JP2013515963A - 治療上の設定に用いられる短縮された光経路のマイクロ分光計を持つガス測定モジュール - Google Patents

Abstract

ベンチレーション回路１２内のガスは、呼吸回路に挿入されるガス測定モジュール１６に含まれる分光計により分析される。ガス測定モジュールは、赤外線ソースと、少なくとも２つのフィルタ要素を有する可動フィルタ部材とを含む。分光計の光経路長が、減らされる。これは、分光計内で電磁波を平行にするか又は合焦させる光部品を削除することを含む。しかしながら、分光計の経路長は、経路長低減と関連した他の増強が、分光計のビーム拡大により生じる精度及び／又は正確さの損失を上回るポイントまで低減される。

Description

本発明は、呼吸回路に挿入可能で、呼吸回路内のガス組成を検出するように構成されたマイクロ分光計を担持するガス測定モジュールに関する。

ガス分析器は、医療用途に広く使われていて、患者の呼吸ガスの主要経路（主流分析器）、又は通常主要経路と平行している補助的経路（副流分析器）に位置されて特徴づけられる。主流分析器は、主流分析器が配置される気道アダプタを被験者の吸気及び呼気の呼吸ガスが通過するように位置される。副流ガス分析器は、測定のため主呼吸回路からの空気を吐き出すための気道アダプタに結合される。

ガス組成を測定するための治療上の設定において呼吸回路に結合できるガス測定モジュールを含む主流デザイン及び副流デザインは、患者に比較的近い位置での患者と連絡する呼吸回路、又は患者の気道でのガス測定モジュールの取付けを容易にするようにデザインされていなければならない。結果として、治療上の設定に受け入れられるために、ガス分析器は、ガス分析器を収納しているガス測定モジュールが便利且つ快適な形式要因及び／又は重みを持つようにデザインされなければならない。更に、ガス分析器は、治療上の設定での使用と関連した典型的な機械的誤用及び温度変化により実質的に影響を受けない程に十分強くなければならない。

本発明の一つの態様は、被験者の気道と流体連通する呼吸回路に挿入されるガス測定モジュールに関係する。ガス測定モジュールは、チャンバ、赤外線ソース、可動フィルタ部材、感光性検出器、及びアクチュエータを有する。前記チャンバは、第１の開口部及び第２の開口部を持つ。前記チャンバは、ガス測定モジュールが前記呼吸回路に挿入される場合、被験者の気道からのガスが流路を通って送られるように、第１の開口部と第２の開口部との間に前記流路を形成するように構成される。前記赤外線ソースは、前記チャンバにより形成された前記流路を通る光経路に沿って赤外線の電磁波を放射するように構成される。前記可動フィルタ部材は、第１の波長帯域の電磁波をフィルタリングする第１のフィルタ要素及び第２の波長帯域の電磁波をフィルタリングする第２のフィルタ要素を含む。前記感光性検出器は、前記フィルタ部材によりフィルタリングされ、前記チャンバにより形成された前記流路を通った赤外線の電磁波を受信するため、前記光経路に沿った定位置に保持される。前記感光性検出器は、受信した赤外線の電磁波の一つ以上のパラメータに関係のある情報を伝達する出力信号を生成するように構成される。前記アクチュエータは、第１の位置で、第１のフィルタ要素が前記光経路に置かれ、第２の位置で、第２のフィルタ要素が光経路に置かれる、第１の位置と第２の位置との間で前記フィルタ部材を動かすように構成される。

本発明の他の態様は、被験者の気道と流体連通する呼吸回路に挿入されるガス測定モジュール内のガスを分析する方法に関係する。ある実施例では、当該方法は、被験者の気道からのガスが流れる前記ガス測定モジュールにより形成される流路を通る光経路に沿って、赤外線の電磁波を放射するステップと、第１の位置で、フィルタ部材の第１のフィルタ要素が前記光経路に置かれ、第２の位置で、前記フィルタ部材の第２のフィルタ要素が光経路に置かれ、第１のフィルタ要素が第１の波長範囲の電磁波をフィルタリングし、第２のフィルタ要素が第２の波長範囲の電磁波をフィルタリングする、第１の位置と第２の位置との間で前記フィルタ部材を動かすステップと、前記光経路に沿って前記フィルタ部材によりフィルタリングされた電磁波を受信するステップと、受信した赤外線の電磁波の一つ以上のパラメータに関係のある情報を伝達する出力信号を生成するステップとを有する。

本発明の更に他の態様は、被験者の気道と流体連通する呼吸回路に挿入される、ガスを分析するシステムに関係する。ある実施例では、当該システムは、被験者の気道からのガスが流れる流路を通る光経路に沿って赤外線の電磁波を放射するための手段と、第１の波長範囲の電磁波をフィルタリングする第１の手段、及び第２の波長範囲の電磁波をフィルタリングする第２の手段を有する、前記光経路に沿って配置された電磁波をフィルタリングするための手段と、第１の位置で、フィルタリングする第１の手段が前記光経路に沿って進む電磁波をフィルタリングし、第２の位置で、フィルタリングする第２の手段が前記光経路に沿って進む電磁波をフィルタリングする、第１の位置と第２の位置との間でフィルタリングするための前記手段を動かすための手段と、前記フィルタ部材によりフィルタリングされた電磁波を前記光経路に沿って受信し、受信した赤外線の電磁波の一つ以上のパラメータに関係のある情報を伝達する出力信号を生成するための手段とを有する。

構成に関係のある要素の機能及び動作の方法、製造の経済性及び部品の組み合わせだけでなく、本発明のこれら及び他の目的、特徴及び特性は、添付の図面を参照して、以下の説明及び添付の特許請求の範囲を考慮して、より明らかになるだろう。これら全ては、この明細書の一部を形成し、類似の参照符号は様々な図における対応する部品を示す。本発明のある実施例では、本願明細書で例示される構成部品は、比例して描かれている。しかしながら、図面は例示目的であって、本発明の限定ではないことは、明確に理解されるべきである。加えて、本願明細書の任意の実施例に示され又は説明される構成特徴は、同様に他の実施例でも使用できることは、理解されるべきである。しかしながら、図面は例示及び説明目的であって、本発明の限界を規定するものとして意図していないことは、明確に理解されるべきである。明細書及び請求項で用いられる「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」の単数形形式は、文中で明確に例外を示さない限り、複数のものを含む。

図１は、本発明の一つ以上の実施例による呼吸回路内のガスの組成を分析するためのシステムを例示する。 図２は、本発明の一つ以上の実施例によるガス測定モジュールを例示する。 図３は、本発明の一つ以上の実施例によるガス測定モジュールを例示する。 図４は、本発明の一つ以上の実施例によるガス測定モジュールを例示する。 図５は、本発明の一つ以上の実施例によるガス測定モジュールを例示する。 図６は、本発明の一つ以上の実施例によるガス測定モジュールを例示する。 図７は、本発明の一つ以上の実施例によるガス測定モジュールを例示する。 図８は、本発明の一つ以上の実施例によるガス測定モジュールを例示する。 図９は、本発明の一つ以上の実施例によるガス測定モジュールを例示する。 図１０は、本発明の一つ以上の実施例によるガス測定モジュールを例示する。 図１１は、本発明の一つ以上の実施例によるガス測定モジュールを例示する。 図１２は、本発明の一つ以上の実施例によるガス測定モジュールを例示する。

図１は、被験者１４がベンチレーション治療を受ける呼吸回路１２内のガスの組成を分析するように構成されたシステム１０を例示する。一つの実施例では、呼吸回路１２は、呼吸回路１２を通って被験者１４の気道への送出のための通気性ガスの加圧流れを生成するように構成される圧力生成器と一端で接続されている。しかしながら、これは、限定的意図はない。一つの実施例では、システム１０は、ガス測定モジュール１６を含む。

呼吸回路１２は、回路導管１８及び被験者インタフェース機器２０を含む。多くの異なる治療上のシナリオにおいて、被験者１４の気道は、被験者１４の気道と流体連通する呼吸回路１２を配置するように係合される。被験者１４の気道は、係合され、被験者インタフェース機器２０により、呼吸回路１２と流体連通して置かれる。被験者インタフェース機器２０は、密封又は密封されていない態様で、被験者１４の気道の一つ以上の開口部と係合する。被験者インタフェース機器２０の幾つかの例は、例えば、気管内チューブ、鼻カニューレ、気管切開管、鼻マスク、鼻／口のマスク、フルフェースマスク、総フェースマスク、部分的な再呼吸マスク、又は被験者の気道とガスの流れを連通させる他のインタフェース機器を含む。本発明は、これらの例に限られず、任意の被験者インタフェースの実行を考察している。

回路導管１８は、被験者インタフェース機器２０の方へ向かう、又は離れるガスを運ぶように構成される。非限定的な例として、回路導管１８は、可撓性の導管を含む。この開示のために、回路導管１８は、被験者インタフェース機器２０へ及び／又は被験者インタフェース機器２０から加圧ガス流を運ぶ管状部材に必ずしも限定されるというわけではない。回路導管１８は、被験者インタフェース機器２０により被験者１４の気道と流体連通して置かれる任意の中空のボディ、容器又はチャンバを含む。例えば、ここで参照される回路導管１８は、実際の被験者インタフェース機器２０上に位置されるチャンバとして形成される。このチャンバは、ガス供給源及び／又は周囲大気と流体連通する。

ガス測定モジュール１６は、呼吸回路１２内のガスの組成を分析するように構成される。このように、ガス測定モジュール１６は、回路導管１８と連通して配置されるように構成される。これは、ガス測定モジュール１６の回路導管１８への挿入を含む。この挿入は、選択的に着脱可能及び／又は実質的に固定である。一つの実施例では、呼吸回路１２は、回路導管１８に、ガス測定モジュール１６を着脱可能に受けるように構成されるドックを含む。ガス測定モジュール１６は、ガス測定モジュール１６が回路導管１８に挿入される場合、ガスがチャンバにより形成される第１の開口部２２と第２の開口部２４との間の流路を通る被験者１４の気道へ、及び／又は気道から送られるように、ガス測定モジュール１６に配置されている第１の開口部２２及び第２の開口部２４を持つチャンバを当該モジュール内に形成する。幾つかの実行において、チャンバは、（主流チャンバよりはむしろ）副流チャンバとして形成される。これらの実行において、第１の開口部と第２の開口部２４との間のガス測定モジュール１６を通過するガスは、分析のため副流チャンバへ吐き出される。

ガス測定モジュール１６は、ガス測定モジュール１６により形成されるチャンバ内のガスの組成の分析を容易にする光学部品及び／又は電子部品を担持する。これらの部品は、例えば、走査式分光計を形成する。治療上の設定でのガス測定モジュール１６の使用を容易にするために、組成分析を容易にするガス測定モジュール１６の光学部品及び／又は電子部品は、ガス測定モジュール１６の形成因子を最小化するように構成される。例えば、ガス測定モジュール１６があまりに大きくて及び／又は扱いにくい場合、実行は困難で（例えば、不注意な切断又は破損を受けやすい）、被験者１４にとって不快で、及び／又は他の欠点を持つ。測定モジュール１６に対する他のデザイン要件は、電力使用／効率、動作中に生じる熱、材料費及び／又は製造コスト、ガス組成測定の精度／正確さ及び／又は他の要件を含む。

図２は、ガス測定モジュール１６の一つの実施例を例示する。図２に示されるガス測定モジュール１６の実施例では、ガス測定モジュール１６は、ソース２６、第１の光学サブシステム２８、気道アダプタ３０、第２の光学サブシステム３２、一つ以上の感光性検出器３４及び／又は他の部品を含む。

ソース２６は、赤外スペクトルの電磁波を放射するように構成されている。ソース２６は、エミッタ及びレンズを含む。エミッタは電磁波を放射するボディであり、レンズは一般にエミッタと一体的に供給される。例えば、レンズは、エミッタのための機械的保護を提供し、エミッタを外気から分離し、及び／又は、さもなければエミッタと一体的に供給されてもよい。一つの実施例では、電磁波は、電磁波を二酸化炭素又は亜酸化窒素（例えば、それぞれ約４．２５又は約４．５５ミクロン）に関係する第１の波長帯域、３．７ミクロンの基準を供給する第２の波長帯域及び／又は他の波長帯域を含む。第２の波長帯域は、ガス測定モジュール１６内のガスによる吸収がほとんどない波長を供給する。

第１の光学サブシステム２８は、ソース２６により放射された電磁波を処理するように構成される。一般に、ソース２６及び／又はソース２６と関連したレンズのサイズ及び／又は形状は、ソース２６により生成される電磁波をソース２６から離れて広がるように拡大させる。第１の光学サブシステム２８は、ビーム拡大を低減するように構成される一つ以上の光要素（例えば、電磁波を平行にする一つ以上の要素）を含む。

気道アダプタ３０は、呼吸回路（例えば、図１の呼吸回路１２）と結合されるように構成される。気道アダプタ３０は、更に、第１の開口部２２と第２の開口部２４との間にチャンバ３６を形成し、チャンバ３６内でガスは、ガス測定モジュール１６による測定のため呼吸回路から受け取られる。図２で分かるように、チャンバ３６により気道アダプタ３０を通って形成される流路の両側に、窓３８が形成される。窓３８の各々は、赤外線の電磁波に対して光学的に透明である（又は、少なくとも半透明の）材料から形成される。例えば、窓３８は、シリコン、ゲルマニウム、サファイヤ及び／又は他の材料から形成される。ソース２６により放射され、第１の光学サブシステム２８により処理される電磁波は、窓３８を介してチャンバ３６に向けられる。

第２の光学サブシステム３２は、チャンバ３６により形成される流路を通過した電磁波を処理するように構成されている。例えば、一つの実施例では、第２の光学サブシステム３２は、感光性検出器３４上へチャンバ３６を通って受け取られる電磁波を焦点合せさせるように構成される一つ以上の光要素を含む。

感光性検出器３４は、入射する電磁波の一つ以上のパラメータに関係する情報を伝達する出力信号を生成するように構成される。一つ以上のパラメータは、例えば、波長の関数としての強度、及び／又は他のパラメータを含む。

一つの実施例では、第１の光学サブシステム２８及び／又は第２の光学サブシステム３２の一方又は両方は、ソース２６により放射される電磁波を波長により空間的に分離するように構成される一つ以上の光学部品を含む。この分離は、感光性検出器３４により、波長の関数として強度に関係のある情報を伝達している出力信号を生成可能にする。

従来のガス測定システムでは、全体のフォームファクター、電力使用／効率、オペレーションを通じて生成される熱、材料費及び／又は製造費、及び／又はガス組成測定の精度／正確さに注意が払われる。斯様なシステムでは、電磁波を平行にし、及び／又は合焦させる第１の光学サブシステム２８及び／又は第２の光学サブシステム３２と同様の光学サブシステムが供給される。斯様な光要素は従来のシステムの大きさ及びコストを増大すると認識されると共に、これらの光要素により供給される増大された精度／正確さは、これらが加える大きさ及び／又はコストを上回ると一般に考えられてきた。

これ以降示され説明されるガス測定モジュール１６の実施例では、電磁波は、電磁波を平行にし、又は合焦させる光要素を用いることなく、チャンバ３６内のガスの組成に関する情報を提供するように処理される。電磁波を平行にし、及び／又は合焦させるように放射線を処理する代わりに、ソース２６と感光性検出器３４との間の光経路を短縮することに、これらの実施例では注意が払われる。非限定的な例として、光経路長は、（エミッタから）約１９ｍｍ未満に保たれる。更に、後述する実施例で、単一の感光性検出器３４が、電磁波を検出するために用いられる。単一の感光性検出器３４は自己参照できるので、これは２つ以上の検出器を実行する実施例よりも機能を強化している。

ソース２６と感光性検出器３４との間の光経路を短縮することは、ソース２６から放射される電磁波のビーム拡大により生じる精度／正確さの幾らかの劣化を克服する。更に、チャンバ３６内のガスの組成を測定する際のガス測定モジュール１６の精度／正確さを劣化させる傾向がある他の要因が、「周囲経路長」であると決定された。本願で使用されているように、用語「周囲経路長」は、電磁波が外気（例えば、チャンバ３６内ではない）にさらされるソース２６と感光性検出器３４との間の光経路の長さを指す。後述される実施例の全体の経路長を短縮するために、周囲経路長は短縮される。周囲経路長のこの短縮化により得られる精度／正確さは、ガス測定モジュール１６内で電磁波を平行せず、及び／又は合焦させないことにより失われる精度／正確さを少なくとも補償する。非限定的な例として、「周囲経路長」は、約４．５ｍｍ未満に保たれる。

チャンバ３６外の外気への電磁波の露出を低減するための利用可能な他の技術があることは理解されるだろう。例えば、ガス測定モジュール１６の内部は、真空下に保持されたり、対象の波長の電磁波を吸収しないガスで満たされたり、及び／又は光経路外に外気を保つ光学的に透過物質から形成されてもよい（例えば、シリコン又はサファイヤ物質で満たされる）。しかしながら、これらの代替の解決策は、材料費及び／又はガス測定モジュール１６の製造費用を大幅に増大させる。

図３は、ソース２６、気道アダプタ３０、感光性検出器３４、フィルタ部材４０、アクチュエータ４２及び／又は他の部品を含むガス測定モジュール１６の実施例を例示する。ソース２６は、窓３８に比較的近い気道アダプタ３０の側に配置される。ある実施例では、ソース２６内のエミッタは、窓３８から約２．７４ｍｍ未満離れている。ソース２６のレンズと窓３８との間の空気距離は、約１．２ｍｍ未満である。気道アダプタ３０の反対側に、感光性検出器３４、フィルタ部材４０及びアクチュエータ４２が配置される。

フィルタ部材４０は、複数のフィルタ要素を含む。特に、図３に示される実施例では、フィルタ部材４０は、第１のフィルタ要素４４及び第２のフィルタ要素４６を含む。第１のフィルタ要素４４は、第１の波長帯域の範囲内の電磁波をフィルタリングするように構成され、第２のフィルタ要素４６は、第２の波長帯域の範囲内の電磁波をフィルタリングするように構成される。これは、第１のフィルタ要素４４が、第１の波長帯域にない電磁波を選択的に阻止するか、又は光経路から離れるように導き、第２のフィルタ要素４６が、第２の波長帯域にない電磁波を選択的に阻止するか、又は光経路から離れるように導くことを意味する。ある実施例では、第１の波長帯域は二酸化炭素又は亜酸化窒素に関し（例えば、それぞれ約４．２５又は約４．５５ミクロン）、第２の波長帯域は基準である。図３に示される実施例では、第１のフィルタ要素４４及び第２のフィルタ要素４６は、反射フィルタ要素である。

第１のフィルタ要素４４及び第２のフィルタ要素４６だけを含むフィルタ部材４０のこの例示及び説明は、限定することを意図されていない。ある実施例では、フィルタ部材４０は、一つ以上の追加フィルタ要素を含む。例えば、フィルタ部材４０は、第３の波長帯域の電磁波をフィルタリングするように構成される第３のフィルタ要素を含む。

フィルタ部材４０は、レール壁３８に向かい合うフィルタ部材４０の側上の第１のフィルタ要素４４及び第２のフィルタ要素４６を担持するように構成される。フィルタ部材４０は、複数の異なる位置の間に移動可能であるように構成される。位置の各々で、フィルタ部材４０に含まれるフィルタ要素の１つ（例えば、第１のフィルタ要素４４又は第２のフィルタ要素４６）は、ソース２６からの電磁波が感光性検出器３４上に入射する前に、光経路内のフィルタ要素によりフィルタリングされるように光経路に配置されている。図３に示される実施例では、フィルタ部材４０は、第１のフィルタ要素４４が光経路に配置されている第１の位置（示されるように）と、第２のフィルタ要素４６が光経路に配置されている第２の位置との間で回転軸の周りを回転可能である。第１の位置と第２の位置との間でフィルタ部材４０を前後に振ることにより、ガス測定モジュール１６は、第１の波長帯域及び第２の波長帯域両方の電磁波を感光性検出器３４に供給する。ある実施例では、この振りは、所定の期間又は周波数に従って周期的である。

第１の位置と第２の位置との間の回転の量は、とりわけ、第１のフィルタ要素４４及び第２のフィルタ要素４６のサイズ、第１のフィルタ要素４４と第２のフィルタ要素４６との間の空間距離、第１のフィルタ要素４４及び第２のフィルタ要素４６の半径位置、及び／又は第１のフィルタ要素４４の表面と第２のフィルタ要素４６の表面との間の角度の関数である。

アクチュエータ４２は、フィルタ部材４０により坦持されるフィルタ要素に対応する位置間でフィルタ部材４０を動かすように構成される。例えば、アクチュエータ４２は、第１の位置と第２の位置との間でフィルタ部材４０を動かす。ある実施例では、アクチュエータ４２は、トートバンドスキャナを含む。トートバンドスキャナは、永久磁石４８、トートバンド（張りつり線）５０及び固定子５２を含む。トートバンドスキャナがフィルタ部材４０を動かすために動く態様は、例えば、２００９年１０月２０日に発行された「ＭＩＣＲＯＳＰＥＣＴＲＯＭＥＴＥＲ ＧＡＳ ＡＮＡＬＹＺＥＲ」というタイトルの米国特許第７，６０５，３７０号に説明されていて、この文献は本願に完全に組み込まれる。

アクチュエータ４２が坦持するフィルタ要素に対応する位置の間を移動させるため、アクチュエータ４２がフィルタ部材４０を動かすので、感光性検出器３４は、そこに入射する電磁波の強度についての情報を伝達する出力信号を生成する。フィルタ部材４０及び／又はアクチュエータ４２の位置が既知であるゆえに、この出力信号は、波長の関数として、電磁波の強度に関する情報を提供する。これは、気道アダプタ３０内のガスの組成に関する情報を決定するために使用できる。

ある実施例では、フィルタ部材４０及び感光性検出器３４は、窓３８と感光性検出器３４との間の周囲の経路長を減らすために、ガス測定モジュール１６内で構成される。例えば、窓３８と感光性検出器３４との間の周囲の経路長は、約３．１ｍｍ未満に維持される。

検出のため感光性検出器３４に電磁波の波長帯域を選択的に供給するフィルタの使用は、複数の感光性検出器３４が実行される実施例に関してガス測定モジュール１６のパワー効率を低下させることは理解されるだろう。しかしながら、システムの経路長さを短縮することにより、感光性検出器３４に電磁波の一部だけを供給することに関連したパワーの損失は緩和される。

図４は、ガス測定モジュール１６の他の実施例を例示する。図４の具体例では、部品は、対応する機能を供給し、以前に例示された部品と同じようにラベル付けられた。図４で分かるように、この実施例は、ソース２６、気道アダプタ３０、感光性検出器３４、フィルタ部材４０、アクチュエータ４２、及び／又は他の部品を含む。図４は、フィルタ部材４０の回転軸とフィルタ要素（例えば、第１のフィルタ要素４４及び第２のフィルタ要素４６）との間の半径方向距離が、フィルタ部材４０がフィルタ要素に対応する位置間で回転しなければならない量に影響を与える態様の実例をとりわけ提供する。この半径方向距離が図３の示された実施例より図４の示された実施例において短いので、フィルタ部材４０は第１の位置と第２の位置との間のより大きい角度にわたって回転しなければならない。よって、半径方向距離を減らすことがよりコンパクトなフォームファクタを提供すると共に、必要な位置の間でフィルタ部材４０を効果的に動かすために必要とされる増大された回転は、増大された負担をガス測定モジュール１６の他の部品（例えば、アクチュエータ４２に）に課すことになる。

図５は、ガス測定モジュール１６の更に他の実施例を例示する。図５の具体例では、部品は、対応する機能を供給し、以前に例示された部品と同じようにラベル付けられた。図５に示される実施例では、感光性検出器３４は、フィルタ部材４０とは反対側の気道アダプタ３０の側に置かれる。このように、ソース２６からの電磁波は、フィルタ部材４０までチャンバ３６を通過し、またチャンバ３６を通って感光性検出器３４へ反射される。これは、（電磁波がチャンバ３６を通って行ったり来たり両方向に進むので）チャンバ３６を通る光経路の経路長を減らすことなくチャンバ３６の幅を低減可能にする。周囲の経路長を減らすために、ソース２６のエミッタは窓３８から約２．７４ｍｍ未満に配置され、及び／又は、ソース２６のレンズは約１．２ｍｍ未満であり、フィルタ部材４０は、これらが光経路内に配置されているとき、窓３８から約２．４５ｍｍ未満であるように、フィルタ部材４０は配置されるか、及び／又は、感光性検出器３４は、窓３８と感光性検出器３４との間の周囲の経路長が約０．４ｍｍ未満であるように配置される。

図６は、ガス測定モジュール１６の更に他の実施例を例示する。図６の具体例では、部品は、対応する機能を供給し、以前に例示された部品と同じようにラベル付けられている。図６に示される実施例では、フィルタ部材４０の回転軸とフィルタ部材４０により坦持されるフィルタ要素との間の図５に示された実施例より大きい半径方向距離を持つフィルタ部材４０が示される。前述されたように、これは、フィルタ部材４０がフィルタ要素に対応する位置の間で移動するために回転しなければならない角度を低減させる。図６は、更に、第３のフィルタ要素５４を含むフィルタ部材４０を示す。第３のフィルタ要素は、第３の波長帯域の電磁波をフィルタリングするように構成される。図６に示される実施例では、フィルタ部材４０により坦持されるフィルタ要素に対応する位置間でフィルタ部材４０を動かすことは、第１の位置、第２の位置と第３の位置との間でフィルタ部材を動かすことを含み、第３のフィルタ要素５４は、電磁波が感光性検出器３４に入射する前に、ソース２６により放射される電磁波をフィルタリングするために光経路内の第３の位置に配置されている。

図７及び図８は、ガス測定モジュール１６の更に別の実施例を例示する。図７及び図８の具体例では、部品は、対応する機能を供給し、以前に例示された部品と同じようにラベル付けられた。図７及び図８に示される実施例では、フィルタ要素（例えば、第１のフィルタ要素４４及び第２のフィルタ要素４６）がディスクに備えられている、略ディスク形状を持つフィルタ部材４０が形成されている。鏡５６は、感光性検出器３４の方へ光経路を曲げるように構成されている。フィルタ部材４０は、光経路がフィルタ部材４０を横切るように、ガス測定モジュール１６内に配置されている。フィルタ部材４０は、アクチュエータ４２により（例えば、トートバンド５０に位置される）回転軸の周りに回転可能である。アクチュエータ４２は、フィルタ部材４０により坦持されるフィルタ要素が電磁波をフィルタリングするために光経路に配置されている位置まで回転軸に対してフィルタ部材４０を回転させるように構成される。窓３８と感光性検出器３４との間の周囲の経路長は、約２．５ｍｍに維持される。

図９及び図１０は、ガス測定モジュール１６の更に他の実施例を例示する。図９及び図１０の具体例では、部品は、対応する機能を供給し、以前に例示された部品と同じようにラベル付けられた。図９及び図１０に示される実施例では、ガス測定モジュール１６は、フィルタ要素がディスクの平面に坦持され、フィルタ部材４０及び感光性検出器３４の方へ光経路を曲げる鏡なしに、略ディスク形状を持つフィルタ部材４０と協働するように変更されている。この実施例では、フィルタ部材４０を形成しているディスクの平面は、フィルタ部材４０に最も近い窓３８の表面（又は接線方向）と略平行である。窓３８と感光性検出器３４との間の周囲の経路長は、約１．０ｍｍ未満に維持される。

フィルタ要素に対応する位置の間でのフィルタ部材４０の回転を容易にするために、アクチュエータ４２は、中空管５８、板ばね６０、カウンターバランス６２、及び／又は他の部品を含む。中空管５８は、中空管５８の断面がフィルタ部材４０の回転軸を囲むように、フィルタ部材４０の第１の端部でフィルタ部材４０に取付けられている。トートバンド５０は、中空管５８を通り抜けて、板ばね６０に各端部で取付けられている。板ばね６０は、Ｕ字形状を持ち、張力によりトートバンド５０を保持するために役に立つ。永久磁石４８は、中空管５８に取付けられ、第１の端部から中空管５８に沿って離れている。永久磁石４８に対して中空管５８の第１端部の反対側に、カウンターバランス６２が、中空管５８に取付けられている。カウンターバランス６２は、永久磁石４８周りのフィルタ部材４０／中空管５８のバランスをとるのに役に立つ。

図１１及び図１２は、ガス測定モジュール１６の更に他の実施例を例示する。図１１及び図１２の具体例では、部品は、対応する機能を供給し、以前に例示された部品と同じようにラベル付けられた。図１１及び図１２に示される実施例では、フィルタ部材４０は、ディスク形部材として形成されるが、フィルタ要素（例えば、第１のフィルタ要素４４及び第２のフィルタ要素４６）は、図７乃至図１０に示されたようにディスクの平面にない。その代わりに、フィルタ要素は、フィルタ部材４０の平面から延在して配置される。ディスク形フィルタ部材４０は、フィルタ部材４０の中心を通り抜けるトートバンド５０により形成される回転軸の周りを回転する。この実施例では、窓３８と感光性検出器３４との間の周囲の経路長は、約１．０ｍｍ未満に維持される。

図３乃至図１２に図示されるガス測定モジュール１６の実施例では、フィルタ部材４０は、フィルタ要素に対応する位置の間に幾らかの空間的分離があるように構成されている。例えば、第１の位置及び第２の位置に関して、第１のフィルタ要素４４及び第２のフィルタ要素４６は、第１の位置と第２の位置との間でフィルタ部材４０を回転移動させることが、第１のフィルタ要素４４も第２のフィルタ要素４６も感光性検出器３４に電磁波を向けるために配置されない角度を越えてフィルタ部材４０を動かすことを必要とするように、フィルタ部材４０に配置されている。フィルタ要素に対応する位置間の「中間の」位置を持つフィルタ部材４０のこの構成は、（例えば、第１のフィルタ要素４４によりフィルタリングされた幾つかの電磁波と、第２のフィルタ要素４６によりフィルタリングされた幾つかの電磁波とを受信する感光性検出器３４により生じる）光干渉を低減する。しかしながら、この構成は、フィルタ部材４０／アクチュエータ４２のシステムにより必要とされる動きの範囲を増大し、及び／又は（位置の間にフィルタ部材４０に入射する電磁波により生じる）ガス測定モジュール１６内の熱の生成に結果としてなる。動きのより大きい範囲にわたってフィルタ部材４０を動かすようにアクチュエータ４２に要求することは、アクチュエータ４２に対する負荷を増大し、アクチュエータ４２により消費されるエネルギー量を増大し、及び／又は他の欠点を提示する。

ある実施例では、フィルタ部材４０により担持されるフィルタ要素に対応するフィルタ部材４０の位置の間に必要とされる空間的分離の量を減らすために、フィルタ部材４０が位置の中間にあるとき、電磁波がフィルタ部材４０に入射することを回避するようにしてもよい。例えば、フィルタ部材４０が第１の位置と第２の位置との間で作動しているとき、ソース２６により放射される電磁波は、フィルタ部材４０に入射することを阻止されてもよい。この阻止は、光経路を選択的に阻止するゲートにより達成される。ゲートは、例えば、ソース２６と窓３８との間、又は、窓３８とフィルタ部材４０との間に位置される。

ある実施例では、電磁波を阻止するよりはむしろ（又は組み合わせて）、フィルタ部材４０が第１の位置と第２の位置との間にある間、感光性検出器３４の出力信号は、選択的に阻止されるか又は捨てられる。感光性検出器３４の出力信号のこのゲート制御は、感光性検出器３４をプロセッサに選択的に結合させるスイッチを使用してなされる。

ある実施例では、感光性検出器の出力信号のゲート制御及び／又は電磁波を阻止することの代わりに（又は連動して）、ソース２６は、フィルタ部材４０がフィルタ要素に対応する位置に置かれて調整されるパルスの電磁波を放射するように制御される。例えば、フィルタ部材４０が第１の位置に置かれるとき、電磁波のパルスはソース２６により放射される。フィルタ部材４０が第１の位置から第２の位置へ動かされていると、ソース２６は電磁波を放射しない。フィルタ部材４０が第２の位置に到達するとき、ソース２６は、他のパルスの電磁波を放射し、以下同様である。フィルタ部材４０とソース２６との間の調整は、ソース２６及び／又はアクチュエータ４２を制御する一つ以上のコントローラにより達成される。フィルタ部材４０の作動と一致するパルス化された電磁波の使用は、ガス測定モジュール１６内の熱発生を減らし、電磁波を生成する際のガス測定モジュール１６の効率を強化し、及び／又は他の増強を提供する。

フィルタ部材４０がソース２６から反対側の気道アダプタ３０の側に置かれる実施例のここでの図例及び説明は、制限することを目的としないことは理解されるだろう。本開示の範囲は、電磁波が気道アダプタ３０を通じて方向づけられる前に、フィルタ部材４０が、ソース２６により放射される電磁波をフィルタリングするために配置されるガス測定モジュール１６のアレンジメントを含む。

本発明は、最も実際的で好ましい実施例であると現在考えられていることに基づいて、例示のために詳述されたが、斯様な詳細は、単にその目的のためであって、本発明が開示された実施例に限定されず、これに反して、添付の特許請求の範囲及び要旨内である変更及び等価なアレンジメントをカバーする意図があることは理解されるべきである。例えば、可能な限り、任意の実施例の一つ以上の特徴が他の任意の実施例の一つ以上の特徴と組み合わせられることも、本発明が意図していることは理解されるべきである。

Claims (18)

1. 被験者の気道と流体連通する呼吸回路に挿入されるガス測定モジュールであって、前記ガス測定モジュールが前記呼吸回路に挿入される場合、被験者の気道からのガスが流路を通って送られるように、第１の開口部と第２の開口部との間に前記流路を形成する、第１の開口部及び第２の開口部を持つチャンバと、前記チャンバにより形成された前記流路を通る光経路に沿って赤外線の電磁波を放射する赤外線ソースと、第１の波長帯域の電磁波をフィルタリングする第１のフィルタ要素及び第２の波長帯域の電磁波をフィルタリングする第２のフィルタ要素を含む可動フィルタ部材と、前記フィルタ部材によりフィルタリングされ、前記チャンバにより形成された前記流路を通った赤外線の電磁波を受信し、受信した赤外線の電磁波の一つ以上のパラメータに関係のある情報を伝達する出力信号を生成するために、前記光経路に沿った定位置に保持された感光性検出器と、第１の位置で、第１のフィルタ要素が前記光経路に置かれ、第２の位置で、第２のフィルタ要素が前記光経路に置かれる、第１の位置と第２の位置との間で前記フィルタ部材を動かすアクチュエータとを有する、ガス測定モジュール。
2. 前記フィルタ部材が、第３の波長帯域の電磁波をフィルタリングする第３のフィルタ要素を更に含み、前記アクチュエータが、第１の位置、第２の位置及び第３の位置へ前記フィルタ部材を動かし、第３の位置で、第３のフィルタ要素が前記光経路に置かれる、請求項１に記載のガス測定モジュール。
3. 前記赤外線ソースから前記感光性検出器の前記定位置までの前記光経路の長さが約１９ｍｍ未満である、請求項１に記載のガス測定モジュール。
4. 前記フィルタ部材が前記チャンバから下流の前記光経路に沿って配置される、請求項１に記載のガス測定モジュール。
5. 前記フィルタ部材が回転軸の周りを回転可能であり、第１の位置は前記フィルタ部材の第１の回転方向の位置であり、第２の位置は前記フィルタ部材の第２の回転方向の位置である、請求項１に記載のガス測定モジュール。
6. 前記感光性検出器をプロセッサと選択的に接続するためのスイッチを更に有し、前記スイッチは、前記フィルタ部材が第１の位置と第２の位置との中間にある場合、前記感光性検出器を前記プロセッサから選択的に分離し、前記フィルタ部材が第１の位置又は第２の位置にある場合、前記感光性検出器を前記プロセッサと接続する、請求項１に記載のガス測定モジュール。
7. 被験者の気道と流体連通する呼吸回路に挿入されるガス測定モジュール内のガスを分析する方法であって、被験者の気道からのガスが流れる前記ガス測定モジュールにより形成される流路を通る光経路に沿って、赤外線の電磁波を放射するステップと、第１の位置で、フィルタ部材の第１のフィルタ要素が前記光経路に置かれ、第２の位置で、前記フィルタ部材の第２のフィルタ要素が前記光経路に置かれ、第１のフィルタ要素が第１の波長範囲の電磁波をフィルタリングし、第２のフィルタ要素が第２の波長範囲の電磁波をフィルタリングする、第１の位置と第２の位置との間で前記フィルタ部材を動かすステップと、前記光経路に沿って前記フィルタ部材によりフィルタリングされた電磁波を受信するステップと、受信した赤外線の電磁波の一つ以上のパラメータに関係のある情報を伝達する出力信号を生成するステップとを有する、方法。
8. 前記フィルタ部材を動かすステップは、前記フィルタ部材の第３のフィルタ要素が第３の位置で前記光経路に配置され、第３のフィルタ要素が第３の波長範囲の電磁波をフィルタリングする、第３の位置に前記フィルタ部材を動かすステップを更に含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記光経路の長さが約１９ｍｍ未満である、請求項７に記載の方法。
10. 前記フィルタ部材が前記流路から下流に前記光経路に沿って配置される、請求項７に記載の方法。
11. 第１の位置と第２の位置との間に前記フィルタ部材を動かすステップは、第１の位置に対応する前記フィルタ部材の第１の回転方向と第２の位置に対応する前記フィルタ部材の第２の回転方向との間で前記フィルタ部材を回転させるステップを有する、請求項７に記載の方法。
12. 第１の位置と第２の位置との間に位置される前記フィルタ部材に応じて前記出力信号をプロセッサに供給するステップを更に有する、請求項７に記載の方法。
13. 被験者の気道と流体連通する呼吸回路に挿入される、ガスを分析するシステムであって、被験者の気道からのガスが流れる流路を通る光経路に沿って赤外線の電磁波を放射するための手段と、第１の波長範囲の電磁波をフィルタリングする第１の手段、及び第２の波長範囲の電磁波をフィルタリングする第２の手段を有する、前記光経路に沿って配置された電磁波をフィルタリングするための手段と、第１の位置で、フィルタリングする第１の手段が前記光経路に沿って進む電磁波をフィルタリングし、第２の位置で、フィルタリングする第２の手段が前記光経路に沿って進む電磁波をフィルタリングする、第１の位置と第２の位置との間でフィルタリングするための前記手段を動かすための手段と、前記フィルタ部材によりフィルタリングされた電磁波を前記光経路に沿って受信し、受信した赤外線の電磁波の一つ以上のパラメータに関係のある情報を伝達する出力信号を生成するための手段とを有する、システム。
14. フィルタリングするための前記手段が、更に、第３の波長範囲の電磁波をフィルタリングする第３の手段を有し、フィルタリングするための前記手段を動かすための前記手段は、更に、フィルタリングする第３の手段が第３の位置で前記光経路に沿って進む電磁波をフィルタリングする、第３の位置へフィルタリングするための前記手段を動かす、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記光経路の長さが約１９ｍｍ未満である、請求項１３に記載のシステム。
16. フィルタリングするための前記手段が前記流路から下流の前記光経路に沿って配置される、請求項１３に記載のシステム。
17. 第１の位置と第２の位置との間でフィルタリングするための前記手段を動かすための前記手段が、第１の位置に対応する第１の回転方向と、第２の位置に対応する第２の回転方向との間でフィルタリングするための前記手段を回転させる、請求項１３に記載のシステム。
18. 第１の位置と第２の位置との間に位置される前記フィルタ部材に応じて前記出力信号をプロセッサへ供給するための手段を更に有する、請求項１３に記載のシステム。

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