JP4509477B2 - ガス標本セル及びそのセルの使用方法 - Google Patents
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Description
標本ライン内で変化するからである。水分と粘膜が存在することによって、標本化用チューブの長期間の開通性に関する問題が生じる。また、標本ラインは、ロー・パス・フィルターのように作用し、そして測定の忠実度に影響を与える。最後に、標本ラインにより発生した圧力可変遅延によって、酸素濃度を計算するために必要な気道の流れ及び酸素濃度信号を正確に同期させるときに困難性が生じる。
しており、そして酸素濃度を測定するために使用され得る。これらの装置は、イオン化磁石及び高圧真空ポンプを有する一般的に大きな組立体である。質量分光計の利点は、高精度、多数ガスの分析能力、及び高速性である。欠点は、高価格、高電力消費、及び大型であることである。質量分光計は、気道上の用途には適さない。
1.それは、低換気に対して鋭敏な指標である。
0.01%)、及び応答時間(<100ms)を有して、一呼吸毎の酸素濃度を監視する。センサーは、麻酔薬を含み、気道に存在する他のガスには感知しないし、そしてその結果そのガスにより励起されて発光状態にならない。温度、流れの速度、圧力、及び湿度の変化に対するセンサーの感度は十分理解されていて、これらの変化による誤差を補正するアルゴリズムがその素子の信号処理回路の中に導入されている。
た波長における発光による光が発生する。この光はフォトディテクターによって検出され、そのフォトディテクター上には受信された光の強度及び減衰パターンを反映する信号が発生する。フォトディテクターに向かう光は全て潜在的に信号となる。フォトディテクターの表面上に配置された適切な光学フィルターは、発光された光のみを識別し、これによってフォトディテクターが酸素濃度に関連する信号のみを確実に発生する。
によって、窓は十分な高温に加熱され、曇りが除去される結果となる。透明な窓を加熱するための各種の手段を採用できる。適当な一方法は、ヒーターをリング形態にしてガス標本素子の透明な窓を囲むことである。本発明の原則を使用するシステムにおいて重要なことは、フィルム型のセンサーを標本素子の光学窓に安全に適用することである。接着層を用いて、センサー・フィルムを窓に結合してもよいし、また窓に溶媒結合してもよい。別の方法は、保持用リングを使用して、フィルムを伸長して、窓に固定する。関連する方法は、細かい網状組織を有する一方の面が境界となる保持用リングを使用して、フィルムを保持して、窓に対して押し付ける。最後に述べた方法は、フィルムが接着剤なしで物理的に保持され、緩くならないという利点がある。更に、網状組織は、その位置がセンサーのガス側にあり、センサーのその側の熱伝導を高めて、例外的な熱安定を作り出している。
媒体となる。
例を示す。
エアウェイ・アダプター101がトランスジューサー105と結合するとき、対応する停止体307、308と適合するように形成されている。開口部108は、エアウェイ・アダプターの中央部301の側部に形成されており、窓501を備えている。窓501は、容積102内の検出フィルム104(図示せず)を支持しており、トランスジューサー105内に設けられた温度調整装置114(図1を参照)から熱エネルギー伝達経路を与えている。
02及び赤外阻止フィルター603は協働して、二色性フィルターを通過した狭範囲の波長以外の波長を著しく減少させる。二色性フィルター602によって選択された特定の波長は、LED106のピーク出力に、そして検出フィルム104に適当なエネルギー化波長
に相当するように選択される。好ましい実施例においては、この波長は、可視電磁スペクトラムの青の範囲にあるように選択される。
示されている。
ィルム104から放出された光は、窓501を通過し、検出器ボア903を横切り、赤色の二色性フィルター604及び赤色フィルター605を通過し、そしてフォトディテクター110に当たる。好ましい実施例においては、フォトディテクター110はフォトダイオードである。
方法で光学ブロック体901の検出器ボア903に取付けられている。光学ブロック体901は、光学ブロック取付けネジ1202a、1202bを用いて回路基板1001に固着されている。その光学ブロック取付けネジ1202a、1202bは、回路基板1001の穴を通って光学ブロック体901内の検出器ボア903を斜めに横切って形成されたタップされた穴1203(明確にするために、穴一つのみ1203aが示されている)に達している。光学ブロック停止体1204a、1204b(図示せず)は、光学ブロック取付けネジ1202a、1202bに対して検出器ボア903の反対の斜めに配置されており、そして回路基板1001内の穴に伸びて光学ブロック体901を適切な位置に配置する助けとなっている。
示されている。光学ブロック体901内の検出器ボア903は、ボア903の底部の周辺に形成された二つの肩部1301、1302を有する。肩部1301は、赤色二色性フィルター604の先端部の位置を決めるための停止体として役だつ。肩部1302は、フォトダイオード取付けブロック1201の先端部の位置を決めるための停止体として役だつ。フォトダイオード110は、フォトダイオード取付けブロック1201の上で支持されており、そして赤色フィルター605に対して押し上げている。赤色フィルター605は、赤色二色性フィルター604の底部を押し付けており、そして検出器ボア903内の肩部1301に対して押している。ネジ1202a(図示せず)を用いて回路基板1001が光学ブロック体901に固定されると、フォトダイオード取付けブロック1201は、検出器ボア903内の肩部1302に対して押し付けられる。フォトダイオード取付けブロック1201は、フォトダイオード110、赤色フィルター605、及び赤色二色性フィルター604から成る組立体を押している。このようにして、光学ブロック体901が回路基板1001に固定されると、検出器組立体の全体が光学ブロック体内の正しい位置に確実に結合される。
対して、窓501、検出フィルム104、多孔性部材906、及びガス標本容積102の調整の手助けをしている。キュベット取り付けネジ1206a、1206bが締め付けられるとき、ヒーターばね1210は、穴1211内で圧縮し、そして窓501の底部に対して押し付ける。窓501の上方の圧力は、キュベット101の検出容積102内の肩部1305に対して検出フィルム104及び多孔性部材906を更に押し付ける。ネジ1206a、1206bが所定の値のトルクを与えられとき、キュベット101の底部は、光学ブロック体901の先端部表面と結合する。このように、キュベット101が光学ブロック体901に対して正しく結合されるとき、ヒーター114、窓501、検出フィルム104、及び多孔性部材906を肩部1305に対して押し付けるために、ヒーターばね1210を使用することで、センサー及び窓組立体の全体は、光学ブロック組立体502の他の部品に対して光学調整が正しく行われる。
る。そして、キュベット温度がより高くなるとき、デューティー・サイクルは低くなるように制御される。実際に、この制御方法は、検出フィルム104の温度を一定にするために使用される。制御信号1403は、例えば、ヒーター114に対して一体的なトランジスタ(図示せず)を駆動する。PWMヒーター制御信号1403によって駆動されるトランジスタは、ヒーター114への駆動電流をオン又はオフさせるリレーとして作用する。熱は、熱伝導経路1404を介してヒーター114から検出フィルム104に流れる。検出フィルム104の温度を流れるガスの温度以上に設定することによって、熱は、ヒーター114から検出フィルムへ常に流れる。熱制御信号1402によって変調された熱の量は、正の制御信号として常に動作し、熱はシステムから除去する必要はない。
ルム104を詰込むことによって、検出フィルム光劣化による有害は一般に排除でき、検出フィルムが常に新しいことを保証する。このように、酸素濃度を決定する問題は、酸素信号1410を位相角変調LED駆動信号1407に比較することについて簡略化される。
ル波形を出力する。そのデジタル波形は、デジタル/アナログ(D/A)変換器チャンネル1517、1518によって変換され、LED駆動1407及び基準チャンネル1501をそれぞれ作り出す。周波数は、駆動1514によって一定に保持され、二つのチャンネル1517、1518の位相は相互に変動する。特に、駆動1514は、DCエラ−信号1513に応答してデジタル基準チャンネル1516の位相を進めて、DCエラ−信号1513の大きさを最小にする。N0で示される位相進みの量は、DCエラ−信号1513の大きさを最小にするように要求されるが、酸素濃度に比例する。N0の値は、更に処理及び理解をするために内臓の処理によってか又はホスト・コンピュータによって、デジタル出力線1519を介して出力される。
プロセス・コンピュータ1705と通信する。連続通信インターフェース1706は、例えば、RS−232プロトコルを使用し、そしてプロトコル705によって一定のコマンドを使用して、DSP制御器112を制御し校正する。一実施例においては、酸素濃度データは、プロセス・コンピュータによるコマンドに応答してDSP制御器112からプロセス・コンピュータ1705に送出される。このようにして、データを必要とし、かつ、そのデータを受信する用意があるとき、プロセス・コンピュータはデータのみを受信する。
Claims (45)
- 外部のトランスジューサーと結合するよう構成されるハウジングと、
前記ハウジングによって画定される、標本を受入れるための流通路と、
前記流通路内に配置される発光可能な材料であり、前記トランスジューサーを前記ハウジングに取り付けるまでは前記ハウジングの外部から目視可能である発光可能な材料と、
前記ハウジングに連結され、前記発光可能な材料に関連づけられて同発光可能な材料の温度を制御する温度通信要素と、
を備えることを特徴とする呼吸用のガス標本セル。 - 前記ハウジングを通って形成された窓を更に備え、前記発光可能な材料が、該窓を通して前記ハウジングの外部にさらされることを特徴とする請求項1に記載のガス標本セル。
- 前記窓が前記発光可能な材料を支持することを特徴とする請求項2に記載のガス標本セル。
- 前記温度通信要素は前記トランスジューサーの温度制御要素と連結されるように構成されることを特徴とする請求項1に記載のガス標本セル。
- 前記発光可能な材料は、前記窓と接触して配置された基板によって支えられることを特徴とする請求項3に記載のガス標本セル。
- 前記基板が多孔性であることを特徴とする請求項5に記載のガス標本セル。
- 前記基板が膜からなることを特徴とする請求項5又は6に記載のガス標本セル。
- 前記窓に隣接する保持要素であり、前記基板の少なくとも一端を受け入れるように構成される保持要素を更に備えることを特徴とする請求項5から7までのいずれかに記載のガス標本セル。
- 前記保持要素が、前記ハウジングに形成される開口部であり、前記窓を受け入れるように構成される開口部を有することを特徴とする請求項8に記載のガス標本セル。
- 前記開口部は、前記基板の少なくとも一端を受け入れ、そして前記窓は、該窓の前記開口部への配置の際に、前記開口部内に該少なくとも一端を固定することを特徴とする請求項9に記載のガス標本セル。
- 前記窓に隣接する前記発光可能な材料を固定するための膜であり、少なくとも該膜の端部が前記保持要素によって固定されるところの膜を更に備えることを特徴とする請求項8から10までのいずれかに記載のガス標本セル。
- 前記発光可能な材料は、少なくとも一つの分析される物質にさらされたときに、該少なくとも一つの分析される物質の量に関連する割合で抑制される少なくとも一波長の電磁放射線を発することができることを特徴とする請求項1から11までのいずれかに記載のガス標本セル。
- 前記少なくとも一つの分析される物質は、酸素を含むことを特徴とする請求項12に記載のガス標本セル。
- 前記量が、前記少なくとも一つの分析される物質の濃度と、少なくとも一つのガス成分を有する混合体における前記少なくとも一つの分析される物質の分圧とのうちの少なくとも一つからなることを特徴とする請求項12又は13に記載のガス標本セル。
- 前記温度通信要素が少なくとも前記窓の一部と接触することを特徴とする請求項2に記載のガス標本セル。
- 前記温度通信要素が、前記窓の外側の周辺部分と接触する環状の部材を備えることを特徴とする請求項15に記載のガス標本セル。
- 前記温度通信要素が加熱要素を有することを特徴とする請求項1、15、16のうちのいずれかに記載のガス標本セル。
- 前記温度通信要素が少なくとも前記発光可能な材料を実質的に一定温度に維持するように構成されていることを特徴とする請求項1―17のうちのいずれかに記載のガス標本セル。
- 前記温度通信要素は、前記ハウジングにおける蒸気の凝結を防止するように構成されていることを特徴とする請求項1―18のうちのいずれかに記載のガス標本セル。
- 前記ハウジングが呼吸回路の長さに沿って配置されるように構成されていることを特徴とする請求項1―19のうちのいずれかに記載のガス標本セル。
- 前記ハウジングは、副流標本セルのハウジングを含むことを特徴とする請求項1―19のうちのいずれかに記載のガス標本セル。
- 請求項1―21のうちのいずれかの記載によるガス標本セルと、
少なくとも前記ガス標本セルの一部と共に組み立てられるように構成されたトランスジューサーとを備え、
前記トランスジューサーは、
ハウジングと、
前記ハウジング内の少なくとも一波長の電磁放射線の源と、
前記ハウジング内の検出器と、を有し、
前記ガス標本セル及び前記トランスジューサーを組み立てられた関係で配置するとき、前記電磁放射線の源及び前記検出器は前記発光可能な材料に向けられることを特徴とする呼吸用のガス・センサー。 - 前記ガス標本セルのハウジングが呼吸回路の長さに沿って配置されるように構成されていることを特徴とする請求項22に記載の呼吸用のガス・センサー。
- 前記ガス標本セルのハウジングは、副流標本セルのハウジングを含むことを特徴とする請求項22に記載の呼吸用のガス・センサー。
- 呼吸回路から前記ガス標本セルへガスを伝える標本チューブを更に備えること特徴とする請求項24に記載の呼吸用のガス・センサー。
- 前記標本チューブとつながって、前記ガス標本セルへのガスの流れを容易にするポンプを更に備えることを特徴とする請求項25に記載の呼吸用のガス・センサー。
- 前記ガス標本セル及び前記トランスジューサーを前記組み立てられた関係で配置するとき、前記トランスジューサーは、前記温度通信要素と通じる温度制御要素を更に備えることを特徴とする請求項22−26のいずれかに記載の呼吸用のガス・センサー。
- 前記温度通信要素が加熱要素を備えることを特徴とする請求項22−26のいずれかに記載の呼吸用のガス・センサー。
- 前記ガス標本セル及び前記トランスジューサーのうちの少なくとも一つが相互接続要素を有することを特徴とする請求項22−26のいずれかに記載の呼吸用のガス・センサー。
- 前記相互接続要素が前記ガス標本セル及び前記トランスジューサーを相互に着脱可能に結合するように構成されていることを特徴とする請求項29に記載の呼吸用のガス・センサー。
- 前記相互接続要素が、前記ガス標本セル及び前記トランスジューサーの互いの不整合を防止するように構成されていることを特徴とする請求項29又は30に記載の呼吸用のガス・センサー。
- 少なくとも前記検出器は、プロセッサーに信号を伝え、該プロセッサーは、該信号の変動に基づいて、前記発光可能な材料がさらされることとなる少なくとも一つの分析される物質の量を決定することを特徴とする請求項22−26のいずれかに記載の呼吸用のガス・センサー。
- 更に圧力測定部品を備えることを特徴とする請求項22−26のいずれかに記載の呼吸用のガス・センサー。
- 前記圧力測定部品は、絶対圧トランスジューサーを有することを特徴とする請求項33に記載の呼吸用のガス・センサー。
- 前記絶対圧トランスジューサーが少なくとも前記流通路と通じるように配置されることを特徴とする請求項34に記載の呼吸用のガス・センサー。
- 基準圧を前記流通路に通じさせるように構成された弁を更に備えることを特徴とする請求項35に記載の呼吸用のガス・センサー。
- 前記圧力測定部品が差圧トランスジューサーを有することを特徴とする請求項33に記載の呼吸用のガス・センサー。
- 前記差圧トランスジューサーが基準圧を少なくとも前記流通路に通じさせることを特徴とする請求項37に記載の呼吸用のガス・センサー。
- 前記圧力測定部品が前記トランスジューサーのハウジング内に少なくとも部分的に含まれることを特徴とする請求項33−38のいずれかに記載の呼吸用のガス・センサー。
- 前記圧力測定部品が信号をプロセッサーに通信することを特徴とする請求項33−38のいずれかに記載の呼吸用のガス・センサー。
- 前記ガス標本セルのハウジングは、副流標本セルのハウジングを含み、該ガス標本セルへのガスの流れを容易にするために標本チュ−ブと連通するポンプを更に有することを特徴とする請求項40に記載の呼吸用のガス・センサー。
- 前記圧力測定部品から受信した前記信号に基づいて前記プロセッサーが前記ポンプの動作を制御することを特徴とする請求項41に記載の呼吸用のガス・センサー。
- 呼吸用ガス・センサーのトランスジューサーであって、
前記呼吸用ガス・センサーのガス標本セルハウジングと共に組立てるように構成されたトランスジューサー・ハウジングと、
前記トランスジューサー・ハウジングを前記ガス標本セルハウジングと共に組立てるときに、前記ガス標本セルハウジングにおける外部にさらされる発光可能な材料の方に少なくとも一波長の電磁放射線を向けるために前記トランスジューサー・ハウジング内に配置された前記少なくとも一波長の電磁放射線の源と、
前記ガス標本セルハウジングの前記発光可能な材料によって発せられる、分析されるガスの量に関連する、少なくとも一波長の電磁放射線を受けるために前記トランスジューサー・ハウジング内に配置された検出器と、
前記トランスジューサー・ハウジングを前記ガス標本セルハウジングと共に組立てるときに同ガス標本セルハウジングによって支えられる温度通信要素と物理的に相互に作用するように構成された温度制御要素と、
を備えること特徴とする呼吸用ガス・センサーのトランスジューサー。 - 前記ガス標本セルハウジングの相補部分に当該トランスジューサーを取り外し可能に固定するための相互接続要素を更に備える請求項43に記載のトランスジューサー。
- 前記相互接続要素が、当該トランスジューサーの前記ガス標本セルハウジングに対する不適切な組立てを防止するように構成されている請求項43又は44に記載のトランスジューサー。
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