JPH0242327A - 光量検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、例えば気体の濃度を光学的に測定するシステ
ムに用いられる光量検出装置に関するものである。

（従来の技術） この種の装置は例えば医療用のＣＯ２濃度測定システム
に用いられる。第７図にＣＯ２濃度測定システムの原理
を示す。このシステムは光量検出装置２０とデータ処理
装置２１とから成る。この図に示すように、光量検出装
＠２０において、光源１で発生した光は管２に設けられ
た対向する２つの窓部３を透過して回転板４に至る。管
２は例えば患者の口と外気との間に設けられ、管２内は
呼気ガスまたは吸気ガスが流れているものとする。回転
板４には夫々異なる波長の光を透過する２つのフィルタ
５，６が設けられている。フィルタ５は波長ハの光のみ
を透過するフィルタであり、フィルタ６は波長λ２の光
のみを透過するフィルタである。ここで第８図のＣＯ２
の波長−透過率曲線に示すように、λ１はＣＯ２を透過
する光の透過率が極端に低くなる波長４．３μｍであり
、λ２はＣＯ２により全く吸収されない光の波長３．７
μｍである。回転板４は電動モータ７によって回転する
ようになっており、２つのフィルタ５，６は窓部３を透
過した光を交互に受ける。そして更にフィルタ５，６を
透過した光は光検出器８に至り、その透過光量に応じた
電気信号に変換される。９゜１０は同期検出器であり、
フィルタ５，６が窓部３と光検出器８との間に夫々至っ
た時にその旨を示す信号を発生する。光検出器８及び同
期検出器９゜１０から出力される信号はデータ処理装置
２１に至る。

データ処理装置２１は、２つの検波回路５０．５１、割
算回路５２、リニアライザ５３、ガス補正回路５４から
構成されている。

検波回路５０は光検出器８の出力信号の中から、フィル
タ５を介して受けとった光に対応する信号Ｖλ１のみを
検出する。一方、検波回路５１は光検出器８の出力信号
の中から、フィルタ６を介して受けとった光に対応する
信号Ｖλ２のみを検出する。割算回路５２は回転板４が
１回転する毎に検波回路５０．５１から与えられる信号
の値の比を算出し、その出力Ｖλ　／Ｖλ２をリニアラ
イザ５３に与えす る。リニアライザ５３は割算回路５２から与えられる信
号の線型化を行なう。ガス補正回路５４は被検者に吸入
させる気体の種類に応じてリニアライザ５３の出力を補
正する回路である。すなわちガス補正回路５４は切換ス
イッチ５５によって、エア（端子ａ）Ｎ　　Ｏ（端子ｂ
）、０２　（端子Ｃ）の３種類に切換えられるようにな
っている。ガス補正回路５４は、ここでは切換スイッチ
５５がエアにセットされているとすると、リニアライザ
５３の出力信号に対し被験者の吸入気体であるエアに応
じた補正を行ない、これを出力端子５６に出力する。こ
の出力端子５６から出力される信号がＣＯ２濃度を示す
信号として利用される。

このように回転板４に、ＣＯ２に全く吸収されない波長
の光のみ透過させるフィルタ６を設け、データ処理装置
２１がフィルタ６の透過光を参照してデータ処理を行な
うようにしたのは、窓部３の汚れや光源１の光の強度変
化から測定値にドリフトが生じるのを防ぐためである。

（発明が解決しようとする課題） 従来のＣＯ２濃度測定システムにおける光量検出装置は
、第７図に示したようにフィルタ５゜６が設けられた回
転板４を電動モータ７によって回転させていた。このた
め回転板４と電動モータ７とを軸によって連結する必要
があり、この軸のため光検出器８や同期検出器９．１０
の配置が制限され、装置の小型化が阻害されていた。ま
た管２は被験者の呼吸器系統に接続されるものであり、
正確な測定を行なうためには管２を短くする必要がある
。従って被験者と電動モータ７とは近接した状態となり
、被験者に与える電動モータ７の騒音が問題となってい
た。

本発明はこのような従来の問題点に鑑みなされたもので
、その目的は、小型でかつ騒音が少ない光量検出装置を
提供することである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明では、１の光源から発生し測定対象物を透過した
光のうち互いに異なる複数種の波長の光の量を順次検出
する光量検出装置において、前記複数種の波長の光を夫
々透過する複数のフィルタが設けられた回転子と、与え
られる圧力流体を前記回転子の周面に導き前記回転子に
回転力を与えると共に前記回転子が所定の位置で回転す
るように前記回転子を保持する固定子とから成る流体圧
モータと、 前記測定対象物を透過した光のうち、前記回転子が回転
したときに順次特定の位置に至ったときの前記複数のフ
ィルタ夫々を介して得られる光の量を検出する光検出手
段とを具備する構成となっている。

（作用） 流体圧モータに圧力流体が与えられると、固定子はその
圧力流体を回転子の周面に導く。このため回転子は所定
の位置に保持された状態で回転する。光源で発生し、測
定の対象となる気体を透過した光は回転子に至る。光検
出器は回転子に到達した光のうち、特定の位置に至った
夫々のフィルタを透過した光の強度を検出する。

（実施例） 第１図は本発明のＣＯ２濃度測定システムに用いられる
光量検出装置の構成図である。本装置は光源２２、管２
３、空気圧モータ２４、光検出器２５、同期検出器２６
．２７及びアンプ２８から構成される。

ここで空気圧モータ２４は、第２図に示すように回転子
３０及び固定子３１から成る。回転子３０には２つのフ
ィルタ３２．３３が設けられている。フィルタ３２は第
８図に示したように、ＣＯ２の透過率が極端に低くなる
波長４．３μｍの光のみを透過させるフィルタであり、
フィル゛り３３はＣＯ２には全く吸収されない波長３．
７μｍの光のみを透過させるフィルタである。いずれの
フィルタ３２．３３も回転子３０の仮想的な回転軸に平
行な光を受けるように設けられている。第３図は第２図
に示す■−■線断面図、第４図は第２図に示す固定子３
１のＩＶ　−ＩＶ線断面図（中央より少し底面に近い平
面で切った図）、第５図は第２図に示す固定子３１及び
回転子３０のＶ−Ｖ線断面図（中央を通る平面で切った
図）である。第３図に示すように回転子３０は中空であ
り、その周縁部の厚みが先端に至るに従って薄くなるよ
うに形成されている。すなわち回転子３０の周面はテー
パー状となっている。一方、固定子３１は回転子３０の
周縁部を間隙を介して受は得る形状とされている。そし
て固定子３１の内部にはその周面に沿って空気を導く３
本の通路３４Ａ、　３４Ｂ、　３４Ｃが設けられている
。通路３４Ａは固定子３１の上面側に、通路３４Ｂは固
定子３１の中央部に、通路３４Ｇは固定子３１の下面側
に夫々設けられている。この通路３４Ａ、　３４Ｃは給
気用通路であり、第４図に示すように数箇所から空気を
回転子３０の周面に向けて噴出させるためのノズル３５
が設けられている。これらノズル３５は、回転子３０を
一方向に回転させるように、回転子３０の半径方向に対
し傾斜した状態となっている。通路３４Ｂは排気用通路
であり、第５図に示すように回転子３０の周面に接する
空気を外部に排出する排気孔４３が数箇所に設けられて
いる。

第２図、第４図に示す３６は図示せぬポンプから供給さ
れる圧縮空気を通路３４Ａ、　３４Ｇに導く導管であり
、コネクタ３８で通路３４Ａ、　３４Ｇの入口に接続さ
れている。

再び第１図について説明する。光源２２、管２３の２つ
の対向する窓部４０．４１、光検出器２５は直線状に配
置され、光源２２から発生した光が窓部ａｏ、　ａｉを
介して光検出器２５の受光面に至るようにされている。

窓部４１と光検出器２５との間には空気圧モータ２４の
回転子３０が介在している。そして回転子３０が回転す
ると、２つのフィルタ３２．３３が交互に光検出器２５
の受光面と窓部４１との間に至るようになっている。同
期検出器２６．２７は夫々フィルタ３２゜３３が光検出
器２５の受光面と窓部４１との間に位置したときにその
旨を示す信号を出力するものである。

光検出器２５は、光源２２で発生した光を、窓部４０、
管２３内の気体、窓部４１、及びフィルタ３２または３
３を介して受けとり、これを電気信号に変換するもので
ある。光検出器２５の出力信号はアンプ２８で増幅され
るようになっている。

光検出器２５が光検出手段に相当する。

次にこのように構成された本装置の動作を説明する。

まずオペレータは管２３の一端を被験者の口に接続し、
他端を外気に開放する。このとき管２３内は被験者の呼
気ガス又は吸気ガスで満される。そしてオペレータは図
示せぬポンプを動作させて導管３６を介し、空気圧モー
タ２４に圧縮空気を供給する。

こうして空気圧モータ２４の回転子３０は回転を開始す
る。

ノズル３５から供給された圧縮空気はほぼ円錐形の圧力
分布を生じ、この力により回転子３０は浮上する。また
ノイズ３５は回転子３０の半径方向に対し傾いているの
で、このノズル３５から噴出した空気は回転子３０に回
転力を与える。尚、圧縮空気の排気は通路３４Ｂ、排気
孔４３を通して行なう。

回転子３０が回転するならば、２つのフィルタ３２゜３
３も交互に窓部４１と光検出器２５の受光面の間を通過
する。光検出器２５は、光源２２で発生し管２３内の気
体を透過した光をフィルタ３２．３３を交互に介して受
は取り、その光に応じた電気信号を出力する。

アンプ２８はその電気信号を増幅して出力する。同期検
出器２６．２７は、フィルタ３２．３３の動きに同期し
た信号を出力する。

本実施例によれば、ＣＯ２濃度を正確に測定することが
できる。

第６図に示すように、本光量検出装置をケース５０に収
容し、空気圧モータ２４から排出された空気をケース５
０内で対流させた後排出するようにすれば、光源２２に
よるケース内温度の上昇を防ぐことができるため被検者
がケース５０を把持して測定を行っても熱さを感じるこ
とはない。ここで、光源２２は前述したように波長３〜
５μｍの赤外線を発生する発熱体であるので、その効果
はきわめて大きい。

尚、回転子の周面に翼等の抵抗体を設け、回転子の回転
力を高めるようにしても良い。又、供給する空気圧、流
量、固定子と回転子との間隙、及び回転子の質量を変え
る等すれば回転子の回転数をコントロールすることがで
きる。

［発明の効果］ 本発明によれば、流体圧モータを用いたので低騒音、高
寿命の装置を作成することができる。

又、流体圧モータの回転子にフィルタを設けたので回転
伝達のための軸が不要となり、取付けるべき部品の配置
の自由度が大となり、装置の小型化を図ることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光量検出装置の構成図、第２図は第１
図に示した空気圧モータの外観図、第３図は第２図に示
す■−■線断面図、第４図は第２図に示す固定子のＩＶ
　−ＩＶ線断面図、第５図は第２図に示す固定子及び回
転子のｖ−ｖ線断面図、第６図は第１図に示したデータ
検出部のケース内部を示す図、第７図は従来の光量検出
装置を用いたＣＯ２濃度測定システムの構成図、第８図
はＣＯ２を透過する光の波長と透過率の関係を示す図で
ある。 ２１・・・データ処理装置 ２２・・・光源 ２３・・・管 ２４・・・空気圧モータ ２５・・・光検出器 ２６、２７・・・同期検出器 ３０・・・回転子 ３１・・・固定子 ３２、３３・・・フィルタ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １の光源から発生し測定対象物を透過した光のうち互い
   に異なる複数種の波長の光の量を順次検出する光量検出
   装置において、 前記複数種の波長の光を夫々透過する複数のフィルタが
   設けられた回転子と、与えられる圧力流体を前記回転子
   の周面に導き前記回転子に回転力を与えると共に前記回
   転子が所定の位置で回転するように前記回転子を保持す
   る固定子とから成る流体圧モータと、 前記測定対象物を透過した光のうち、前記回転子が回転
   したときに順次特定の位置に至つたときの前記複数のフ
   ィルタ夫々を介して得られる光の量を検出する光検出手
   段とを具備することを特徴とする光量検出装置。