together in one piece by melting.
  • the base layer body and preferably also the base body, particularly preferably comprises only one plastic.
  • This plastic is preferably the same plastic for both components consisting of the base body and the base layer body, particularly in the case of a one-piece monolithic design.
  • This plastic is preferably the plastic methyl methacrylate acrylonitrile butadiene styrene (MABS), which has already proven itself in applications for medical devices.
  • the base layer body is particularly preferably a single-layer body with only a single layer, such as is available from injection molding or injection compression molding.
  • a separate base layer body for example designed as a film, can also be a single-layer body.
  • the base layer body in addition to the simplification achieved by using preferably only a single plastic, there is also further simplification achieved by forming the base layer body in only a single layer.
  • this does not exclude the possibility of subsequently applying one or more coatings to the soil layer body, for example in order to adapt the emission behaviour and/or the absorption behaviour of the soil to the planned application of detecting the emitted infrared radiation.
  • a coating subsequently applied viscously to a previously produced soil layer body and then cured and/or dried is part of the soil, but not part of the soil layer body.
  • the bottom layer body is preferably thinner than the base body surrounding the recess.
  • the bottom layer body or the base of the temperature detection area can have a thickness in the range of 50 pm to 300 pm.
  • the base body is at least 500 pm, preferably at least 1 mm, particularly preferably several millimeters thick to provide sufficient rigidity and strength.
  • the thickness of the radiation emitting component in the temperature detection area is preferably measured along the direction of the depth extension of the recess.
  • the section of the coupling surface through which the first electromagnetic radiation is introduced into the base body and/or the second electromagnetic radiation exits therefrom forms a first section of the coupling surface.
  • the first electromagnetic radiation is introduced and the second electromagnetic radiation, but no infrared radiation, is detected at this first section of the coupling surface.
  • the exposed surface of the base facing the recess and opposite the second section of the contact surface forms a second section of the coupling surface.
  • the second section of the coupling surface is arranged offset in a direction along the coupling surface, in particular parallel to the coupling surface, relative to the first section of the coupling surface in order to avoid mutual interference in the detection of infrared radiation on the one hand and in the emission of the first electromagnetic radiation and the detection of the second electromagnetic radiation on the other hand.
  • At the second section of the coupling surface preferably only the infrared radiation emitted by the second section is detected, but no radiation to or from the luminophore-containing area.
  • the second section of the coupling surface is offset in a direction in the direction of the depth of the recess relative to the first section of the coupling surface.
  • the direction of the depth extension of the recess corresponds to the thickness direction of the base body.
  • the coupling surface and the contact surface are parallel to one another.
  • the first sections of the contact surface and the coupling surface are opposite one another in the thickness direction of the base body.
  • the second sections of the contact surface and the coupling surface are opposite one another in the thickness direction of the base body, in particular the bottom of the recess.
  • the second section of the coupling surface is also arranged offset in the reference direction relative to the first section of the coupling surface.
  • a plastic material of the bottom layer body that is advantageous for temperature detection by infrared radiation emission preferably has a transmittance of not more than 20% for infrared radiation in a wavelength range from 5500 nm to 14000 nm.
  • the entire thickness range of the bottom layer body between its opposite outer surfaces is formed from the plastic material with the low transmittance of 20% or less.
  • the plastic material of the base layer body has a transmittance of no more than 5% for infrared radiation in the wavelength range.
  • the above-mentioned plastic MABS has the advantageously low transmittance of no more than 5% in the wavelength range. This ensures that it is not infrared radiation emitted by the measuring gas or measuring fluid beyond the contact surface that reaches an infrared sensor, but infrared radiation actually emitted by the base layer body. In this way, incorrect measurements can be avoided in which the temperature of the measuring fluid takes the place of the temperature of the base layer body or the second section of the coupling surface.
  • the plastic material of the base layer body can directly form the surface of the base facing the recess.
  • the surface of an injection-molded or injection-compressed base layer body or a film surface of a base layer body designed as a film can form the surface facing the recess or the second section of the coupling surface.
  • an additional coating to adapt the radiation behavior of the soil to the measurement conditions is advantageously not required.
  • the base layer body can have a coating on its surface facing away from the contact surface and/or on its surface facing the contact surface or forming a section of the contact surface.
  • a coating is required, its arrangement on the surface facing away from the contact surface is preferred, since this points directly to an infrared sensor arranged on the side of the coupling surface and can preferably only be opposite this with an air gap in between.
  • This coating is preferably subsequently applied to the base layer body.
  • the coating is preferably selected such that the base has an absorption level of at least 95% and/or an emission level of at least 95% in the direction of the recess in the wavelength range from 5500 nm to 14000 nm.
  • the coating is preferably made of a material which has an absorption level of at least 95% and/or an emission level of at least 95%.
  • Such a coating is available, for example, as a deep black coating from ACM COATINGS GmbH, Rudelsburgpromenade 20c, in 06628 Naumburg - Bad Kosen (DE).
  • the temperature detection area in particular the soil, particularly preferably the soil layer body, is preferably free of luminophore.
  • the radiation emission component can have a luminophore base body.
  • the luminophore base body can carry an oxygen-permeable film.
  • a first surface of the film preferably forms the first section of the contact surface of the radiation emission component.
  • the luminophore is also preferably arranged between a second surface of the semi-permeable film, which is opposite the first surface, and the luminophore base body.
  • the luminophore is basically accessible to oxygen to extinguish the excited radiation, but is nevertheless protected from the influence of the measuring fluid wetting the contact surface.
  • the luminophore is basically a surface of the luminophore base body, it is preferred for manufacturing reasons if the luminophore is arranged in the film or on the surface of the film facing the luminophore base body.
  • One material for producing an oxygen-permeable film that can serve as a substrate for a luminophore layer is, for example, polyvinylidene fluoride.
  • the luminophore itself forms the first section of the contact surface and is directly wettable by the measuring fluid.
  • this design is not preferred.
  • the surface of the oxygen-permeable film forming the first section of the contact surface can be arranged flush with the second section of the contact surface.
  • the surface of the oxygen-permeable film forming the first section of the contact surface can be offset in the direction of the depth extension, and thus preferably also in the thickness direction of the luminophore base body, with respect to the second section of the contact surface, by an amount approximately equal to the thickness of the film.
  • the thickness of a luminophore layer carried by the oxygen-permeable film can also contribute to the amount of the offset.
  • the luminophore base body preferably has a transmittance of at least 80% for radiation in a first wavelength range from 450 to 480 nm and in a second wavelength range from 730 to 1100 nm. Preferably of at least 90%, particularly preferably of at least 95%.
  • the above-mentioned plastic MABS also has the desired high transmittances in the latter wavelength ranges.
  • the luminophore base body is therefore preferably made of MABS.
  • the base body of the temperature detection area and the luminophore base body can be considered to produce the base body of the temperature detection area and the luminophore base body separately and to join or assemble them to form a base body of the radiation emission component.
  • the base body and the luminophore base body are formed in one piece and monolithically as a radiation emission component base body.
  • the base body and the luminophore base body each form a section of this radiation emission component base body.
  • the section of the base body and the section of the luminophore base body are preferably arranged offset from one another in the reference direction.
  • both the luminophore base body and the base layer body can preferably be made from the thermoplastic MABS and since the base body of the temperature detection area and the base layer body are more preferably made integrally connected to one another, the base body of the temperature detection area is preferably also made from MABS. Consequently, in a particularly preferred embodiment, the radiation emission component base body and the base layer body integrally connected to it are made from MABS, even more preferably by injection molding or injection compression molding.
  • the reference direction is preferably the longitudinal direction of the radiation-emitting component.
  • the radiation-emitting component has its largest dimension among the Cartesian coordinate directions mentioned and thus offers sufficient space for the formation of the temperature detection area on the one hand and the luminophore-containing area on the other side by side.
  • the present invention relates in an advantageous development to a measuring cuvette with a radiation emission component as described and developed above.
  • the measuring cuvette has a gas space with a receiving volume for receiving a measuring gas as the measuring fluid.
  • the contact surface forms a wall of the gas space which delimits the receiving volume and is exposed to the receiving volume.
  • at least a section of the coupling surface is located towards the outside environment of the Measuring cuvette.
  • the first and second regions of the coupling surface on the measuring cuvette preferably point in identical directions.
  • at least the first region of the coupling surface is flat.
  • the second region of the coupling surface is preferably flat and particularly preferably parallel to the first region of the coupling surface, although due to the recess it is arranged offset relative to the first region in the direction of the depth of the recess.
  • At least one boundary wall of the gas space has a window that is permeable to radiation in the infrared wavelength range.
  • the proportion of carbon dioxide in the breathing gas can thus be determined using infrared spectroscopy based on the absorption behavior of carbon dioxide in the breathing gas.
  • the at least one boundary wall with the IR-permeable window is a different boundary wall than the wall or contact surface formed by the radiation-emitting component.
  • the boundary wall having the IR-permeable window has a surface normal on its inner surface wetted by the measuring gas, which forms an angle of 80 to 100°, preferably 90°, with the surface normal of the contact surface.
  • the measuring cuvette is designed to irradiate the gas space with infrared radiation in order to measure the carbon dioxide content of the measuring gas, so that two boundary walls opposite each other across the gas space each have a window made of material permeable to radiation in the infrared wavelength range.
  • the gas space is filled with the measuring gas and that the measuring gas is measured after filling.
  • the preferred application of the measuring cuvette is the measuring of respiratory gas as the measuring gas, namely during its supply to the patient and/or its discharge from the patient.
  • the gas space can therefore preferably be flowed through by measuring gas along one flow direction, preferably along two opposite flow directions.
  • the measuring cuvette preferably forms part of a ventilation line in order to supply inspiratory breathing gas to a patient and to remove expiratory breathing gas.
  • the radiation emission component can therefore be located in the flow direction between two connection formations, each of the connection formations being designed to connect a line carrying measuring gas.
  • the measuring cuvette is not limited to applications in ventilation lines, although this is preferred.
  • the present invention relates to a sensor device comprising a measuring cuvette as described and developed above, and further comprising a radiation-sensitive sensor arrangement with a sensor housing.
  • the sensor housing accommodates at least: a radiation source for emitting the first electromagnetic radiation, a first radiation sensor for detecting the second electromagnetic radiation and at least one infrared sensor for detecting infrared radiation in a wavelength range for which the bottom of the temperature detection area has a transmittance of no more than 20%, preferably no more than 10%, particularly preferably no more than 5%.
  • the sensor housing which can preferably be reused for subsequent measuring tasks after completion of a measuring task, can be detachably attached to a section of the measuring cuvette having the radiation emission component.
  • the sensor housing can preferably be pushed astride the section of the measuring cuvette having the radiation emission component and can be removed from it.
  • the sensor housing can also preferably be secured to the measuring cuvette in the coupled state by means of an overridable catch or a detachable lock.
  • Fig. 1 is a longitudinal sectional view through a first embodiment of a radiation emitting component of the present application
  • Fig. 2 is a perspective view of a second embodiment of a radiation emitting device of the present application
  • Fig. 3 is a perspective view of a measuring cuvette with a radiation emission component of the present application
  • Fig. 4 is a front view of the measuring cuvette of Fig. 3 against the longitudinal direction L,
  • Fig. 5 is a cross-sectional view of the measuring cuvette of Figures 3 and 4, wherein the offset cutting plane oriented orthogonally to the longitudinal direction L runs through the gas space of the measuring cuvette and through the recess in the temperature detection area of the radiation emission component,
  • Fig. 6 is a perspective view of a radiation-sensitive sensor arrangement for detachable coupling with the measuring cuvette of Figures 3 to 5, and
  • Fig. 7 is a bottom view of the radiation-sensitive sensor arrangement of Figure 6.
  • a first embodiment of a radiation emission component according to the invention is generally designated 10.
  • the radiation emission component 10 comprises a radiation emission component base body 12 made of MABS and manufactured in one piece by injection molding.
  • a Cartesian coordinate system consisting of pairs of mutually orthogonal coordinate directions: longitudinal direction L, width direction B and thickness direction D, is indicated in the figures showing a radiation-emitting component in order to make clear the respective orientation of the radiation-emitting component in the figure in question.
  • the radiation emission component 10 has a luminophore-containing region 14 and a temperature detection region 16, which are arranged offset relative to one another in the longitudinal direction L as a reference direction.
  • the radiation emission component 10 has a contact surface 18 that can be wetted by a fluid to be measured, in particular gas, during operation of the radiation emission component 10.
  • a section of the contact surface 18 located in the luminophore-containing region 14 forms a first section 20 of the contact surface 18.
  • a section of the contact surface 18 located in the temperature detection region 16 forms a second section 22 of the contact surface 18.
  • the radiation-emitting component 10 Arranged at a distance from the contact surface 18 in the thickness direction D or opposite thereto, the radiation-emitting component 10 has a coupling surface 24 which serves for the temporary detachable coupling with a radiation-sensitive sensor arrangement (see, for example, the radiation-sensitive sensor arrangement 80 in Figures 6 and 7) in order to transmit radiation information from the radiation-emitting component 10 to the radiation-sensitive sensor arrangement and to transmit an excitation radiation, which is referred to in the introduction to the description as first electromagnetic radiation, to the luminophore in the luminophore-containing region 14 in order to excite it to emit a second electromagnetic radiation whose wavelength is different from that of the excitation radiation.
  • a radiation-sensitive sensor arrangement see, for example, the radiation-sensitive sensor arrangement 80 in Figures 6 and 7
  • a section of the coupling surface 24 located in the luminophore-containing region 14 forms a first section 26 of the coupling surface 24 and a section of the coupling surface 24 located in the temperature detection region 16 forms a second section 28 of the coupling surface 24.
  • the luminophore-containing region 14 is defined by the arrangement of the luminophore.
  • An oxygen-permeable film 30 made of polyvinylidene fluoride is integrally connected to a luminophore base body 32 in the luminophore-containing region 14, for example by ultrasonic welding.
  • the luminophore base body 32 forms a section of the radiation emission component base body 12.
  • the luminophore base body 32 is formed by injection molding in one piece and monolithically with a base body 34 of the temperature detection area 16.
  • the base body 34 also forms a section of the radiation emission component base body 12.
  • the film 30 forms the first section 20 of the contact surface 18 with the free surface 31 on its side facing away from the luminophore base body 32 and has a thin layer 36 with the luminophore on its opposite surface 33, indicated by close dotting.
  • the luminophore is thus arranged between the luminophore base body 32 and the film 30 and is protected from external influences.
  • the film 30 made of polyvinylidene fluoride is permeable to oxygen, so that oxygen molecules can reach the luminophore in the layer 36 in the luminophore-containing region 14 via the contact surface 18 or via the first section 20 thereof and can influence its radiation behavior by extinguishing it in a manner known per se.
  • the amount of oxygen molecules reaching the luminophore per unit of time is proportional to the partial pressure of oxygen in the measuring fluid MF wetting the contact surface 18 or the first section 20 thereof.
  • the measuring fluid MF is symbolized in the representation as a point cloud with a thinner point density than that of layer 36.
  • the temperature detection area 16 is characterized by a blind hole-like recess 38.
  • the recess 38 extends from a free surface 25 of the radiation emission component base body 12 or the base body 34, which is opposite the contact surface 25 in the thickness direction D, along an axis 40 of the depth extension to the contact surface 18.
  • the surface 25 forms a common flat surface with the second section 26 of the coupling surface 24.
  • the recess 38 is covered by a base 42, which in the embodiment shown is formed by a base layer body 44 formed in one piece with the base body 34 during injection molding.
  • the base layer body 44 thus formed exclusively from MABS, forms the second section of the contact surface 18 with its free surface 45 facing away from the recess 38 and forms with its opposite free surface 47 pointing towards the recess 38, the second portion of the coupling surface 24.
  • the bottom layer body 44 Due to its construction from MABS, the bottom layer body 44 is virtually impermeable in the wavelength range of 5,500 to 14,000 nm relevant for infrared temperature detection, or has a transmittance of less than 5%. In the embodiment shown, the bottom layer body 44 has a thickness of approximately 200 pm to 240 pm.
  • the base layer body 44 Due to its one-piece, monolithic design together with the base body 34 or with the radiation emission component base body 12, it is arranged on the base body 34 with high strength and is connected to it. In the embodiment shown, detachment of the base layer body 44 from the base body 34 is only conceivable by deliberate destruction of the temperature detection area 16 of the radiation emission component 10. This requires a considerable amount of force, which significantly exceeds the forces that occur during normal operation. At the same time, the base layer body 44 can be manufactured very advantageously in a single operation together with the base body 34 and the radiation emission component base body 12.
  • the film 30 has a similar thickness to the base layer body 44 and, as a plastic, has a similar heat capacity and a similar thermal conductivity, so that when the contact surface 18 is wetted with measuring fluid, the luminophore layer 36 on the surface 33 of the film 30 opposite the first section 20 of the contact surface 18 and the second section 28 of the coupling surface 24 have approximately the same temperature. This applies advantageously both in the quasi-stationary state and in a transient view, for example when the temperature of the measuring fluid changes at the contact surface 18 and the measuring fluid transfers this temperature change to the contact surface 18.
  • the first section 20 and the second section 22 of the contact surface 18 are not only offset from one another in the longitudinal direction L as a possible reference direction, but also in a direction parallel to the contact surface 18.
  • Reference direction RD wherein the reference direction RD in the illustrated embodiment has its largest dimensional component in the longitudinal direction L.
  • a recess 46 is formed in the luminophore base body 32, in which the film 30 is preferably received such that the first section 20 and the second section 22 of the contact surface 18 are arranged flush and lie in a common plane.
  • the surface 27 of the radiation emission base body 12 facing the measuring fluid MF has a jump in the transition to the recess 46.
  • Figure 2 shows a perspective view of a second embodiment of a radiation-emitting component according to the invention.
  • Components and component sections that are identical and have the same function as in the first embodiment shown in Figure 1 are provided with the same reference numerals in Figure 2, but increased by the number 100.
  • the film 130 with the luminophore layer 136 is attached to the flat, crack- and kink-free surface 127 of the radiation emission component base body 112 by ultrasonic welding.
  • the surface 127 in the region of the temperature detection region 116 forms part of the second section 122 of the contact surface 118.
  • the first section 120 of the contact surface 118 is offset with respect to the second section 122 by the thickness of the film 130 and by the essentially negligible thickness of the luminophore layer 136 in the thickness direction D, i.e. in the direction of the axis 140 of the depth extension of the recess 138.
  • a measuring cuvette 50 with the radiation emission component 10 is shown in perspective. Instead of the radiation emission component 10, which is chosen merely as an example, the measuring cuvette 50 could also have the radiation emission component 110.
  • the measuring cuvette comprises a cuvette housing 52, of which the radiation emission component 10 forms a part.
  • the remaining cuvette housing 54 without the radiation emission component 10 is also made predominantly or completely from MABS by weight and is preferably manufactured using an injection molding process.
  • the IR-permeable windows 72 and 74 and their frame parts 77 and 78 are also preferably manufactured using an injection molding process. Because the materials are identical, the part of the remaining cuvette housing 54 produced using injection molding can simply be molded onto the radiation emission component 10 to form the cuvette housing 52 without any further joining measures.
  • the cuvette housing 52 can be flowed through bidirectionally along the flow path 56, which is preferably designed to be straight in the example shown.
  • the cuvette housing 52 is designed for use in a ventilation line. It has a distal connection formation 58 and a proximal connection formation 60, to each of which further sections of the ventilation line can be connected. In the intended installation position, a ventilation line section connected to the proximal connection formation 60 leads to the ventilated patient and a ventilation line section connected to the distal connection formation 58 leads to the ventilation device.
  • a coupling section 62 with a coupling formation 64 is formed, which can be detachably coupled to the radiation-sensitive sensor arrangement 80 shown in Figures 6 and 7.
  • the radiation-sensitive sensor arrangement 80 can be pushed astride the coupling section 62 along the arrow K1 and pulled off the coupling section 62 in the opposite direction along the arrow K2.
  • a coupling structure 66 tapering from the proximal to the distal end on the lower side of the coupling section 62 in the direction of the arrow K1 prevents coupling of an incorrectly oriented sensor arrangement 80 and also allows a releasable locking of the sensor arrangement 80 to the coupling section 62.
  • the distal connection formation 58 ends at a wall 59 which is oriented substantially orthogonally to the flow path 56 and which separates the connection formation 58 from the coupling section 62.
  • the coupling section 62 ends in a wall 61, from which the proximal connection formation 60 extends away from the coupling section 62.
  • the radiation emission component 10 forms a ceiling section of the coupling section 62.
  • Side walls 68 and 70 oriented transversely, preferably orthogonally, to the ceiling section each have a side window 72 or 74 that is permeable to infrared radiation in order to be able to shine infrared radiation through a gas space 76 located inside the coupling section 62.
  • the observer of Figure 4 looks along the flow path 56 from the distal longitudinal end of the measuring cuvette 50 into the gas space 76 of the same.
  • the gas space 76 has a receiving volume 76a in which the measuring gas MF can be received, also as a flowing measuring gas MF.
  • Figure 5 shows a cross section through the measuring cuvette 50 along a bent cutting plane, with a first plane section which extends orthogonally to the flow path 56 in the area of the radiation emission component 10 through its recess 38, and with a second plane section parallel to the first, which extends from the second section 22 of the contact surface through the centers of the circular side windows 72 and 74.
  • the viewer of Figure 5 looks from the cutting surface in the direction of the distal connection formation 58.
  • the side windows 72 and 74 are connected to frames 77 and 78, respectively, which are integrally formed with the rest of the cuvette housing 54 by injection molding.
  • the contact surface 18 of the radiation emission component 10 forms a wall of the gas space 76, which limits its receiving volume 76a at the top.
  • Figures 6 and 7 show a radiation-sensitive sensor arrangement 80 that can be detachably coupled to the measuring cuvette 50, more precisely to its coupling section 62.
  • Figure 6 shows a perspective view of the sensor arrangement 80
  • Figure 7 shows a bottom view of the same.
  • the sensor arrangement 80 comprises a sensor housing 82 with a through-opening 84 surrounded by the sensor housing 82 on three sides, in which the coupling formation 62 of the measuring cuvette 50 is located when the sensor arrangement 80 is coupled to the measuring cuvette 50.
  • an electrical line 85 is connected to the sensor housing 82, which electrical line 85 supplies electrical functional units accommodated in the sensor housing 82 with electrical current and also delivers control signals to the functional units and transmits detection signals from the functional units to a higher-level control device or evaluation device.
  • a sensor unit 86 cooperating with the luminophore-containing region 14 of the radiation emission component 10 of the measuring cuvette 50 can be seen as such a functional unit.
  • This sensor unit 86 comprises a radiation source 86a, which is designed to emit a first electromagnetic radiation as excitation radiation.
  • the sensor unit 86 further comprises a radiation sensor 86b, which is designed to detect an excited second electromagnetic radiation emitted by the luminophore-containing region 14 in response to this excitation.
  • an infrared sensor 88 which is designed to detect infrared radiation emitted by the second section 28 of the coupling surface 24.
  • the sensor unit 86 and the infrared sensor are accommodated in a housing section 87 bridging the through-opening and, when coupled to the measuring cuvette 50, are located directly opposite the coupling surface 24 of the radiation emission component 10.
  • an infrared radiation source 92 is accommodated as a third such functional unit, which emits infrared radiation across the width of the through-opening 84 to the sensor housing area 94 opposite the sensor housing area 90 and located on the other side of the through-opening 84, where a second infrared sensor 96 is accommodated as a fourth such functional unit.
  • the second infrared sensor 96 detects the infrared radiation emitted by the infrared radiation source 92 after passing through the two side windows 72 and 74 and through the gas space 76. This enables an infrared spectroscopic quantitative detection of the carbon dioxide content of a gas flowing through the gas space 76.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Strahlungsemissionsbauteil (10) zur temperatur-kompensierten optischen Erfassung eines Sauerstoffgehalts eines Fluids (MF), wobei das Strahlungsemissionsbauteil (10) eine von dem Fluid (MF) benetzbare Kontaktfläche (18) und eine von der Kontaktfläche (18) verschiedene Kopplungsfläche (24) umfasst, wobei das Strahlungsemissionsbauteil (10) einen luminophorhaltigen Bereich (14) aufweist, wobei der Luminophor in einem ersten Abschnitt (20) der Kontaktfläche (18) zu dessen Ablöschung von Sauerstoff erreichbar ist, wobei das Strahlungsemissionsbauteil (10) Temperatur-Erfassungsbereich (16) aufweist, welcher relativ zum luminophorhaltigen Bereich (14) längs der Kontaktfläche (18) versetzt angeordnet ist, und wobei das Strahlungsemissionsbauteil (10) in dem Temperatur-Erfassungsbereich (16) einen Grundkörper (34) mit einer sich zur Kontaktfläche (18) hin erstreckenden Ausnehmung (38) aufweist, wobei die Ausnehmung (38) durch einen einen Bodenschichtkörper (44; 144) umfassenden Boden (42) bedeckt ist, wobei eine von der Ausnehmung (38) wegweisende Oberfläche des Bodenschichtkörpers (44) einen zweiten Abschnitt (22) der Kontaktfläche (18) bildet. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Grundkörper (34) und der Bodenschichtkörper (44) jeweils Kunststoffmaterial umfassen, wobei der Grundkörper (34) und der Bodenschichtkörper (44) mittels ihrer jeweiligen Kunststoffmaterialien einstückig miteinander verbunden sind.

Description

Strahlungsemissionsbauteil zur temperaturkompensierten optischen Erfassung eines Sauerstoffgehalts eines Fluids
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Strahlungsemissionsbauteil zur temperaturkompensierten optischen Erfassung eines Sauerstoffgehalts eines Fluids, wobei das Strahlungsemissionsbauteil eine von dem Fluid benetzbare Kontaktfläche und eine von der Kontaktfläche verschiedene Kopplungsfläche zur Kopplung mit einer strahlungssensitiven Sensoranordnung umfasst.
Das Strahlungsemissionsbauteil weist einen luminophorhaltigen Bereich auf. Typischerweise ist ein Luminophor im luminophorhaltigen Bereich durch Bestrahlung mit einer ersten elektromagnetischen Strahlung einer ersten Wellenlänge zur Abstrahlung einer zweiten elektromagnetischen Strahlung einer von der ersten Wellenlänge verschiedenen zweiten Wellenlänge anregbar. Das angeregte Abstrahlverhalten des Luminophors im luminophorhaltigen Bereich ist abhängig von einem Sauerstoffpartialdruck in einem die Kontaktfläche kontaktierenden Fluid. Der Luminophor ist in einem ersten Abschnitt der Kontaktfläche von Sauerstoff erreichbar. Seine Emission von angeregter Strahlung ist durch Kontakt des Luminophors mit Sauerstoffmolekülen in an sich bekannter Weise ablöschbar.
Das Strahlungsemissionsbauteil weist darüber hinaus einen Infrarotstrahlung emittierenden Temperatur-Erfassungsbereich auf. Der Temperatur-Erfassungsbereich ist relativ zum luminophorhaltigen Bereich in einer Bezugsrichtung längs der Kontaktfläche versetzt angeordnet.
Das Strahlungsemissionsbauteil weist in dem Abschnitt, in welchem der Temperatur- Erfassungsbereich angeordnet ist, einen Grundkörper mit einer sich zur Kontaktfläche hin erstreckenden Ausnehmung auf. Die Ausnehmung ist durch einen einen Bodenschichtkörper umfassenden Boden bedeckt. Eine von der Ausnehmung wegweisende Oberfläche des Bodenschichtkörpers bildet einen vom ersten Abschnitt verschiedenen zweiten Abschnitt der Kontaktfläche. Ein solches Strahlungsemissionsbauteil ist als Schichtkörper aus der WO 2018/- 166847 A1 bekannt. Bei dem bekannten Strahlungsemissionsbauteil ist der Bodenschichtkörper bevorzugt aus thermisch gut leitendem Metall, insbesondere aus Aluminium gebildet. Der bekannte Bodenschichtkörper aus Metallfolie wird auf der im Betrieb dem Messfluid zugewandten Seite des Grundkörpers auf dessen Stirnseite derart aufgeklebt, dass es eine den Grundkörper durchsetzende Ausnehmung bedeckt. Die Metallfolie, also der Bodenschichtkörper, kann auf ihrer bzw. seiner zur Ausnehmung hinweisenden Seite mit einem schwarzen Lack beschichtet sein, um einen höheren Emissionsgrad im relevanten Wellenlängenbereich zu erzielen als dies mit der blanken Metalloberfläche der Fall wäre.
Derartige Strahlungsemissionsbauteile werden bevorzugt zur Messung des Sauerstoffgehalts von Atemgas in Beatmungsleitungen von Beatmungsvorrichtungen zur künstlichen Beatmung von Patienten angeordnet, beispielsweise in einer von Atemgas durchströmten Messküvette, welche mit einer strahlungssensitiven Sensoranordnung zum Strahlungsaustausch koppelbar ist. Das Messfluid ist dann ein Messgas, nämlich das Atemgas.
Das vom Strahlungsemissionsbauteil zur Erfassung des Sauerstoffgehalts im Atemgas eines beatmeten Patienten verwendete an sich bekannte "Quenching" des Luminophors ist über den Sauerstoffpartialdruck des Atemgases hinaus von der Temperatur des Luminophors abhängig. Um die vom luminophorhaltigen Bereich abgestrahlte zweite elektromagnetische Strahlung hinsichtlich des unvermeidlichen Temperatureinflusses kompensiert auswerten und auf einen möglichst korrekten Sauerstoffgehalt im Atemgas schließen zu können, ist mit dem angegebenen räumlichen Versatz vom luminophorhaltigen Bereich der Temperatur-Erfassungsbereich angeordnet, dessen emittierte Infrarotstrahlung ein Maß für dessen Temperatur ist. Durch die Ausnehmung und die verhältnismäßig dünne Ausbildung des Bodens der Ausnehmung, im Stand der Technik gebildet durch die gewünschtenfalls beschichtete Metallfolie, ist die Temperatur des Bodens bzw. die Temperatur der zur Ausnehmung hinweisenden freien Oberfläche des Bodens etwa gleich der Temperatur des Luminophors im luminophorhaltigen Bereich. Aufgrund des Bodens, welche die Ausnehmung bedeckt, ist die Ausnehmung sacklochartig ausgebildet.
Somit kann zur Temperaturkompensation des erfassten Quenching-Effekts eine der Temperatur des Luminophors ausreichend genau entsprechende Temperatur räumlich entfernt vom Luminophor erfasst werden, sodass sich die beiden Strahlungserfassungen einmal im luminophorhaltigen Bereich und ein weiteres Mal im Temperatur- Erfassungsbereich gegenseitig nicht stören.
Die oben gemachten Angaben zum Einsatzbereich und zur Wirkungsweise des Strahlungsemissionsbauteils und seiner Bereiche: luminophorhaltiger Bereich und Temperatur-Erfassungsbereich, gelten für das Strahlungsemissionsbauteil des Stands der Technik ebenso wie für das vorliegend vorgestellte erfindungsgemäße Strahlungsemissionsbauteil.
Allerdings ist die Herstellung des bekannten Strahlungsemissionsbauteils aufwendig, da die Metallfolie, gegebenenfalls nach einer Beschichtung, auf den üblicherweise aus Kunststoff gebildeten Grundkörper des Temperatur-Erfassungsbereichs aufgeklebt werden muss. Dieser Klebevorgang ist nicht nur in seinem Ablauf umständlich durch Kleberauftrag und Positionierung der miteinander zu verkleben Bauteile relativ zueinander, durch störungsfreies Aushärten des Klebers usw., sondern erfordert auch die Verwendung besonders angepasster Klebstoffe, da insbesondere Aluminiumfolien nicht ohne weiteres klebbar sind. Entweder erfordern Metallfolien eine Vorbehandlung, etwa durch Auftrag eines Primers als Haftvermittlerschicht, oder es ist ein Spezialkleber auszuwählen, welcher eine dauerhafte Verklebung einer Metallfolie mit dem Grundkörper zu leisten vermag. Eine Ablösung der Metallfolie vom Grundkörper auf der Kontaktseite ist gerade bei Beatmungsanwendungen nicht hinnehmbar, da dann die gelöste Metallfolie durch den Atemgasstrom zum Patienten hin mitgerissen werden kann. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein ohne Genauigkeitsverlust arbeitendes Strahlungsemissionsbauteil bereitzustellen, welches mit großer Betriebssicherheit betrieben werden kann und welches dennoch einfach herzustellen ist.
Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung an einem Strahlungsemissionsbauteil der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Grundkörper und der Bodenschichtkörper jeweils Kunststoffmaterial umfassen, wobei der Grundkörper und der Bodenschichtkörper mittels ihrer jeweiligen Kunststoffmatenalien einstückig miteinander verbunden sind. Die einstückige Verbindung ist erkennbar eine besonders sichere Verbindung. Hierfür ist es notwendig, den Bodenschichtkörper und den Grundkörper jeweils mit Kunststoffmatenal auszubilden, um die einstückige stoffliche Verbindung durch die beiden Kunststoffmaterialien bereitstellen zu können.
Erkennbar hat Kunststoffmaterial in der Regel eine geringere Wärmeleitfähigkeit als die aus dem Stand der Technik bekannte Metallfolie. Dieser Nachteil des Bodens kann jedoch durch ausreichend dünne Ausbildung des Bodens zwischen seiner vom Messfluid benetzbaren Kontaktfläche und seiner entgegengesetzten zur Ausnehmung hin Infrarotstrahlung abstrahlenden freien Oberfläche ausgeglichen werden.
Die Kontaktfläche des Strahlungsemissionsbauteils ist von Fluid benetzbar, was grundsätzlich anzeigt, dass die Kontaktfläche des Strahlungsemissionsbauteils eine freiliegende Oberfläche desselben ist. Dies gewährt die Benetzbarkeit durch das zu erfassende Messfluid.
Die Kopplungsfläche des Strahlungsemissionsbauteils ist ebenfalls eine freiliegende Oberfläche. Sie ist räumlich an einem anderen Ort angeordnet bzw. ausgebildet als die Kontaktfläche und ist deshalb von der Kontaktfläche verschieden. Bevorzugt liegt die Kopplungsfläche als freiliegende Oberfläche des Grundkörpers der Kontaktfläche längs einer Bahn bzw. Achse der Tiefenerstreckung der Ausnehmung gegenüber. In diesem Falle erstreckt sich die Ausnehmung sacklochartig ausgehend von einer der Kontaktfläche gegenüberliegenden, in der Regel freien, Oberfläche des Grundkörpers zur Kontaktfläche hin. Die Kopplungsfläche dient der Ankopplung der strahlungssen- sitiven Sensoranordnung. Durch die Kopplungsfläche ist bevorzugt die erste elektromagnetische Strahlung zur Strahlungsanregung des Luminophors im luminophorhaltigen Bereich in den Grundkörper einleitbar. Ebenso bevorzugt tritt die vom Luminophor abgestrahlte zweite elektromagnetische Strahlung durch die Kopplungsfläche aus dem Grundkörper aus. Außerdem wird von der Kopplungsfläche ausgehende Infrarotstrahlung von einem Infrarotsensor der strahlungssensitiven Sensoranordnung erfasst.
Grundsätzlich ist möglich, dass die vom Boden der Ausnehmung im Temperatur-Erfassungsbereich emittierte Infrarotstrahlung in eine andere Richtung abgestrahlt wird als die zweite elektromagnetische Strahlung im luminophorhaltigen Bereich, dass also die Kopplungsfläche unterschiedlich orientierte Bereiche im luminophorhaltigen Bereich und im Temperatur-Erfassungsbereich aufweist. Bevorzugt ist die Kopplungsfläche des Strahlungsemissionsbauteils über den luminophorhaltigen Bereich und den Temperatur-Erfassungsbereich einheitlich orientiert, um einerseits die Kopplungsfläche mit möglichst geringem Flächeninhalt oder/und Bauraumbedarf auszubilden und um andererseits eine Ankopplung der strahlungssensitiven Sensoranordnung zu erleichtern.
Gemäß einer ersten möglichen Ausführungsform des Strahlungsemissionsbauteils kann vorgesehen sein, dass das Kunststoffmaterial des Grundkörpers und das Kunststoffmaterial des Bodenschichtkörpers miteinander bereichsweise verschmolzen sind. Dies ermöglicht eine gesonderte Herstellung des Grundkörpers einerseits und des Bodenschichtkörpers andererseits mit ausreichend kompatiblen Kunststoffmatenalien, sodass diese durch Schweißverfahren, wie beispielsweise Ultraschallschweißen oder Spiegelschweißen, um nur zwei mögliche Beispiele zu nennen, miteinander unmittelbar und ohne Vermittlung von Klebstoff verschmolzen werden können. Diese erste mögliche Ausführungsform gestattet eine große konstruktive Freiheit in der Ausgestaltung insbesondere des Bodenschichtkörpers, erfordert jedoch mit dem Fügevorgang zum Verschmelzen von Grundkörper und Bodenschichtkörper einen zusätzlichen Arbeitsgang bei der Herstellung des Strahlungsemissionsbauteils. Gemäß einer zweiten möglichen Ausführungsform können der Grundkörper und der Bodenschichtkörper aus demselben Kunststoffmatenal einstückig-monolithisch gebildet sein. Wenngleich eine spanende Herstellung des Temperatur-Erfassungsbereichs durch spanende Materialabnahme im Bereich der Ausnehmung unter Belassung des Bodens aus einem Vollmaterial grundsätzlich denkbar ist, ist eine solche spanende Herstellung wegen der langen Herstellungsdauer und der notwendigen zeitraubenden Spannvorgänge in Vorbereitung der spanenden Materialabnahme nicht bevorzugt. Stärker bevorzugt ist eine einstückige Herstellung von Grundkörper, Ausnehmung und Boden durch ein urformendes Verfahren, wie etwa Gießen oder besonders bevorzugt Spritzgießen. Nach derzeitigen Erkenntnissen kann der einstückig mit dem Grundkörper hergestellte Bodenschichtkörper mit einer Dicke im Bereich von zwischen 200 pm bis 300 pm Dicke ohne Schwierigkeiten hergestellt werden. Sind kleinere Dicken des Bodenschichtkörpers erforderlich, so kann für Dicken im Bereich von 100 pm bis 200 pm ein sogenanntes Spritzprägeverfahren angewendet werden, bei welchem zunächst ein endformnaher Rohling spritzgegossen wird und noch in der Spritzgussform mit einem als Prägestempel verwendeten Schieber der Bodenbereich der Ausnehmung und damit der Bodenschichtkörper in einem zweiten Formgebungsverfahren nachgeformt wird. Die erzielbaren Schichtdicken durch Spritzgießen alleine oder durch Spritzprägen hängen von der jeweiligen Prozessführung ab und vom jeweils verwendeten Kunststoffmaterial. Sicherlich existiert im Dickenbereich von 80 bis 120 pm abhängig vom urzuformenden Kunststoffmaterial eine gewisse Auswahlmöglichkeit, den Bodenbereich durch das eine oder durch das andere Verfahren einstückig mit dem Grundkörper herzustellen. Diese einstückig-monolithische Herstellung von Grundkörper und Bodenschichtkörper erzielt die dauerhafteste und festeste Verbindung zwischen den genannten Körpern.
Um sicherzugehen, dass der Bodenschichtkörper auf die eine oder andere Art und Weise einstückig mit dem Grundkörper verbindbar ist, ist der Bodenschichtkörper bevorzugt zu 100 % aus Kunststoffmaterial gebildet. Das Kunststoffmaterial kann mit einem Füllmaterial, etwa Partikeln oder/und Fasern, gefüllter Kunststoff sein, um dessen Festigkeit, wie Zugfestigkeit und Biegefestigkeit, zu erhöhen. Das Füllmaterial kann dabei, muss aber nicht, aus Kunststoff bestehen oder Kunststoff umfassen. Das Kunststoffmaterial kann alternativ ungefüllter Kunststoff sein, was hinsichtlich räumlich möglichst homogener Materialeigenschaften des Temperatur-Erfassungsabschnitts bevorzugt ist. Außerdem ist durch einen ungefüllten Kunststoff ein optisch transparenter Bodenschichtkörper erzielbar, was mit gefülltem Kunststoff in der Regel nicht möglich ist. Zur einfachen Herstellung der einstückigen Verbindung ist der Kunststoff unabhängig davon, ob er als Matrixkunststoff eines gefüllten Kunststoffmaterials oder als ungefüllter Kunststoff verwendet wird, bevorzugt thermoplastischer Kunststoff.
Der Bodenschichtkörper kann insbesondere dann, wenn er gesondert vom Grundkörper hergestellt ist und mit diesem durch ein Schweißverfahren einstückig gefügt wird, als Kunststofffolie ausgebildet sein. Die Kunststofffolie kann aus mehreren Schichten, insbesondere Kunststoffmaterialschichten, gebildet sein. So kann die Kunststofffolie eine Temperaturinformationsschicht mit einem besonders vorteilhaft niedrigen Transmissionsgrad in dem für die geplante Infrarot-Temperaturmessung relevanten infraroten Wellenlängenbereich aufweisen. Weiterhin kann die Temperaturinformationsschicht auf ihrer zum Grundkörper bzw. zur Ausnehmung hinweisenden Seite eine außenliegende Verbindungsschicht aufweisen, welche sich besonders gut mit dem Kunststoff des Grundkörpers schmelzend, insbesondere durch Schweißen oder Siegeln, verbinden lässt. Die Verbindungsschicht kann dabei dünner sein als die Temperaturinformationsschicht. Da der Bodenschichtkörper zur möglichst einfachen Ausbildung des Temperatur-Erfassungsbereichs den oben genannten zweiten Abschnitt der Kontaktfläche und damit eine von der Ausnehmung im Grundkörper abgewandte freiliegende Oberfläche ausbildet, kann eine Oberfläche der Temperaturinformationsschicht den zweiten Abschnitt der Kontaktfläche bilden.
Der erste und der zweite Abschnitt der Kontaktfläche sind zur Vermeidung wechselseitiger unerwünschter Einflüsse der jeweiligen relevanten Strahlungen in einer Bezugsrichtung längs der Kontaktfläche zueinander versetzt angeordnet, etwa in der Längsrichtung des Strahlungsemissionsbauteils. Optional können der erste und der zweite Abschnitt der Kontaktfläche zusätzlich oder alternativ in der Bezugsrichtung parallel zur Kontaktfläche relativ zueinander versetzt angeordnet sein.
Zur Erzielung einer möglichst einfachen Herstellbarkeit und Herstellung des Temperatur-Erfassungsbereichs umfasst der Bodenschichtkörper bevorzugt nur eine Art von Kunststoff. Diese Art von Kunststoff kann beispielsweise Styrol, Polyester, Polyolefin etc. sein, um nur einige Beispiele zu nennen. Bevorzugt umfasst auch der Grundkörper nur eine Art von Kunststoff. In der Regel sind unterschiedliche Kunststoffe derselben Art miteinander kompatibel und können durch Verschmelzen einstückig miteinander verbunden werden.
Wenngleich unterschiedliche Kunststoffe ein und derselben Art von Kunststoff, wie beispielsweise Polyethylen und Polypropylen als Polyolefine, miteinander kompatibel sind, umfasst der Bodenschichtkörper, und bevorzugt auch der Grundkörper, besonders bevorzugt nur einen Kunststoff. Dieser Kunststoff ist insbesondere bei der einstückig-monolithischen Ausbildung für beide Bauteile aus Grundkörper und Bodenschichtkörper bevorzugt derselbe Kunststoff. Dieser Kunststoff ist bevorzugt der in Anwendungen für medizinische Geräte bereits bewährte Kunststoff Methylmethacrylat- Acrylnitril-Butadien-Styrol (MABS). Besonders bevorzugt ist der Bodenschichtkörper ein Ein-Schicht-Körper mit nur einer einzigen Schicht, wie er etwa beim Spritzgießen oder Spritzprägen erhältlich ist. Auch ein gesonderter, etwa als Folie ausgebildeter Bodenschichtkörper kann ein Ein-Schicht-Körper sein. So kommt zur Vereinfachung durch Verwendung bevorzugt nur eines einzigen Kunststoffs die weitere Vereinfachung durch Ausbildung des Bodenschichtkörpers in nur einer einzigen Schicht hinzu. Dies schließt allerdings nicht aus, dass auf den Bodenschichtkörper nachträglich eine oder mehrere Beschichtungen aufgetragen werden, etwa um das Emissionsverhalten oder/und das Absorptionsverhalten des Bodens an die geplante Anwendung der Erfassung der emittierten Infrarotstrahlung anzupassen.
In der Nomenklatur der vorliegenden Anmeldung ist eine nachträglich auf einem vorab hergestellten Bodenschichtkörper viskos aufgetragene und anschließend ausgehärtete oder/und getrocknete Beschichtung zwar Teil des Bodens, jedoch nicht Teil des Bodenschichtkörpers.
Um einerseits eine schnelle Anpassung der Temperatur des Bodenschichtkörpers an die Temperatur des Luminophors im luminophorhaltigen Bereich bei sich ändernder Temperatur des die Kontaktfläche benetzenden Messfluids sicherstellen zu können und um andererseits eine ausreichend stabile Ausbildung des Temperatur-Erfassungsbereichs gewährleisten zu können, ist bevorzugt der Bodenschichtkörper dünner ausgebildet als der die Ausnehmung umgebende Grundkörper. Der Bodenschichtkörper bzw. der Boden des Temperatur-Erfassungsbereichs können eine Dicke im Bereich von 50 pm bis 300 pm aufweisen. Der Grundkörper ist zur Bereitstellung von ausreichender Steifigkeit und Festigkeit wenigstens 500 pm, bevorzugt wenigstens 1 mm, besonders bevorzugt mehrere Millimeter dick.
Die Dicke des Strahlungsemissionsbauteils im Temperatur-Erfassungsbereich wird bevorzugt gemessen längs der Richtung der Tiefenerstreckung der Ausnehmung.
Bevorzugt bildet der Abschnitt der Kopplungsfläche, durch welchen die erste elektromagnetische Strahlung in den Grundkörper eingeleitet wird oder/und die zweite elektromagnetische Strahlung aus diesem austritt, einen ersten Abschnitt der Kopplungsfläche. An diesem ersten Abschnitt der Kopplungsfläche werden bevorzugt nur die erste elektromagnetische Strahlung eingeleitet und die zweite elektromagnetische Strahlung, jedoch keine Infrarotstrahlung erfasst.
Die zur Ausnehmung hinweisende, dem zweiten Abschnitt der Kontaktfläche entgegengesetzte freiliegende Oberfläche des Bodens bildet einen zweiten Abschnitt der Kopplungsfläche. Der zweite Abschnitt der Kopplungsfläche ist zur Vermeidung von gegenseitigen Störungen in der Erfassung von Infrarotstrahlung einerseits und in der Emission der ersten elektromagnetischen Strahlung sowie der Erfassung der zweiten elektromagnetischen Strahlung andererseits in einer Richtung längs der Kopplungsfläche, insbesondere parallel zur Kopplungsfläche, relativ zum ersten Abschnitt der Kopplungsfläche versetzt angeordnet. Am zweiten Abschnitt der Kopplungsfläche wird bevorzugt nur die vom zweiten Abschnitt abgestrahlte Infrarotstrahlung erfasst, jedoch keine Strahlung zum oder vom luminophorhaltigen Bereich.
Wegen der Ausbildung der Ausnehmung ist der zweite Abschnitt der Kopplungsfläche in einer Richtung in Richtung der Tiefenerstreckung der Ausnehmung relativ zum ersten Abschnitt der Kopplungsfläche versetzt angeordnet. Wie oben bereits ausgeführt wurde, entspricht die Richtung der Tiefenerstreckung der Ausnehmung der Dickenrichtung des Grundkörpers. Bevorzugt sind die Kopplungsfläche und die Kontaktfläche zueinander parallel. Bevorzugt liegen die ersten Abschnitte der Kontakt- und der Kopplungsfläche einander in Dickenrichtung des Grundkörpers gegenüber. Zusätzlich oder alternativ liegen die zweiten Abschnitte der Kontakt- und der Kopplungsfläche einander in Dickenrichtung des Grundkörpers, insbesondere des Bodens der Ausnehmung, gegenüber. Weiter bevorzugt ist auch der zweite Abschnitt der Kopplungsfläche in der Bezugsrichtung relativ zum ersten Abschnitt der Kopplungsfläche versetzt angeordnet.
Ein für die Temperaturerfassung durch Infrarotstrahlungsemission vorteilhaftes Kunststoffmaterial des Bodenschichtkörpers weist bevorzugt für Infrarotstrahlung in einem Wellenlängenbereich von 5500 nm bis 14000 nm einen Transmissionsgrad von nicht mehr als 20 % auf. Bevorzugt ist der gesamte Dickenbereich des Bodenschichtkörpers zwischen seinen entgegengesetzten äußeren Oberflächen aus dem Kunststoffmaterial mit dem geringen Transmissionsgrad von 20 % oder weniger gebildet.
Noch stärker bevorzugt weist das Kunststoffmaterial des Bodenschichtkörpers für Infrarotstrahlung in dem Wellenlängenbereich einen Transmissionsgrad von nicht mehr als 5 % auf. Der oben genannte Kunststoff MABS weist in dem Wellenlängenbereich den vorteilhaft geringen Transmissionsgrad von nicht mehr als 5 % auf. Dadurch kann sichergestellt werden, dass nicht etwa vom Messgas bzw. Messfluid jenseits der Kontaktfläche emittierte Infrarotstrahlung einen Infrarotsensor erreicht, sondern tatsächlich vom Bodenschichtkörper emittierte Infrarotstrahlung. So können Fehlmessungen vermieden werden, in welchen die Temperatur des Messfluids an die Stelle der Temperatur des Bodenschichtkörpers bzw. des zweiten Abschnitts der Kopplungsfläche tritt. Aufgrund des vorteilhaft niedrigen Transmissionsgrads von nicht mehr als 5 % kann das Kunststoffmaterial des Bodenschichtkörpers unmittelbar die zur Ausnehmung weisende Oberfläche des Bodens bilden. Somit kann die Oberfläche eines spritzgegossenen oder spritzgeprägten Bodenschichtkörpers oder eine Folienoberfläche eines als Folie ausgebildeten Bodenschichtkörpers die zur Ausnehmung weisende Oberfläche bzw. den zweiten Abschnitt der Kopplungsfläche bilden. Eine zusätzliche Beschichtung zur Anpassung des Strahlungsverhaltens des Bodens an die messtechnischen Rahmenbedingungen ist in diesem Falle vorteilhaft nicht erforderlich. Ist der Transmissionsgrad des Kunststoffs des Bodenschichtkörpers im relevanten Wellenlängenbereich allerdings zu hoch, kann der Bodenschichtkörper auf seiner von der Kontaktfläche abgewandten Oberfläche oder/und auf seiner der Kontaktfläche zugewandten bzw. einen Abschnitt der Kontaktfläche bildenden Oberfläche eine Beschichtung tragen. Falls eine Beschichtung erforderlich ist, ist deren Anordnung auf der von der Kontaktfläche abgewandten Oberfläche bevorzugt, da diese unmittelbar zu einem auf Seiten der Kopplungsfläche angeordneten Infrarotsensor hinweist und diesem bevorzugt nur unter Zwischenanordnung eines Luftspalts gegenüberliegen kann. Diese Beschichtung ist bevorzugt nachträglich auf den Bodenschichtkörper aufgetragen. Die Beschichtung ist bevorzugt derart gewählt, dass der Boden in Richtung zur Ausnehmung hin in dem Wellenlängenbereich von 5500 nm bis 14000 nm einen Absorptionsgrad von wenigstens 95 % oder/und einen Emissionsgrad von wenigstens 95 % aufweist. Bevorzugt ist die Beschichtung aus einem Material gebildet, welches einen Absorptionsgrad von wenigstens 95 % oder/und einen Emissionsgrad von wenigstens 95 % aufweist. Eine solche Beschichtung ist beispielsweise als tiefschwarze Beschichtung von der Firma ACM COATINGS GmbH, Rudelsburgpromenade 20c, in 06628 Naumburg - Bad Kosen (DE) erhältlich.
Zur Vermeidung von Störungen durch Störstrahlung ist bevorzugt der Temperatur-Erfassungsbereich, insbesondere der Boden, besonders bevorzugt der Bodenschichtkörper frei von Luminophor.
Ebenso wie der Temperatur-Erfassungsbereich kann das Strahlungsemissionsbauteil einen Luminophor-Grundkörper aufweisen. Zur Dotierung des luminophorhaltigen Bereichs des Strahlungsemissionsbauteils kann der Luminophor-Grundkörper eine sauerstoffpermeable Folie tragen. Eine erste Oberfläche der Folie bildet bevorzugt den ersten Abschnitt der Kontaktfläche des Strahlungsemissionsbauteils. Ebenfalls bevorzugt ist zwischen einer der ersten Oberfläche entgegengesetzten zweiten Oberfläche der semipermeablen Folie und dem Luminophor-Grundkörper der Luminophor angeordnet. So ist der Luminophor zwar grundsätzlich für Sauerstoff zum Ablöschen der angeregten Strahlung erreichbar, aber dennoch vor dem Einfluss des die Kontaktfläche benetzenden Messfluids geschützt. Wenngleich der Luminophor grundsätzlich an einer Oberfläche des Luminophor-Grundkörpers angeordnet sein kann, ist es aus fertigungstechnischen Gründen bevorzugt, wenn der Luminophor in der Folie oder auf der zum Luminophor-Grundkörper hinweisenden Oberfläche der Folie angeordnet ist.
Ein Material zur Herstellung einer sauerstoffpermeablen Folie, welche als Substrat für eine Luminophorschicht dienen kann, ist beispielsweise Polyvinylidenfluorid. Es soll jedoch nicht ausgeschlossen sein, dass der Luminophor selbst den ersten Abschnitt der Kontaktfläche bildet und unmittelbar vom Messfluid benetzbar ist. Wegen der Störeinflüsse des Messfluids auf den Luminophor durch mitgeführte Feuchtigkeit und sonstige Verschmutzungen ist diese Ausgestaltung jedoch nicht bevorzugt.
Die den ersten Abschnitt der Kontaktfläche bildende Oberfläche der sauerstoffpermeablen Folie kann bündig mit dem zweiten Abschnitt der Kontaktfläche angeordnet sein. Alternativ kann die den ersten Abschnitt der Kontaktfläche bildende Oberfläche der sauerstoffpermeablen Folie in Richtung der Tiefenerstreckung, und damit vorzugsweise auch in Dickenrichtung des Luminophor-Grundkörpers, bezüglich des zweiten Abschnitts der Kontaktfläche versetzt sein, betragsmäßig etwa um die Dicke der Folie. Zusätzlich kann auch die Dicke einer von der sauerstoffpermeablen Folie getragenen Luminophorschicht zum Betrag des Versatzes beitragen.
Damit die erste elektromagnetische Strahlung zur Anregung des Luminophors durch den Luminophor-Grundkörper hindurch das Luminophor erreichen kann und damit auch die angeregte zweite elektromagnetische Strahlung durch den Luminophor- Grundkörper hindurch die angekoppelte strahlungssensitive Sensoranordnung erreichen kann, weist der Luminophor-Grundkörper bevorzugt für Strahlung in einem ersten Wellenlängenbereich von 450 bis 480 nm und in einem zweiten Wellenlängenbereich von 730 bis 1100 nm jeweils einen Transmissionsgrad von wenigstens 80 % auf. Vorzugsweise von wenigstens 90 %, besonders bevorzugt von wenigstens 95 %. Der oben genannte Kunststoff MABS weist auch in den zuletzt genannten Wellenlängenbereichen die gewünscht hohen Transmissionsgrade auf. Bevorzugt ist daher der Luminophor-Grundkörper aus MABS gebildet. Grundsätzlich kann daran gedacht sein, den Grundkörper des Temperatur-Erfassungsbereichs und den Luminophor-Grundkörper gesondert herzustellen und zu einem Grundkörper des Strahlungsemissionsbauteils zu fügen oder zu montieren. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind dagegen der Grundkörper und der Luminophor-Grundkörper einstückig-monolithisch als ein Strahlungsemissionsbauteil-Grundkörper ausgebildet. Von diesem Strahlungsemissionsbauteil-Grundkörper bilden der Grundkörper und der Luminophor-Grundkörper jeweils einen Abschnitt. Bevorzugt sind der Abschnitt des Grundkörpers und der Abschnitt des Luminophor- Grundkörpers in der Bezugsrichtung zueinander versetzt angeordnet.
Da sowohl der Luminophor-Grundkörper als auch der Bodenschichtkörper bevorzugt aus dem thermoplastischen MABS hergestellt sein können und da weiter bevorzugt der Grundkörper des Temperatur-Erfassungsbereichs und der Bodenschichtkörper einstückig miteinander verbunden hergestellt sein sollen, ist bevorzugt auch der Grundkörper des Temperatur-Erfassungsbereichs aus MABS gebildet. Folglich sind in einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Strahlungsemissionsbauteil- Grundkörper und der einstückig mit diesem verbundene Bodenschichtkörper aus MABS hergestellt, noch stärker bevorzugt durch Spritzgießen oder Spritzprägen.
Die Bezugsrichtung ist in einem kartesischen Koordinatensystem aus Längsrichtung, Breitenrichtung und Dickenrichtung bevorzugt die Längsrichtung des Strahlungsemissionsbauteils. In der Längsrichtung weist das Strahlungsemissionsbauteil seine größte Abmessung unter den genannten kartesischen Koordinatenrichtungen und bietet somit ausreichend Raum zur Ausbildung des Temperatur-Erfassungsbereichs einerseits und des luminophorhaltigen Bereichs andererseits nebeneinander.
Die vorliegende Erfindung betrifft in vorteilhafter Weiterbildung eine Messküvette mit einem Strahlungsemissionsbauteil, wie es oben beschrieben und weitergebildet ist. Die Messküvette weist einen Gasraum mit einem Aufnahmevolumen zur Aufnahme eines Messgases als das Messfluid auf. Die Kontaktfläche bildet eine das Aufnahmevolumen begrenzende und zum Aufnahmevolumen freiliegende Wand des Gasraums. Weiterhin liegt wenigstens ein Abschnitt der Kopplungsfläche zur Außenumgebung der Messküvette hin frei. Bevorzugt weisen zur Erleichterung der Ankopplung einer strahlungssensitiven Sensoranordnung der erste und der zweite Bereich der Kopplungsfläche an der Messküvette in identische Richtungen. Bevorzugt ist wenigstens der erste Bereich der Kopplungsfläche eben. Ebenso ist der zweite Bereich der Kopplungsfläche bevorzugt eben und besonders bevorzugt parallel zum ersten Bereich der Kopplungsfläche, wenngleich er wegen der Ausnehmung relativ zum ersten Bereich in Richtung der Tiefenerstreckung der Ausnehmung versetzt angeordnet ist.
Zur Möglichkeit einer Ermittlung des Kohlendioxidgehalts im Messgas zusätzlich zu der durch das Strahlungsemissionsbauteil geschaffenen Möglichkeit einer temperaturkompensierten Erfassung des Sauerstoffgehalts des Messgases weist wenigstens eine Begrenzungswand des Gasraums ein für Strahlung im Infrarot-Wellenlängenbereich durchlässiges Fenster auf. So kann infrarotspektroskopisch aufgrund des Absorptionsverhaltens von Kohlendioxid im Atemgas dessen Anteil daran ermittelt werden. Bevorzugt ist die wenigstens eine Begrenzungswand mit dem IR-durchlässigen Fenster eine andere Begrenzungswand als die vom Strahlungsemissionsbauteil gebildete Wand bzw. Kontaktfläche. Besonders bevorzugt weist die das IR-durchlässige Fenster aufweisende Begrenzungswand an ihrer vom Messgas benetzten Innenfläche eine Flächennormale auf, welche mit der Flächennormale der Kontaktfläche einen Winkel von 80 bis 100°, vorzugsweise von 90° einschließt. In besonders bevorzugter Weise ist die Messküvette zur Durchstrahlung des Gasraums mit Infrarotstrahlung zur Messung des Kohlendioxidgehalts des Messgases ausgebildet, sodass zwei einander über den Gasraum hinweg gegenüberliegende Begrenzungswände jeweils ein Fenster aus für Strahlung im Infrarot-Wellenlängenbereich durchlässigem Material aufweisen.
Grundsätzlich kann daran gedacht sein, dass der Gasraum mit dem Messgas befüllt und das Messgas nach dem Einfüllen messtechnisch erfasst wird. Die bevorzugte Anwendung der Messküvette liegt jedoch in der messtechnischen Erfassung von Atemgas als dem Messgas, und zwar während dessen Zuführung zum Patienten oder/und dessen Abführung vom Patienten. Bevorzugt ist daher der Gasraum längs einer Durchströmungsrichtung, bevorzugt längs zweier entgegengesetzten Durchströmungsrichtungen, von Messgas durchströmbar. Die Messküvette bildet bevorzugt einen Teil einer Beatmungsleitung, um einem Patienten inspiratorisches Atemgas zuzuführen und exspiratorisches Atemgas abzuführen. Das Strahlungsemissionsbauteil kann daher in einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung in Durchströmungsrichtung zwischen zwei Anschlussformationen gelegen sein, wobei jede der Anschlussformationen zum Anschluss einer Messgas führenden Leitung ausgebildet ist. Ganz grundsätzlich ist die Messküvette nicht auf Anwendungen in Beatmungsleitungen beschränkt, wenngleich dies bevorzugt ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung eine Sensorvorrichtung, umfassend eine Messküvette, wie sie oben beschrieben und weitergebildet ist, und weiter umfassend eine strahlungssensitive Sensoranordnung mit einem Sensorgehäuse. In dem Sensorgehäuse ist wenigstens aufgenommen: eine Strahlungsquelle zur Abstrahlung der ersten elektromagnetischen Strahlung, ein erster Strahlungssensor zur Erfassung der zweiten elektromagnetischen Strahlung und wenigstens ein Infrarot-Sensor zur Erfassung einer Infrarotstrahlung in einem Wellenlängenbereich, für welchen der Boden des Temperatur-Erfassungsbereichs einen Transmissionsgrad von nicht mehr als 20 %, bevorzugt nicht mehr als 10 %, besonders bevorzugt nicht mehr als 5 % aufweist.
Das bevorzugt nach Abschluss von einer Messaufgabe für nachfolgende Messaufgaben wiederverwendbare Sensorgehäuse ist an einem das Strahlungsemissionsbauteil aufweisenden Abschnitt der Messküvette lösbar anbringbar. Bevorzugt ist das Sensorgehäuse rittlings auf den das Strahlungsemissionsbauteil aufweisenden Abschnitt der Messküvette aufschiebbar und von diesem abziehbar. Ebenso bevorzugt ist das Sensorgehäuse an der Messküvette mittels einer überwindbaren Verrastung oder einer lösbaren Verriegelung im angekoppelten Zustand sicherbar.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es stellt dar: Fig. 1 eine Längsschnittansicht durch eine erste Ausführungsform eines Strahlungsemissionsbauteils der vorliegenden Anmeldung,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform eines Strahlungsemissionsbauteils der vorliegenden Anmeldung,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Messküvette mit einem Strahlungsemissionsbauteil der vorliegenden Anmeldung,
Fig. 4 eine Frontalansicht der Messküvette von Fig. 3 entgegen der Längsrichtung L,
Fig. 5 eine Querschnittsansicht der Messküvette der Figuren 3 und 4, wobei die zur Längsrichtung L orthogonal orientierte gekröpfte Schnittebene durch den Gasraum der Messküvette sowie durch die Ausnehmung im Temperatur-Erfassungsbereich des Strahlungsemissionsbauteils verläuft,
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer strahlungssensitiven Sensoranordnung zur lösbaren Kopplung mit der Messküvette der Figuren 3 bis 5, und
Fig. 7 eine Unteransicht der strahlungssensitiven Sensoranordnung von Figur 6.
In Figur 1 ist eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform eines Strahlungsemissionsbauteils allgemein mit 10 bezeichnet. Das Strahlungsemissionsbauteil 10 umfasst einen einstückig durch Spritzgießen hergestellten Strahlungsemissionsbauteil- Grundkörper 12 aus MABS.
Ein kartesisches Koordinatensystem aus paarweise zueinander orthogonalen Koordinatenrichtungen: Längsrichtung L, Breitenrichtung B und Dickenrichtung D, ist in den ein Strahlungsemissionsbauteil zeigenden Figuren angegeben, um die jeweilige Orientierung des Strahlungsemissionsbauteils in der betroffenen Figur deutlich zu machen. Das Strahlungsemissionsbauteil 10 weist einen luminophorhaltigen Bereich 14 und einen Temperatur-Erfassungsbereich 16 auf, welche in Längsrichtung L als einer Bezugsrichtung relativ zueinander versetzt angeordnet sind.
Das Strahlungsemissionsbauteil 10 weist eine im Betrieb des Strahlungsemissionsbauteils 10 von einem zu messenden Fluid, insbesondere Gas, benetzbare Kontaktfläche 18 auf. Dabei bildet ein im luminophorhaltigen Bereich 14 gelegener Abschnitt der Kontaktfläche 18 einen ersten Abschnitt 20 der Kontaktfläche 18. Ein im Temperatur-Erfassungsbereich 16 gelegener Abschnitt der Kontaktfläche 18 bildet einen zweiten Abschnitt 22 der Kontaktfläche 18.
In Dickenrichtung D von der Kontaktfläche 18 mit Abstand angeordnet bzw. dieser gegenüberliegend weist das Strahlungsemissionsbauteil 10 eine Kopplungsfläche 24 auf, welche der vorübergehenden lösbaren Kopplung mit einer strahlungssensitiven Sensoranordnung (siehe beispielsweise die strahlungssensitive Sensoranordnung 80 in den Figuren 6 und 7) dient, um Strahlungsinformation vom Strahlungsemissionsbauteil 10 an die strahlungssensitive Sensoranordnung zu übertragen und eine Anregungsstrahlung, welche in der Beschreibungseinleitung als erste elektromagnetische Strahlung bezeichnet ist, zu dem Luminophor im luminophorhaltigen Bereich 14 zu übertragen, um diesen zur Abstrahlung einer zweiten elektromagnetischen Strahlung anzuregen, deren Wellenlänge von jener der Anregungsstrahlung verschieden ist.
Für die Kopplungsfläche 24 gilt das zur Kontaktfläche 18 Gesagte analog: ein im luminophorhaltigen Bereich 14 gelegener Abschnitt der Kopplungsfläche 24 bildet einen ersten Abschnitt 26 der Kopplungsfläche 24 und ein im Temperatur-Erfassungsbereich 16 gelegener Abschnitt der Kopplungsfläche 24 bildet einen zweiten Abschnitt 28 der Kopplungsfläche 24.
Der luminophorhaltige Bereich 14 ist definiert durch die Anordnung des Luminophors. Eine sauerstoffpermeable Folie 30 aus Polyvinylidenfluorid ist im luminophorhaltigen Bereich 14 mit einem Luminophor-Grundkörper 32, beispielsweise durch Ultraschallschweißen, einstückig verbunden. Der Luminophor-Grundkörper 32 bildet einen Ab- schnitt des Strahlungsemissionsbauteil-Grundkörpers 12. Der Luminophor-Grundkörper 32 ist durch Spritzgießen einstückig-monolithisch mit einem Grundkörper 34 des Temperatur-Erfassungsbereichs 16 ausgebildet. Der Grundkörper 34 bildet ebenfalls einen Abschnitt des Strahlungsemissionsbauteil-Grundkörpers 12.
Die Folie 30 bildet mit der freien Oberfläche 31 auf ihrer vom Luminophor-Grundkörper 32 abgewandten Seite den ersten Abschnitt 20 der Kontaktfläche 18 und trägt auf ihrer entgegengesetzten Oberfläche 33 eine durch enge Punktierung angedeutete dünne Schicht 36 mit dem Luminophor. Der Luminophor ist somit zwischen dem Luminophor- Grundkörper 32 und der Folie 30 angeordnet und vor äußeren Einflüssen geschützt. Die Folie 30 aus Polyvinylidenfluorid ist sauerstoffdurchlässig, sodass Sauerstoffmoleküle über die Kontaktfläche 18 bzw. über den ersten Abschnitt 20 derselben zum Luminophor in der Schicht 36 im luminophorhaltigen Bereich 14 gelangen können und dessen Abstrahlverhalten durch Ablöschung in an sich bekannter Weise beeinflussen können. Die Menge an pro Zeiteinheit zum Luminophor gelangenden Sauerstoffmolekülen ist proportional zum Sauerstoffpartialdruck in dem die Kontaktfläche 18 bzw. den ersten Abschnitt 20 derselben benetzenden Messfluid MF. Das Messfluid MF ist in der Darstellung als Punktewolke mit dünnerer Punktedichte als jene der Schicht 36 symbolisiert.
Der Temperatur-Erfassungsbereich 16 ist gekennzeichnet durch eine sacklochartige Ausnehmung 38. Die Ausnehmung 38 erstreckt sich ausgehend von einer der Kontaktfläche 25 in Dickenrichtung D entgegengesetzten freien Oberfläche 25 des Strahlungsemissionsbauteil-Grundkörpers 12 bzw. des Grundkörpers 34 längs einer Achse 40 der Tiefenerstreckung zur Kontaktfläche 18 hin. Im dargestellten Ausführungsbeispiel bildet die Oberfläche 25 mit dem zweiten Abschnitt 26 der Kopplungsfläche 24 eine gemeinsame ebene Oberfläche.
Die Ausnehmung 38 ist von einem Boden 42 bedeckt, welcher im dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen beim Spritzgießen einstückig mit dem Grundkörper 34 ausgebildeten Bodenschichtkörper 44 gebildet ist. Der somit ausschließlich aus MABS gebildete Bodenschichtkörper 44 bildet mit seiner von der Ausnehmung 38 wegweisenden freien Oberfläche 45 den zweiten Abschnitt der Kontaktfläche 18 und bildet mit seiner entgegengesetzten zur Ausnehmung 38 hinweisenden freien Oberfläche 47 den zweiten Abschnitt der Kopplungsfläche 24.
Der Bodenschichtkörper 44 ist aufgrund seiner Ausbildung aus MABS in dem für die Infrarot-Temperaturerfassung relevanten Wellenlängenbereich von 5.500 bis 14.000 nm quasi undurchlässig bzw. weist einen Transmissionsgrad von weniger als 5 % auf. Der Bodenschichtkörper 44 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Dicke von etwa 200 pm bis 240 pm auf.
Durch seine einstückig-monolithische Ausbildung zusammen mit dem Grundkörper 34 bzw. mit dem Strahlungsemissionsbauteil-Grundkörper 12 ist er hochfest am Grundkörper 34 angeordnet und mit diesem verbunden. Ein Ablösen des Bodenschichtkörpers 44 vom Grundkörper 34 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel nur durch mutwillige Zerstörung des Temperatur-Erfassungsbereichs 16 des Strahlungsemissionsbauteils 10 denkbar. Dies erfordert einen erheblichen Kraftaufwand, welcher die im bestimmungsgemäßen Betrieb auftretenden Kräfte deutlich übersteigt. Gleichzeitig kann der Bodenschichtkörper 44 zusammen mit dem Grundkörper 34 und dem Strahlungsemissionsbauteil-Grundkörper 12 sehr vorteilhaft in einem einzigen Arbeitsgang hergestellt werden.
Die Folie 30 weist eine ähnliche Dicke wie der Bodenschichtkörper 44 auf und weist als Kunststoff eine ähnliche Wärmekapazität und eine ähnliche Wärmeleitfähigkeit auf, sodass dann, wenn die Kontaktfläche 18 mit Messfluid benetzt ist, die Luminophor- Schicht 36 auf der dem ersten Abschnitt 20 der Kontaktfläche 18 entgegengesetzten Oberfläche 33 der Folie 30 und der zweite Abschnitt 28 der Kopplungsfläche 24 in etwa die gleiche Temperatur aufweisen. Dies gilt in vorteilhafter Weise sowohl im quasi stationären Zustand als auch bei transienter Betrachtung, wenn etwa sich die Temperatur des Messfluids an der Kontaktfläche 18 ändert und das Messfluid diese Temperaturänderung an die Kontaktfläche 18 überträgt.
Wie in Figur 1 zu erkennen ist, sind der erste Abschnitt 20 und der zweite Abschnitt 22 der Kontaktfläche 18 nicht nur in Längsrichtung L als einer möglichen Bezugsrichtung zueinander versetzt angeordnet, sondern auch in einer zur Kontaktfläche 18 parallelen Bezugsrichtung RD, wobei die Bezugsrichtung RD im dargestellten Ausführungsbeispiel ihre größte Abmessungskomponente in der Längsrichtung L aufweist.
Im Ausführungsbeispiel von Figur 1 ist im Luminophor-Grundkörper 32 eine Ausnehmung 46 ausgebildet, in welcher die Folie 30 bevorzugt so aufgenommen ist, dass der erste Abschnitt 20 und der zweite Abschnitt 22 der Kontaktfläche 18 bündig angeordnet sind und in einer gemeinsamen Ebene liegen. Die zum Messfluid MF hinweisende Oberfläche 27 des Strahlungsemissions-Grundkörpers 12 weist im Übergang zur Ausnehmung 46 einen Sprung auf.
In Figur 2 ist eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Strahlungsemissionsbauteils in perspektivischer Ansicht dargestellt. Gleiche und funktionsgleiche Bauteile und Bauteilabschnitte wie in der in Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsform sind in Fig. 2 mit gleichen Bezugszeichen versehen, jedoch erhöht um die Zahl 100.
Die in Figur 2 gezeigte zweite Ausführungsform wird nachfolgend nur insoweit beschrieben, als sie sich von der ersten Ausführungsform der Figur 1 unterscheidet, auf deren Beschreibung ansonsten auch zur Erläuterung der zweiten Ausführungsform ausdrücklich verwiesen wird.
Die Folie 130 mit der Luminophorschicht 136 ist in der zweiten Ausführungsform an die eben, sprung- und knickfrei ausgebildete Oberfläche 127 des Strahlungsemissionsbauteil-Grundkörpers 112 durch Ultraschallschweißen angebracht. Die Oberfläche 127 im Bereich des Temperatur-Erfassungsbereichs 116 bildet einen Teil des zweiten Abschnitts 122 der Kontaktfläche 118. Der erste Abschnitt 120 der Kontaktfläche 118 ist bezüglich des zweiten Abschnitts 122 um die Dicke der Folie 130 und um die im Grunde vernachlässigbare Dicke der Luminophorschicht 136 in Dickenrichtung D, also in Richtung der Achse 140 der Tiefenerstreckung der Ausnehmung 138 versetzt. In Figur 3 ist eine Messküvette 50 mit dem Strahlungsemissionsbauteil 10 perspektivisch dargestellt. Anstelle des Strahlungsemissionsbauteils 10, welches lediglich beispielhaft gewählt ist, könnte die Messküvette 50 auch das Strahlungsemissionsbauteil 110 aufweisen.
Die Messküvette umfasst ein Küvettengehäuse 52, von welchem das Strahlungsemissionsbauteil 10 einen Teil bildet. Das übrige Küvettengehäuse 54 ohne Strahlungsemissionsbauteil 10 ist ebenfalls nach Gewichtsanteilen überwiegend oder vollständig aus MABS gebildet und ist bevorzugt im Spritzgussverfahren hergestellt. Auch die IR- durchlässigen Fenster 72 und 74 sowie deren Rahmenteile 77 und 78 sind bevorzugt im Spritzgussverfahren hergestellt. Wegen der Identität der Werkstoffe kann der spritzgusstechnisch erzeugte Teil des übrigen Küvettengehäuses 54 an das Strahlungsemissionsbauteil 10 zur Bildung des Küvettengehäuses 52 ohne weitere Fügemaßnahmen einfach angespritzt werden.
Das Küvettengehäuse 52 ist längs der Durchströmungsbahn 56, welche im dargestellten Beispiel bevorzugt geradlinig ausgebildet ist, bidirektional durchströmbar. Das Küvettengehäuse 52 ist zur Verwendung in einer Beatmungsleitung ausgebildet. Es weist eine distale Anschlussformation 58 und eine proximale Anschlussformation 60 auf, an welche jeweils weitere Abschnitte der Beatmungsleitung angeschlossen werden können. In der vorgesehenen Einbaulage führt ein an die proximale Anschlussformation 60 angeschlossener Beatmungsleitungsabschnitt zum beatmeten Patienten und ein an die distale Anschlussformation 58 angeschlossener Beatmungsleitungsabschnitt führt zur Beatmungsvorrichtung.
Zwischen den beiden Anschlussformationen 58 und 60 längs der Durchströmungsbahn 56 ist ein Kopplungsabschnitt 62 mit einer Kopplungsformation 64 ausgebildet, welche mit der in den Figuren 6 und 7 gezeigten strahlungssensitiven Sensoranordnung 80 lösbar koppelbar ist. Die strahlungssensitive Sensoranordnung 80 kann längs des Pfeils K1 rittlings auf den Kopplungsabschnitt 62 aufgeschoben und in entgegengesetzte Richtung längs des Pfeils K2 vom Kopplungsabschnitt 62 abgezogen werden. Eine sich vom proximalen zum distalen Ende verjüngende Kopplungsstruktur 66 auf der in Richtung des Pfeils K1 endseitigen, unteren Seite des Kopplungsabschnitts 62 verhindert ein Koppeln einer falsch orientierten Sensoranordnung 80 und gestattet außerdem ein lösbares Verrsten der Sensoranordnung 80 am Kopplungsabschnitt 62.
Die distale Anschlussformation 58 endet an einer im Wesentlichen orthogonal zur Durchströmungsbahn 56 orientierten Wand 59, welche die Anschlussformation 58 vom Kopplungsabschnitt 62 trennt. An ihrem proximalen Längsende endet der Kopplungsabschnitt 62 in einer Wand 61 , von welcher ausgehend sich die proximale Anschlussformation 60 vom Kopplungsabschnitt 62 weg erstreckt.
In der dargestellten Ausführungsform bildet das Strahlungsemissionsbauteil 10 einen Deckenabschnitt des Kopplungsabschnitts 62. Quer, bevorzugt orthogonal, zum Deckenabschnitt orientierte Seitenwände 68 und 70 (siehe auch Figur 5) weisen jeweils ein für Infrarotstrahlung durchlässiges Seitenfenster 72 bzw. 74 auf, um einen im Inneren des Kopplungsabschnitts 62 gelegenen durchström baren Gasraum 76 mit Infrarotstrahlung durchstrahlen zu können. Dadurch ist eine infrarotspektroskopische Erfassung des Kohlendioxidgehalts oder grundsätzlich eines anderen Kohlendioxid absorbierenden Gases des im Gasraum 76 strömenden Messgases möglich.
Der Betrachter von Figur 4 blickt längs der Durchströmungsbahn 56 vom distalen Längsende der Messküvette 50 in den Gasraum 76 derselben. Der Gasraum 76 weist ein Aufnahmevolumen 76a auf, in welchem das Messgas MF aufgenommen sein kann, auch als strömendes Messgas MF.
Figur 5 zeigt einen Querschnitt durch die Messküvette 50 längs einer gekröpften Schnittebene, mit einem ersten Ebenenabschnitt, welcher sich orthogonal zur Durchströmungsbahn 56 orientiert im Bereich des Strahlungsemissionsbauteils 10 durch dessen Ausnehmung 38 erstreckt, und mit einem zweiten, zum ersten parallelen Ebenenabschnitt, welcher sich ausgehend vom zweiten Abschnitt 22 der Kontaktfläche durch die Mittelpunkte der kreisförmigen Seitenfenster 72 bzw. 74 erstreckt. Der Betrachter von Figur 5 blickt von der Schnittfläche ausgehend in Richtung zur distalen Anschlussformation 58. Die Seitenfenster 72 bzw. 74 sind mit Rahmen 77 bzw. 78 verbunden, welche mit dem übrigen Küvettengehäuse 54 durch Spritzguss einstückig verbunden sind. Die Kontaktfläche 18 des Strahlungsemissionsbauteils 10 bildet eine Wand des Gasraums 76, welche dessen Aufnahmevolumen 76a nach oben begrenzt.
In den Figuren 6 und 7 ist eine mit der Messküvette 50, genauer mit dessen Kopplungsabschnitt 62 lösbar koppelbare strahlungssensitive Sensoranordnung 80 dargestellt. Figur 6 zeigt eine perspektivische Ansicht der Sensoranordnung 80, Figur 7 eine Unteransicht derselben. Die Sensoranordnung 80 umfasst ein Sensorgehäuse 82 mit einer von drei Seiten vom Sensorgehäuse 82 umgebenen Durchgangsöffnung 84, in welcher sich im mit der Messküvette 50 gekoppelten Zustand der Sensoranordnung 80 die Kopplungsformation 62 der Messküvette 50 befindet.
Auf jener Seite des Sensorgehäuses 82, welche im mit der Messküvette 50 gekoppelten Zustand zur distalen Anschlussformation 58 der Messküvette 50 hinweist, ist eine elektrische Leitung 85 mit dem Sensorgehäuse 82 verbunden, welche im Sensorgehäuse 82 aufgenommene elektrische Funktionseinheiten sowohl mit elektrischem Strom versorgt als auch Steuersignale an die Funktionseinheiten liefert und Erfassungssignale von den Funktionseinheiten zu einer übergeordneten Steuereinrichtung oder Auswerteeinrichtung überträgt.
In der Unteransicht ist erkennbar als eine solche Funktionseinheit eine mit dem luminophorhaltigen Bereich 14 des Strahlungsemissionsbauteils 10 der Messküvette 50 kooperierende Sensoreinheit 86. Diese Sensoreinheit 86 umfasst eine Strahlungsquelle 86a, welche dazu ausgebildet ist, eine erste elektromagnetische Strahlung als Anregungsstrahlung zu emittieren. Die Sensoreinheit 86 umfasst weiter einen Strahlungssensor 86b, welcher dazu ausgebildet ist, eine auf diese Anregung hin vom luminophorhaltigen Bereich 14 emittierte angeregte zweite elektromagnetische Strahlung zu erfassen.
Weiter ist in der Unteransicht erkennbar als eine weitere solche Funktionseinheit ein Infrarotsensor 88, welche dazu ausgebildet ist, vom zweiten Abschnitt 28 der Kopplungsfläche 24 emittierte Infrarotstrahlung zu erfassen. Die Sensoreinheit 86 und der Infrarotsensor sind in einem die Durchgangsöffnung überbrückenden Gehäuseabschnitt 87 aufgenommen und liegen im mit der Messküvette 50 gekoppelten Zustand der Kopplungsfläche 24 des Strahlungsemissionsbauteils 10 unmittelbar gegenüber.
In dem auf einer Seite der Durchgangsöffnung 84 gelegenen Sensorgehäusebereich 90 des Sensorgehäuses 82, in welches die elektrische Leitung 85 mündet, ist eine Infrarotstrahlungsquelle 92 als eine dritte derartige Funktionseinheit aufgenommen, welche Infrarotstrahlung über die Breite der Durchgangsöffnung 84 hinweg zu dem dem Sensorgehäusebereich 90 gegenüberliegenden, auf der anderen Seite der Durchgangsöffnung 84 gelegenen Sensorgehäusebereich 94 emittiert, wo ein zweiter Infrarotsensor 96 als vierte derartige Funktionseinheit aufgenommen ist. Der zweite Infrarotsensor 96 erfasst die von der Infrarotstrahlungsquelle 92 emittierte Infrarotstrahlung nach Durchgang durch die beiden Seitenfenster 72 und 74 sowie durch den Gasraum 76. Dadurch wird eine infrarotspektroskopische quantitative Erfassung des Kohlendioxidgehalts eines den Gasraum 76 durchströmenden Gases ermöglicht.

Claims

Ansprüche Strahlungsemissionsbauteil (10; 100) zur temperaturkompensierten optischen Erfassung eines Sauerstoffgehalts eines Fluids (MF), wobei das Strahlungsemissionsbauteil (10; 100) eine von dem Fluid (MF) benetzbare Kontaktfläche (18; 118) und eine von der Kontaktfläche (18; 118) verschiedene Kopplungsfläche (24; 124) zur Kopplung mit einer strahlungssensitiven Sensoranordnung (80) umfasst, wobei das Strahlungsemissionsbauteil (10; 100) einen luminophorhaltigen Bereich (14; 114) aufweist, wobei ein angeregtes Abstrahlverhalten des Luminophors im luminophorhaltigen Bereich (14; 114) abhängig von einem Sauerstoffpartialdruck in einem die Kontaktfläche (18; 118) benetzenden Fluid (MF) ist, und wobei der Luminophor in einem ersten Abschnitt (20; 120) der Kontaktfläche (18; 118) von Sauerstoff erreichbar ist, wobei das Strahlungsemissionsbauteil (10; 110) einen Infrarotstrahlung emittierenden Temperatur-Erfassungsbereich (16; 116) aufweist, wobei der Temperatur-Erfassungsbereich (16; 116) relativ zum luminophorhaltigen Bereich (14; 114) in einer Bezugsrichtung (RD) längs der Kontaktfläche (18; 118) versetzt angeordnet ist, und wobei das Strahlungsemissionsbauteil (10; 110) in dem Abschnitt, in welchem der Temperatur-Erfassungsbereich (16; 116) angeordnet ist, einen Grundkörper (34; 134) mit einer sich zur Kontaktfläche (18; 118) hin erstreckenden Ausnehmung (38; 138) aufweist, wobei die Ausnehmung (38; 138) durch einen einen Bodenschichtkörper (44; 144) umfassenden Boden (42; 142) bedeckt ist, wobei eine von der Ausnehmung (38; 138) wegweisende Oberfläche des Bodenschichtkörpers (44; 144) einen vom ersten Abschnitt (20; 120) verschiedenen zweiten Abschnitt (22; 122) der Kontaktfläche (18; 118) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (34; 134) und der Bodenschichtkörper (44; 144) jeweils Kunststoffmaterial umfassen, wobei der Grundkörper (34; 134) und der Bodenschichtkörper (44; 144) mittels ihrer jeweiligen Kunststoffmaterialien einstückig miteinander verbunden sind. Strahlungsemissionsbauteil (10; 110) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial des Grundkörpers (34; 134) und das Kunststoffmatenal des Bodenschichtkörpers (44; 144) miteinander bereichsweise verschmolzen sind oder das der Grundkörper (34; 134) und der Bodenschichtkörper (44; 144) aus demselben Kunststoffmaterial einstückigmonolithisch gebildet sind. Strahlungsemissionsbauteil (10; 110) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bodenschichtkörper (44; 144) vollständig aus dem Kunststoffmaterial gebildet ist. Strahlungsemissionsbauteil (10; 110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bodenschichtkörper (44; 144) dünner ausgebildet ist als der die Ausnehmung (38; 138) umgebende Grundkörper (34; 134). Strahlungsemissionsbauteil (10; 110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial des Bodenschichtkörpers (44; 144) für Infrarotstrahlung in einem Wellenlängenbereich von 5500 nm bis 14000 nm einen Transmissionsgrad von nicht mehr als 20 % aufweist. Strahlungsemissionsbauteil (10; 110) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial des Bodenschichtkörpers (44; 144) für Infrarotstrahlung in dem Wellenlängenbereich einen Transmissionsgrad von nicht mehr als 5 % aufweist, wobei das Kunststoffmatenal des Bodenschichtkörpers (44; 144) die zur Ausnehmung weisende Oberfläche (47; 147) des Bodens (42; 142) bildet. Strahlungsemissionsbauteil (10; 110) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Bodenschichtkörper (44; 144) auf seiner von der Kontaktfläche (18; 118) abgewandten Oberfläche (47; 147) oder/und auf seiner der Kontaktfläche (18; 118) zugewandten Oberfläche eine Beschichtung trägt, wobei der Boden (42; 142) in Richtung zur Ausnehmung (38; 138) hin in dem Wellenlängenbereich von 5500 nm bis 14000 nm einen Absorptionsgrad von wenigstens 95 % oder/und einen Emissionsgrad von wenigstens 95 % aufweist.
8. Strahlungsemissionsbauteil (10; 110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlungsemissionsbauteil (10; 110) einen Luminophor-Grundkörper (32; 132) aufweist, wobei der Luminophor- Grundkörper (32; 132) eine sauerstoffpermeable Folie (30; 130) trägt, wobei eine erste Oberfläche der Folie (30; 130) den ersten Abschnitt (20; 120) der Kontaktfläche (18; 118) des Strahlungsemissionsbauteils (10; 110) bildet.
9. Strahlungsemissionsbauteil (10; 110) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Luminophor-Grundkörper (32; 132) für Strahlung in einem ersten Wellenlängenbereich von 450 bis 480 nm und in einem zweiten Wellenlängenbereich von 730 bis 1100 nm jeweils einen Transmissionsgrad von wenigstens 80 % aufweist.
10. Strahlungsemissionsbauteil (10; 110) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (34; 134) und der Luminophor-Grundkörper (32; 132) einstückig-monolithisch als ein Strahlungsemissionsbauteil-Grundkörper (12; 112) ausgebildet ist, von welchem der Grundkörper (34; 134) und der Luminophor-Grundkörper (32; 132) jeweils einen Abschnitt bilden.
11 . Strahlungsemissionsbauteil (10; 110) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bezugsrichtung (RD) in einem kartesischen Koordinatensystem aus Längsrichtung (L), Breitenrichtung (B) und Dickenrichtung (D) die Längsrichtung (L) des Strahlungsemissionsbauteils (10; 110) ist, in welcher das Strahlungsemissionsbauteil (10; 110) seine größte Abmessung unter den genannten kartesischen Koordinatenrichtungen aufweist. 12. Messküvette (50) mit einem Strahlungsemissionsbauteil (10; 110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Messküvette (50) einen Gasraum (76) mit einem Aufnahmevolumen (76a) zur Aufnahme eines Messgases (MF) aufweist, wobei die Kontaktfläche (18; 118) eine das Aufnahmevolumen (76a) begrenzende und zum Aufnahmevolumen (76a) freiliegende Wand des Gasraums (76) bildet, und wobei wenigstens ein Abschnitt (26, 28; 126, 128) der Kopplungsfläche (24; 124) zur Außenumgebung der Messküvette (50) freiliegt.
13. Messküvette (50) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Begrenzungswand (68, 70) des Gasraums (76) ein für Strahlung im Infrarot-Wellenlängenbereich durchlässiges Fenster (72, 74) aufweist.
14. Messküvette nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasraum (76) längs einer Durchströmungsrichtung (56) von Messgas (MF) durchströmbar ist, wobei das Strahlungsemissionsbauteil (10; 110) in Durchströmungsrichtung (56) zwischen zwei Anschlussformationen (58, 60) gelegen ist, wobei jede der Anschlussformationen (58, 60) zum Anschluss einer Messgas (MF) führenden Leitung ausgebildet ist.
15. Sensorvorrichtung, umfassend eine Messküvette (50) nach einem der Ansprüche 12 bis 14 und weiter umfassend eine strahlungssensitive Sensoranordnung (80) mit einem Sensorgehäuse (82), in welchem aufgenommen ist: eine Strahlungsquelle (86a) zur Abstrahlung der ersten elektromagnetischen Strahlung, ein erster Strahlungssensor (86b) zur Erfassung der zweiten elektromagnetischen Strahlung und wenigstens ein Infrarotsensor (88) zur Erfassung einer Infrarotstrahlung in einem Wellenlängenbereich, für welchen der Boden (42; 142) des Temperatur-Erfassungsbereichs (16; 116) einen Transmissionsgrad von nicht mehr als 20 % aufweist, wobei das Sensorgehäuse (82) an einem das Strahlungsemissionsbauteil (10) aufweisenden Abschnitt (62) der Messküvette (50) lösbar anbringbar ist.
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