Messkopf für eine Vorrichtung zum Messen der Konzentration wenigstens eines

Gases in einer Gasprobe

Die Erfindung betrifft einen Messkopf für eine Vorrichtung zum Messen der Konzentration wenigstens eines Gases in einer Gasprobe.

Es ist bekannt, dass sich die Wärmeleitfähigkeit paramagnetischer Gase unter dem Einfluss magnetischer Felder ändert. Die Moleküle eines paramagnetischen Gases besitzen ein permanentes magnetisches Moment, das in einem externen Magnetfeld ausgerichtet wird. Dadurch kommt es nicht nur zu einer Änderung der Suszeptibilität und somit zu einer Erhöhung des magnetischen Flusses, sondern durch die Ausrichtung der Moleküle wird auch die Möglichkeit eingeschränkt, über Stöße Wärmeenergie an benachbarte Moleküle zu übertragen. Dies führt dazu, dass sich in geringem Maße die Wärmeleitfähigkeit des Gases ändert. Dieser Effekt tritt auch in einer Mischung aus paramagnetischen und anderen Gasen zutage. Da die Änderung der Wärmeleitfähigkeit eines Gasgemisches von der Konzentration eines darin enthaltenen paramagnetischen Gases abhängt, kann durch Ermitteln der Änderung der Wärmeleitfähigkeit des Gasgemisches auf den Anteil, d. h. die Konzentration des paramagnetischen Gases geschlossen werden. Zu den paramagnetischen Gasen zählen insbesondere Sauerstoff und Stickoxide.

Eine bekannte Vorrichtung zum Messen der Konzentration eines

paramagnetischen Gases, wie insbesondere Sauerstoff, geht aus der

DE 100 37 380 A1 hervor und ist gekennzeichnet durch eine modulierbaren Magnetfeldquelle mit einem Luftspalt, eine Modulationsquelle zur Abgabe eines Modulationssignals an die Magnetfeldquelle, ein zumindest teilweise innerhalb des Luftspaltes angeordnetes, durch eine Stromquelle auf eine Arbeitstemperatur aufgeheiztes Messelement zur Abgabe eines Wärmeflussmesssignals und durch eine mit dem Messelement verbundene Filtereinrichtung zum Abtrennen von Schwankungen aus dem Wärmeflussmesssignal aufgrund der Modulation des Magnetfeldes, wobei die sich ändernde Amplitude der Schwankungen aufgrund der gasspezifischen Änderung der Wärmeleitfähigkeit ein Maß für den Anteil des paramagnetischen Gases in der Gasprobe ist. Die Messung der Konzentration des paramagnetischen Gases, insbesondere Sauerstoff, erfolgt in dem mit einer Messgasküvette bestückten Luftspalt des elektrisch modulierbaren

Magnetsystems. Eine entsprechende Messgasküvette ist beispielsweise aus der DE 102 51 130 A1 bekannt. Die dort beschriebene Messgasküvette kann beispielsweise in einen in der DE 102 41 244 C1 beschriebenen Messkopf angeordnet sein.

Bei der bekannten Messgasküvette ist ein Messelement auf einer Bodenplatte befestigt und eine Kanalplatte ist für die Gasführung im Bereich des

Messelements und um das Messelement herum ausgeschnitten. Abgedichtet wird die Messgasküvette nach oben hin durch eine Deckplatte mit mindestens zwei Bohrungen für den Gasein- und -auslass. Die Gasführung erfolgt in der

Kanalplatte parallel zur Bodenplatte auf der das im Wesentlichen plane

Messelement aufgebracht ist. Das Messelement ist gegenüber der Bodenplatte durch Abstandshalter beanstandet und weist auch einen Abstand zur Deckplatte auf. Auf diese Weise kann horizontal am Messelement vorbeigeleitetes Gas in die Bereiche oberhalb und unterhalb des Messelementes diffundieren. Aufgrund von Druckschwankungen oder schnellen Wechseln der Flussgeschwindigkeit des durch die Messgasküvette strömenden Gases, kann es zur Bildung von Wirbeln kommen, die bedingt durch die Gasführung ebenfalls horizontal, d. h. parallel zur Bodenplatte ausgerichtet sind, sodass eine gleichmäßige Begasung des

Messelements durch Diffusion erschwert wird und es zu Signalschwankungen kommen kann. Das Signal-zu-Rausch-Verhältnis wird somit beeinträchtigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen bezüglich der Messsignalqualität verbesserten Messkopf für eine Vorrichtung zum Messen der Konzentration wenigstens eines Gases in einer Gasprobe anzugeben.

Diese Aufgabe wird mit dem Messkopf gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Der erfindungsgemäße Messkopf für eine Vorrichtung zum Messen der

Konzentration wenigstens eines Gases, insbesondere von Sauerstoff, in einer Gasprobe, umfasst eine Platte, die auf einer Seite ein Messelement mit

wenigstens einer Messstelle zur Erfassung der Änderung der Wärmeleitfähigkeit der Gasprobe und elektrische Leitungen trägt. Weiterhin ist oberhalb des

Messelements ein erster Metallkörper angeordnet und unterhalb des

Messelements ist unter der zweiten Seite der Platte ein zweiter Metallkörper angeordnet, wobei die Metallkörper beim Betrieb des Messkopfes als Magnetpole dienen. Erfindungsgemäß sind zur Gasführung in jedem Metallkörper ein Kanal und in der Platte eine Öffnung ausgebildet, sodass die Gasprobe beim Betrieb des Messkopfes durch einen der Metallkörper und durch die Öffnung an einer der Öffnung zugewandten Seite des Messelements vorbeiströmen und durch den anderen Metallkörper wieder austreten kann.

Dadurch, dass die dem Messelement zugeführte Gasprobe zunächst den oberhalb des Messelements befindlichen ersten Metallkörper und nachfolgend die Öffnung in der Platte passiert, bevor das Gas wieder aus dem zweiten Metallkörper austritt, kann die Richtung des Gasflusses am Messelement vorbei so eingestellt werden, dass der Gasfluss im Wesentlichen senkrecht zu dem auf der Platte angeordneten planen Messelement erfolgt. Im Wesentlichen senkrecht ist dabei so zu verstehen, dass der den Gasfluss beschreibende Strömungsvektor zumindest im Bereich der Öffnung in der Platte gegenüber der Flächennormale der Platte zwischen -6° und +6° geneigt sein kann. Durch diese Ausrichtung des Gasflusses sind Wirbel, die durch Druckschwankungen oder schnelle Wechsel der Flussgeschwindigkeit entstehen können, ebenfalls im Wesentlichen senkrecht zur Flächennormale und somit zum Messelement ausgerichtet. Die eingangs beschriebenen

Signalschwankungen können somit durch diese Gasführung gegenüber einer horizontalen Gasführung verringert werden.

Die Metallkörper können beispielsweise mittels Klebstoff an der Platte befestigt werden. Grundsätzlich sind die Platte und die Metallkörper derart mittelbar oder unmittelbar miteinander verbunden, dass die Metallkörper das Messelement und zumindest den vom Messelement bedeckten Teil der Platte gasdicht umschließen, sodass Gas nur über die Kanäle zum Messelement gelangen kann.

Störeffekte, die durch Überströmen des Messelements mit Gas auftreten können, können überwiegend vermieden werden, indem das Messelement auf der Platte relativ zur Gasführung so positioniert wird, dass Gas vorwiegend mittels Diffusion zum Messelement gelangt.

In vorteilhafter Weise bedeckt das Messelement die Öffnung in der Platte teilweise.

Auf diese Weise kann erreicht werden, dass das durch die Öffnung strömende Gas selbst dann zum Messelement und somit zu der Messstelle diffundieren kann, wenn der zweite Metallkörper unmittelbar an die Platte angrenzt.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Messelement eine auf einem Trägerrahmen aufgebrachte Membran umfasst, auf der die Messstelle angeordnet ist, wobei der Trägerrahmen zumindest auf einer der Öffnung in der Platte zugewandten Seite einen Ausschnitt mit einer verringerten Höhe aufweist oder unterbrochen ist.

Durch diese Ausgestaltung des Trägerrahmens kann die Gasprobe auch dann auf der dem Trägerrahmen zugewandten Seite der Membran an die Messstelle gelangen, wenn der Trägerrahmen direkt an einer Fläche, insbesondere an der Platte oder an dem ersten Metallkörper anliegt. Auf Abstandshalter, wie sie beispielsweise in der DE 102 51 130 A1 bei der Montage des Messelements verwendet werden, kann deshalb verzichtet werden. Durch den Verzicht auf Abstandshalter ist die Spaltbreite zwischen den Magnetpolen verringert und die magnetische Flussdichte am Messort vergrößert. Dies bewirkt eine Verbesserung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die die Membran tragende Seite des Messelements unmittelbar auf der Platte befestigt, der erste Metallkörper grenzt auf der von der Membran abgewandten Seite des

Trägerrahmens an das Messelement an und der zweite Metallkörper grenzt an die Platte an.

Das Wort„angrenzen" ist derart zu verstehen, dass sich erster Metallkörper und Messelement sowie zweiter Metallkörper und Platte unmittelbar berühren oder dazwischen allenfalls ein geringfügiger Luftspalt ausgebildet ist, der beispielsweise durch Fertigungstoleranzen, insbesondere beispielsweise bei einem Befestigen der Metallkörper an der Platte mittels Klebstoffes entstehen kann.

Bei dieser bevorzugten Ausgestaltung kann ein besonderes geringer Luftspalt und somit eine besonders hohe Flussdichte des Magnetfelds erreicht werden. Es kann nämlich selbst dann Gas auf beiden Seiten der Membran zur Messstelle

diffundieren, wenn der erste Metallkörper das Messelement und der zweite

Metallkörper die Platte unmittelbar berühren. Da das Messelement die Öffnung der Platte teilweise bedeckt, ist zwischen Membran und zweitem Metallkörper ein Spalt in der Dicke der Platte, und da der Trägerrahmen auf der von der Platte abgewandten Seite des Messelementes einen Ausschnitt mit verringerte Höhe aufweist oder unterbrochen ist, ist auch zwischen erstem Metallkörper und

Messelement ein Zugang zur Messstelle vorhanden.

Es ist von Vorteil, wenn der erste Metallkörper und/oder der zweite Metallkörper aus einem Innenteil und einem das Innenteil zumindest teilweise umgebenden Außenteil zusammengesetzt sind.

Der mehrteilige Aufbau des ersten und/oder zweiten Metallkörpers ermöglicht einerseits, dass der im ersten Metallkörper ausgebildete Kanal und/oder der im zweiten Metallkörper ausgebildete Kanal vorteilhafter Weise durch

gegenüberliegende Aussparungen im jeweiligen Innenteil und Außenteil gebildet werden können. Dadurch lässt sich in präziser Weise auch eine gekrümmte Gasführung erreichen. Beispielsweise kann dadurch ein Gaseinlass und/oder ein Gasauslass seitlich an den Metallkörpern erfolgen, während auf den vom

Messelement abgewandten Seiten der Metallkörper jeweils Spulen angeordnet werden können, mittels derer das Magnetfeld erzeugt wird. Alternativ oder zusätzlich ermöglicht die mehrteilige Ausführung der Metallkörper, dass das Außenteil des ersten Metallkörpers und das Außenteil des zweiten Metallkörpers vorteilhafter Weise aus einem nichtmagnetischen Material bestehen.

Dadurch können die ferromagnetischen Innenteile der Metallkörper so

dimensioniert werden, dass ihre Ausdehnung im Wesentlichen der Fläche des Messelementes entspricht. Dies hat den Vorteil, dass das Magnetfeld im

Wesentlichen auf das Messelement gerichtet ist und in den auf der Platte befindlichen elektrischen Leitungen im Idealfall kein Strom induziert wird oder ein induzierter Strom derart gering ist, dass das Messsignal nicht oder nur

vernachlässigbar gestört wird. Die Außenteile werden so ausgelegt, dass sie zum einen die Innenteile gut und gasdicht aufnehmen und zum anderen gut,

beispielsweise mittels eines Klebstoffes, an der Platte befestigbar sind.

Vorteilhafterweise stehen aus wenigstens einer Seite der Platte wenigstens zwei Stifte heraus und der erste Metallkörper und/oder der zweite Metallkörper weisen jeweils wenigstens zwei Bohrungen auf, in die auf der jeweils angrenzenden Seite der Platte herausstehende Stifte eingesteckt sind.

Auf diese Weise können die Metallkörper relativ zur Platte und somit relativ zu dem auf der Platte befestigten Messelement sehr genau positioniert werden.

Dadurch kann sichergestellt werden, dass der Gasfluss die Öffnung in der Platte so passiert, dass Überströmungen des Messelements vermieden werden.

Weiterhin kann gleichzeitig der Abstand zwischen dem durch die Öffnung tretenden Gasstrom und dem Messelement so gering ausgeführt werden, dass die Zeit, die das Gas benötigt, um bis zum Messelement zu diffundieren, so klein ist, dass Änderungen in der Gaskonzentration schnell erfasst werden können.

Insbesondere wird der Abstand so bemessen, dass Änderungen der

Gaskonzentration mit einer Zeitauflösung von kleiner oder gleich 500

Millisekunden erfasst werden können. Zumindest der Metallkörper über den die Gaszufuhr erfolgt, ist mittels Stiften zu positionieren. Der in Strömungsrichtung hinter der Öffnung in der Platte liegende Metallkörper kann grundsätzlich mit einer geringeren Genauigkeit positioniert werden, sodass dort Stifte nicht zwingend erforderlich sind, bevorzugt wird aber auch dieser Metallkörper mittels wenigstens zweier Stifte positioniert.

Besonders günstig ist es, wenn wenigstens einer der Stifte derart in einem Loch in der Platte angeordnet ist, dass er auf beiden Seiten der Platte heraussteht.

Auf diese Weise kann die Anzahl der zur Positionierung beider Metallkörper verwendeten Stifte möglichst gering sein.

Bevorzugt wird der erfindungsgemäße Messkopf in einer Vorrichtung zum Messen der Konzentration wenigstens eines Gases, insbesondere von Sauerstoff, in einer Gasprobe in einem medizinischen Beatmungssystem verwendet.

Für den ordnungsgemäßen Betrieb von Beatmungssystemen, beispielsweise Anästhesiesystemen und Beatmungssystemen in der Intensivmedizin, muss insbesondere die Konzentration des für die Beatmung verwendeten Sauerstoffs mit einer hohen Zeitauflösung und möglichst genau, d.h. mit einem guten Signal- zu-Rausch-Verhältnis bestimmen werden können. Dies ermöglicht der

erfindungsgemäße Messkopf.

Grundsätzlich kann mit dem erfindungsgemäßen Messkopf die Konzentration eines beliebigen paramagnetischen Gases in einer Gasprobe bestimmt werden.

Werden auf dem Messelement zwei Messstellen angeordnet, wie dies in der DE 10 2010 014 883 beschrieben ist, können zum einen Nichtlinearitäten kompensiert werden und zum anderen auch die Konzentration eines dem

Sauerstoff beigemischten Gases gleichzeitig ermittelt werden. Beispielsweise können bei Langzeitbeatmungsgeräten in der Intensivmedizin Gasgemische eingesetzt werden, die Sauerstoff und Helium enthalten. Durch die Verwendung von zwei Messstellen können mit dem erfindungsgemäßen Messkopf sowohl die Konzentration des Sauerstoffs als auch die Heliumkonzentration ermittelt werden. Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Messelement mit zwei Messstellen zum Verwenden in einem

erfindungsgemäßen Messkopf und

Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Messkopf mit einem Messelement gemäß

Fig.1.

Gleiche Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleiche Gegenstände.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Messelement 1 , das in dem in Fig.2 schematisch dargestellten Messkopf 9 verwendet wird. Das Messelement 1 umfasst einen Trägerrahmen 4, auf dem eine anästhesiemittelbeständige Membran 3

vorzugsweise aus Siliziumnitrid aufgebracht ist. Das Messelement 1 weist zwei nebeneinander angeordnete Messstellen 2a, 2b auf, die jeweils mit einer

Heizeinrichtung 7a, 7b und einer Wärmeleitungsmesseinheit 8a, 8b versehen sind. Um den Zutritt der zu analysierenden Gasprobe zu beiden Seiten der Messstelle 2a, 2b zu ermöglichen, kann entweder die Membran 3a, 3b beispielsweise durch Ätzen teilweise entfernt werden, oder der Trägerrahmen 4 wird an einer Seite, im Folgenden Vorderseite genannt, teilweise dünn geätzt, sodass er eine verringerte Höhe aufweist und Ausschnitte 5a, 5b bildet, die durch einen Steg 6 getrennt sind. Durch die Ausschnitte 5a, 5b ist ein Gaszutritt von der Vorderseite möglich.

Alternativ kann der Trägerrahmen 4 an der Vorderseite im Bereich der Messstellen 2a, 2b entfernt werden, um ebenfalls den Gaszutritt von der Vorderseite zu ermöglichen.

Ein Messelement der in der Fig. 1 gezeigten Art sowie entsprechende

Messverfahren und Messvorrichtungen zum Messen der Konzentration eines Gases in einer Gasprobe mit einem derartigen Messelement sind in der DE 10 2010 014 883 beschrieben, auf die an dieser Stelle explizit verwiesen wird.

Selbstverständlich kann in dem Messkopf 9 gemäß Fig. 2 auch ein Messelement mit einer Messstelle oder mehr als zwei Messstellen verwendet werden. Wird nur eine Messstelle verwendet, ist diese vorzugsweise mittig auf dem Messelement 1 angeordnet, sodass die im Fall des Entfernens des Trägerrahmens 4 im Bereich der Messstelle stehenbleibende Seiten des Trägerrahmens 4 eine möglichst große Breite aufweisen und somit besonders stabil sind. Bei zwei und mehr Messstellen erfolgt vorzugsweise an der Vorderseite des Trägerrahmens 4 ein Verringern der Höhe wie in Fig. 2 für zwei Messstellen 2a, 2b dargestellt, sodass entsprechende Ausschnitte gebildet werden. Beim Entfernen, d.h. durch ein Unterbrechen des Trägerrahmens 4, bleiben nämlich an der Vorderseite zwischen den Messstellen Stege ähnlich Steg 6 stehen, die aber jeweils nur an einer Schmalseite mit dem Trägerrahmen 4 verbunden sind und deshalb insbesondere bei der Montage des Messelements 1 brechen könnten.

Fig. 2 zeigt schematisch einen Schnitt durch einen Messkopf 9 für eine

Vorrichtung zum Messen der Konzentration wenigstens eines Gases,

insbesondere von Sauerstoff, in einer Gasprobe.

Auf einer Leiterplatte 11 sind elektrische Leitungen 10 aufgebracht, von denen der Übersichtlichkeit halber nur zwei mit einem Bezugszeichen versehen wurden. Das Messelement 1 ist mit der die Membran 3 tragende Seite auf der Leiterplatte 11 befestigt. Dabei ist das Messelement 1 mit einer in der Leiterplatte 11

ausgebildeten Öffnung 18 teilweise überlappend angeordnet. Die Vorderseite des Messelements 1 und somit die Ausschnitte 5a, 5b zeigen in Richtung der Öffnung 8. Die Befestigung des Messelementes 1 an der Leiterplatte 11 erfolgt durch Kontaktierung des Messelements 1 mit den elektrischen Leitungen 10. Hierzu sind die elektrischen Leitungen 10 bis in den Bereich der Öffnung 18 und somit in den Bereich des dort angeordneten Messelements 1 geführt. Der Verlauf der elektrischen Leitungen 10 auf bzw. in der Leiterplatte 11 ist aus

Übersichtlichkeitsgründen in Fig. 2 nicht dargestellt.

Angrenzend an die von der Membran 3 abgewandte Seite des Messelements 1 ist ein erster Metallkörper 12, 13 angeordnet. Der erste Metallkörper 12, 13 besteht aus einem Außenteil 13 und einem in dem Außenteil 13 in einer entsprechenden Ausnehmung angeordneten Innenteil 12. Das Innenteil 12 ist in dem Außenteil 13 beispielweise durch Verkleben derart befestigt, dass über die Verbindungsstellen zwischen Innenteil 12 und Außenteil 13 kein Gas aus- oder eintreten kann.

Angrenzend an die Unterseite der Leiterplatte 11 ist ein zweiter Metallkörper 14, 15 angeordnet, der aus einem Außenteil 15 und einem darin in einer

entsprechenden Aussparung angeordneten Innenteil 14 gebildet ist. Auch das Innenteil 14 ist beispielsweise durch Verkleben in dem Außenteil 5 so befestigt, dass über die Verbindungsstellen zwischen Innenteil 14 und Außenteil 15 kein Gas aus- oder eintreten kann.

In dem ersten Metallkörper 12, 13 ist ein Kanal 16 ausgebildet, der von der Oberseite der Leiterplatte 11 her in die Öffnung 18 mündet. Im zweiten

Metallkörper 14, 15 ist ein Kanal 17 ausgebildet, der von der Unterseite der Leiterplatte 11 her in die Öffnung 18 mündet. Durch die Kanäle 16, 17 kann eine Gasprobe im Wesentlichen senkrecht durch die Öffnung 18 hindurch an dem Messelement 1 vorbeigeleitet werden. Im Wesentlichen senkrecht bedeutet, dass idealer Weise der Gasstrom senkrecht zur Flächennormale der Platte 11 und somit zur Flächennormale des darauf befestigten planen Messelements 1 erfolgt. Auf diese Weise werden Signalschwankungen weitestgehend vermieden, die durch Wirbel, die aufgrund von Druckschwankungen oder schnelle Wechsel der Flussgeschwindigkeit entstehen können, da die Wirbel ebenfalls senkrecht zu Öffnung 18 und Messelement 1 ausgerichtet sind. Von einem idealen senkrechten Gasstrom kann jedöch um plus oder minus 6° abgewichen werden. Die

Signalschwankungen sind in diesem Fall vernachlässigbar. Darüber hinaus lässt sich durch eine Aufweitung des Gasstroms um einige Grad im Bereich der Öffnung eine Strömungsberuhigung erreichen. Eine entsprechende Aufweitung erfolgt beim Messkopf 9 gemäß Figur 2 dadurch, dass der Durchmesser der Kanäle 16, 17 zur Öffnung 18 hin zunimmt.

Das Gas strömt nicht unmittelbar über das Messelement 1 , sondern es gelangt im Wesentlichen durch Diffusion sowohl an die dem Innenteil 12 als auch die dem Innenteil 14 zugewandte Seite der Membran 3a, 3b. Zwischen dem Innenteil 12 und der Membran 3a, 3b ist nämlich ein Luftspalt ausgebildet, der im

Wesentlichen der Höhe des Trägerrahmens 4 entspricht, und durch die

Ausschnitte 5a, 5b kann Gas zu den Messstellen 2a, 2b diffundieren. Weiterhin ist zwischen der auf dem Trägerrahmen 4 aufgebrachten Seite des Messelements 1 und dem Innenteil 14 ein Luftspalt ausgebildet, der durch die Dicke der Leiterplatte 11 bestimmt wird. In diesem Luftspalt kann Gas bis zur Oberseite der Membran 3a, 3b diffundieren.

Im Idealfall berührt das Innenteil 12 den Trägerrahmen 4 und das Innenteil 14 berührt die Unterseite der Leiterplatte 11. Dadurch, dass der erste Metallkörper 12, 13 und der zweite Metallkörper 14, 15 beispielsweise durch Verkleben an der jeweils der Leiterplatte 11 zugewandten Seite gasdicht mit der Leiterplatte 11 verbunden werden, kann durch die Höhe der Klebestelle zusätzlich ein geringer Luftspalt zwischen Messelement 1 und Innenteil 12 sowie Leiterplatte 11 und Innenteil 14 entsteht. Dieser Luftspalt ist jedoch im Vergleich zur Dicke des

Messelements 1 und der Dicke der Leiterplatte 11 vernachlässigbar, d.h. auch in diesem Fall grenzt das Innenteil 12 und somit der erste Metallkörper 12, 13 an das Messelement 1 an während das Innenteil 14 und somit der zweite Metallkörper 14, 15 an die Leiterplatte 11 angrenzt.

Der Luftspalt zwischen den Innenteilen 12 und 14 ergibt sich im Wesentlichen aus der Summe der Dicke des Messelements 1 und der Dicke der Leiterplatte 11. Auf diese Weise kann ein besonders kompakter Messkopf 9 mit einem möglichst kleinen Luftspalt zwischen den durch den ersten Metallkörper 12, 13 und den zweiten Metallkörper 14, 15 gebildeten Magnetpolen hergestellt werden. Typische Dicken von Leiterplatten 11 und Messelementen 1 liegen jeweils in der

Größenordnung von 300 bis 400 μιη, so dass ein Luftspalt von weniger als 1mm erreicht werden kann.

Die Kanäle 16, 17 sind in Fig. 2 gekrümmt ausgeführt. Dies ist besonders vorteilhaft dadurch möglich, dass der erste Metallkörper 12, 13 und der zweite Metallköper 14, 15 jeweils aus einem Außenteil 13, 15 und einem Innenteil 12, 14 gefertigt wurden. Dabei wurde jeweils in den Innenteilen 12, 14 und den

Außenteilen 13, 15 eine Aussparung ausgebildet, sodass beim Ineinanderfügen der Teile die Aussparungen gegenüberliegen und die Kanäle 16, 17 bilden.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 sind die Innenteile 12, 14 aus einem magnetisierbaren Metall gefertigt, sodass beim Anordnen des Messkopfes 9 zwischen zwei Spulen die Innenteile 12, 14 magnetisiert werden können und somit im Bereich des Messelements 1 ein magnetisches Feld aufgebaut werden kann. Die Außenteile 13, 15 sind aus einem nichtmagnetisierbaren Material gefertigt. Beispielsweise werden die Außenteile 13, 15 aus Aluminium oder einen

keramischen Material wie Aluminiumoxid (AI2O3) gefertigt. Diese Materialien sind nicht nur anästhesiemittelbeständig sondern dadurch, dass sie nicht magnetisch sind, wird beim Betrieb des Messkopfes 9 zwischen den Außenteilen 13, 15 kein oder ein vernachlässigbares magnetisches Feld ausgebildet. Störende

Induktionsströme in den elektrischen Leitungen 10 werden vermieden oder haben eine vernachlässigbare Auswirkung auf die Qualität des Messsignals, da das Magnetfeld durch die im Wesentlichen der Größe des Messelements 1

entsprechenden Ausdehnung von Innenteil 12 und Innenteil 14 überwiegend auf das Messelement 1 gerichtet ist.

Eine präzise Positionierung der Metallkörper 12, 13 und 14, 15 auf der Leiterplatte 1 wird durch Stifte 19, 20 gewährleistet, die durch Löcher in der Leiterplatte 11 gesteckt und in den Löchern beispielsweise fest eingepresst und/oder verklebt sind. Auf diese Weise können der erste Metallkörper 12, 13 und der zweite

Metallkörper 14, 15 relativ zur Öffnung 18 und zum Messelement 1 derart präzise lokalisiert werden, dass einerseits das Gas überwiegend durch Diffusion zu den Messstellen 2a, 2b gelangt und andererseits der Abstand zwischen der zur

Öffnung 18 zeigenden Seite des Messelements 1 und der vor der Öffnung 18 liegenden Kante der Kanäle 16, 17 so gewählt wird, dass eine Änderung in der Gaskonzentration beispielsweise mit einer Zeitauflösung kleiner oder gleich 500 Millisekunden erfasst werden kann.

Selbstverständlich kann in einer nicht dargestellten Variante die Gasführung auch senkrecht durch das Innenteil 12 und/oder das Innenteil 14 erfolgen. Da im Betrieb angrenzend am Innenteil 12, 14 und Außenteil 13, 15 jeweils Spulen zum

Erzeugen des Magnetfeldes angeordnet sind, ist in diesem Fall eine Zuführung und Ableitung des Gases durch die Spulen erforderlich, die bei der in Fig. 2 dargestellten bevorzugten Ausführung der Kanäle 16, 17 vermieden werden kann. Selbstverständlich können der erste Metallkörper 12, 13 und der zweite

Metallkörper 14, 15 auch einstückig ausgeführt sein. In diesem Fall sind

selbstverständlich der erste Metallköper 12, 13 und der zweite Metallkörper 14, 15 vollständig aus einem ferromagnetischen Material gefertigt. Zwar werden in diesem Fall in den elektrischen Leitungen 10 Ströme induziert, diese können aber grundsätzlich durch das Ausbilden entsprechender Leiterschleifen auf der

Leiterplatte 11 kompensiert werden.

Um die Montage des ersten Metallkörpers 12, 13 auf dem Messelement 1 und die Befestigung des ersten Metallkörpers 12, 13 an der Leiterplatte 11 zu erleichtern, ist auf der Leiterplatte 11 ein Abstandsstück 21 aus einem nichtmagnetischen Material um das Messelement 1 herum angeordnet. Die Dicke des

Abstandsstücks 21 entspricht im Wesentlichen der Dicke des Messelements 1 und die Kontur des Abstandsstücks 21 ist im Wesentlichen der Kontur der Unterseite des Außenteils 13 nachgebildet. Dadurch liegt das Außenteil 13 nach dem

Aufstecken auf die Stifte 19, 20 flach und ohne verkippen zu können an dem Abstandsstücks 21 und dem Messelement 1 an und kann mit dem Abstandsstück 21 und/oder an seinem äußeren Rand mit der Leiterplatte 11 beispielsweise durch Verkleben gasdicht verbunden werden. Das Abstandsstück 21 kann auf der Leiterplatte 11 beispielsweise durch Verkleben befestigt sein.

Wie bereits ausgeführt, wird der Messkopf 9 zum Betrieb zwischen zwei Spulen zum Erzeugen eines Magnetfeldes angeordnet, sodass die Innenteile 12 und 14 magnetisiert werden und im Bereich der Messstellen 2a, 2b ein Magnetfeld erzeugt wird. In welcher Weise das durch die Spulen erzeugte Magnetfeld zu variieren ist und auf weiche Art und Weise aus den in dem Messelement 1 gemessenen Messsignalen auf die Konzentration eines Gases, insbesondere von Sauerstoff in einer Gasprobe geschlossen werden kann, ist nicht Gegenstand dieser Anmeldung und dem Fachmann bekannt. Entsprechende Vorrichtungen und Verfahren sind dem Fachmann beispielsweise aus der DE 100 37 380 A1 sowie der DE 10 2010 014 883 bekannt.

Selbstverständlich kann der in Fig. 2 dargestellte Messkopf 9 auch mit einem Messelement 1 mit einer Messstelle oder mehr als zwei Messstellen versehen werden. Weiterhin kann der Messkopf 9 auch mit einem größeren Luftspalt konstruiert werden, indem beispielsweise der zweite Metallkörper 14, 15

unmittelbar an die Leiterplatte 1 1 angrenzt, die Öffnung 18 lediglich im Bereich der Kanäle 16, 17 ausgebildet ist, sodass die Öffnung nicht mit dem Messelement 1 überlappt, und indem das Messelement 1 mit der von der Membran 3

abgewandten Seite des Trägerrahmens 4 unmittelbar auf der Leiterplatte 1 1 befestigt ist. Damit in diesem Fall Gas auch von oben auf die Membran 3 diffundieren kann, ist beispielsweise das Abstandsstück 21 um 100 pm bis 300 pm höher ausgebildet als das Messelement 1 , sodass zwischen Messelement 1 und Innenteil 12 ein entsprechender Luftspalt entsteht. Zwar wird bei dieser

alternativen Konfiguration durch den vergrößerten Luftspalt der magnetische Fluss zwischen Innenteil 12 und Innenteil 14 verringert und somit das Signal-zu-Rausch- Verhältnis verschlechtert, kann aber noch ausreichen, um verwertbare

Messergebnisse zu erzielen.

BEZUGSZEICHENLISTE Messelement

Messstelle(n)

Membran(en)

Trägerrahmen

Ausschnitt(e)

Steg

Heizeinrichtung(e)

Wärmeleitungsmesseinheit(en)

Messkopf

elektrische Leitungen

Leiterplatte

Innenteil des ersten Metallkörpers

Außenteil des ersten Metallkörpers

Innenteil des zweiten Metallkörpers

Außenteil des zweiten Metallkörpers

Kanal im ersten Metallkörper

Kanal im zweiten Metallkörper

Öffnung in der Leiterplatte

Stift

Stift

Abstandsstück