医療用酸素センサーのさまざまなメカニズム

1. 電気化学酸素センサー

電気化学的酸素検知素子は、主に周囲空気中の酸素含有量を測定するために使用されます。これらのセンサーは、酸素供給の濃度を測定するために RGM マシンに統合されています。それらは感知要素に化学変化を残し、酸素レベルに比例した電気出力をもたらします。電気化学センサーは、酸化および還元プロセスを通じて化学エネルギーを電気エネルギーに変換します。カソードとアノードの酸素のパーセンテージに比例してデバイスに電気出力を提供します。酸素センサーは電流源として機能するため、電圧測定は負荷抵抗を介して行われます。酸素センサーの出力電流は、酸素センサーによる酸素消費率に比例します。

電気化学センサーの出力電流は通常、マイクロアンペア (a) で測定されます。この電流は、電子がアノードでの酸化プロセスを通過し、イオンがカソードでの酸素還元プロセスから電解質溶液に拡散するときに発生します。

2. 蛍光酸素センサー

光学酸素センサーは、酸素の蛍光消光の原理に基づいています。それらは、光源、光検出器、および光に反応する発光材料の使用に依存しています。発光ベースの酸素センサーは、多くの分野で電気化学的酸素センサーに取って代わりつつあります。

酸素分子の蛍光消光の原理は、以前から知られていました。一部の分子または化合物は、光にさらされると蛍光を発します (つまり、光エネルギーを放出します)。しかし、酸素分子が存在すると、光エネルギーが酸素分子に伝達され、蛍光が減少します。既知の光源を使用すると、検出される光エネルギーはサンプル内の酸素分子の数に反比例します。したがって、検出される蛍光が少ないほど、サンプルガス中に存在する酸素分子が多くなります。

一部のセンサーでは、蛍光が既知の時間間隔内で 2 回検出されます。全蛍光を測定する代わりに、経時的な蛍光の減少 (すなわち、蛍光消光) を測定します。この減衰ベースの時間アプローチにより、よりシンプルなセンサー設計が可能になります。

パイプライン蛍光酸素センサー LOX-02-F は、酸素の蛍光消光を利用して周囲の酸素レベルを測定するセンサーです。従来の電気化学センサーと同じ柱状構造、4連サイズでありながら、酸素を吸収せず長寿命（5年）というメリットがあります。これは、室内空気に貯蔵された圧縮ガスの酸素レベルの急激な低下を監視する室内酸素欠乏安全アラームなどのデバイスに役立ちます。