JPH0334930B2 - - Google Patents
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- JPH0334930B2 JPH0334930B2 JP57502819A JP50281982A JPH0334930B2 JP H0334930 B2 JPH0334930 B2 JP H0334930B2 JP 57502819 A JP57502819 A JP 57502819A JP 50281982 A JP50281982 A JP 50281982A JP H0334930 B2 JPH0334930 B2 JP H0334930B2
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Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
- A61B5/1455—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/08—Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs
- A61B5/083—Measuring rate of metabolism by using breath test, e.g. measuring rate of oxygen consumption
- A61B5/0836—Measuring rate of CO2 production
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Description
請求の範囲
1 麻酔中の患者の呼気中の二酸化炭素の濃度を
検出する装置において、 二酸化炭素の吸収波長のピークと一致する第1
の所定の波長帯において吸収される赤外線エネル
ギーを測定し、かつそれに比例した信号を発生す
る装置と、 酸化窒素の吸収波長のピークと一致する第2の
所定の波長帯において吸収される赤外線エネルギ
ーを測定し、かつそれに比例した信号を発生する
装置と、 前記第2の所定の波長帯において吸収された赤
外線エネルギーの測定値にしたがつて前記第1の
所定の波長帯において吸収された赤外線エネルギ
ーの測定値を補正する装置とを含むことを特徴と
する二酸化炭素の濃度を検出する装置。
検出する装置において、 二酸化炭素の吸収波長のピークと一致する第1
の所定の波長帯において吸収される赤外線エネル
ギーを測定し、かつそれに比例した信号を発生す
る装置と、 酸化窒素の吸収波長のピークと一致する第2の
所定の波長帯において吸収される赤外線エネルギ
ーを測定し、かつそれに比例した信号を発生する
装置と、 前記第2の所定の波長帯において吸収された赤
外線エネルギーの測定値にしたがつて前記第1の
所定の波長帯において吸収された赤外線エネルギ
ーの測定値を補正する装置とを含むことを特徴と
する二酸化炭素の濃度を検出する装置。
2 請求の範囲第1項に記載の装置において、前
記検出装置が患者の呼気を保持しておく採集セル
と、前記採集セルを通して赤外線放射光を通す装
置と、前記赤外線放射が、それぞれ二酸化炭素と
酸化窒素とにより吸収される波長において採集セ
ルを通過している赤外線放射吸収を検出する装置
とを含むことを特徴とする二酸化炭素の濃度を検
出する装置。
記検出装置が患者の呼気を保持しておく採集セル
と、前記採集セルを通して赤外線放射光を通す装
置と、前記赤外線放射が、それぞれ二酸化炭素と
酸化窒素とにより吸収される波長において採集セ
ルを通過している赤外線放射吸収を検出する装置
とを含むことを特徴とする二酸化炭素の濃度を検
出する装置。
3 請求の範囲第2項に記載の装置において、
4.25μmの称呼波長における二酸化炭素による赤
外線吸収を測定し、3.9μmの称呼波長における酸
化窒素による赤外線吸収を測定するフイルタ装置
を含むことを特徴とする二酸化炭素の濃度を検出
する装置。
4.25μmの称呼波長における二酸化炭素による赤
外線吸収を測定し、3.9μmの称呼波長における酸
化窒素による赤外線吸収を測定するフイルタ装置
を含むことを特徴とする二酸化炭素の濃度を検出
する装置。
4 請求の範囲第3項に記載の装置において、
3.75μmの基準称呼波長における赤外線吸収を測
定する基準フイルタ装置をさらに含むことを特徴
とする二酸化炭素の濃度を検出する装置。
3.75μmの基準称呼波長における赤外線吸収を測
定する基準フイルタ装置をさらに含むことを特徴
とする二酸化炭素の濃度を検出する装置。
5 請求の範囲第4項に記載の装置において、二
酸化炭素と酸化窒素用の前記フイルタ装置の帯域
幅は約0.1以下であつて、基準フイルタ用の帯幅
は0.12以下であることを特徴とする二酸化炭素の
濃度を検出する装置。
酸化炭素と酸化窒素用の前記フイルタ装置の帯域
幅は約0.1以下であつて、基準フイルタ用の帯幅
は0.12以下であることを特徴とする二酸化炭素の
濃度を検出する装置。
6 請求の範囲第2項に記載の装置において、前
記採集セルの容積は約25μ以下であることを特
徴とする二酸化炭素の濃度を検出する装置。
記採集セルの容積は約25μ以下であることを特
徴とする二酸化炭素の濃度を検出する装置。
7 請求の範囲第4項に記載の装置において、二
酸化炭素濃度の出力信号のスパンを正規化する装
置を含むことを特徴とする二酸化炭素の濃度を検
出する装置。
酸化炭素濃度の出力信号のスパンを正規化する装
置を含むことを特徴とする二酸化炭素の濃度を検
出する装置。
8 請求の範囲第7項に記載の装置において、前
記正規化装置が増幅装置と、前記増幅装置の出力
側からその入力側へフイードバツクの形態で接続
され粗調整する第1の可変抵抗装置と、精密調整
のための、前記増幅装置の出力側と直列接続の第
2の可変抵抗装置とを含むことを特徴とする二酸
化炭素の濃度を検出する装置。
記正規化装置が増幅装置と、前記増幅装置の出力
側からその入力側へフイードバツクの形態で接続
され粗調整する第1の可変抵抗装置と、精密調整
のための、前記増幅装置の出力側と直列接続の第
2の可変抵抗装置とを含むことを特徴とする二酸
化炭素の濃度を検出する装置。
肺の二酸化炭素ガス分析器
本発明は一般的には医療用計器に関し、さらに
詳しくは、患者の動脈の血液中の二酸化炭素の分
圧を測る方法と装置に関する。
詳しくは、患者の動脈の血液中の二酸化炭素の分
圧を測る方法と装置に関する。
多くの医療設備の中、摩酔をかけている患者の
動脈の血液中の二酸化炭素をモニターすることが
望まれるようになつた。この目的を達成するため
に、積極的な方法が考案されてきたが、これは動
脈の血液を定期的に採血し、かつ二酸化炭素濃度
を直接モニターしうる内在カテーテルを使用する
ことを含んでいる。それらの技術が問題という事
実は、そのような方法には、感染や血栓症等の危
険の増加を含めた問題が一般に伴わざるを得ない
ということである。
動脈の血液中の二酸化炭素をモニターすることが
望まれるようになつた。この目的を達成するため
に、積極的な方法が考案されてきたが、これは動
脈の血液を定期的に採血し、かつ二酸化炭素濃度
を直接モニターしうる内在カテーテルを使用する
ことを含んでいる。それらの技術が問題という事
実は、そのような方法には、感染や血栓症等の危
険の増加を含めた問題が一般に伴わざるを得ない
ということである。
通常の呼吸において肺から吐出された最後のガ
スの二酸化炭素濃度は動脈の血液中のガスの二酸
化炭素の分圧に関係することは周知である。しか
しながら、そのような分圧のモニターを達成する
よう考案された医療計器は希望するほどに正確で
なく、かつ融通性がなかつた。その困難性の一部
は、手術室において、摩酔をかけた患者の呼気に
通常極めて高濃度で存在する亜酸化窒素が二酸化
炭素濃度の測定に著しい誤差を生ぜしめうるとい
う事実である。さらに、体憩中の大人の毎分数十
回の典型的な呼吸速度から、呼吸困難の新生児の
毎分120回の呼吸まで、呼吸速度が患者によつて
著しく変わることである。別の複雑さは、分析の
ために患者の気管から得られるガス容量が、例え
ば毎分300ml程度と極めて少ないことである。
スの二酸化炭素濃度は動脈の血液中のガスの二酸
化炭素の分圧に関係することは周知である。しか
しながら、そのような分圧のモニターを達成する
よう考案された医療計器は希望するほどに正確で
なく、かつ融通性がなかつた。その困難性の一部
は、手術室において、摩酔をかけた患者の呼気に
通常極めて高濃度で存在する亜酸化窒素が二酸化
炭素濃度の測定に著しい誤差を生ぜしめうるとい
う事実である。さらに、体憩中の大人の毎分数十
回の典型的な呼吸速度から、呼吸困難の新生児の
毎分120回の呼吸まで、呼吸速度が患者によつて
著しく変わることである。別の複雑さは、分析の
ために患者の気管から得られるガス容量が、例え
ば毎分300ml程度と極めて少ないことである。
本発明の目的は患者の動脈の血液中の二酸化炭
素の濃度を測定する改良方法と装置を提供するこ
とである。
素の濃度を測定する改良方法と装置を提供するこ
とである。
本発明の別の目的は摩酔をかけている患者の呼
気において、肺の二酸化炭素濃度を測定する方法
と装置を提供することである。
気において、肺の二酸化炭素濃度を測定する方法
と装置を提供することである。
本発明の別の、かつさらに全体的な目的は、亜
酸化窒素が高濃度で介在している呼気において二
酸化炭素の濃度を正確に測定しうる改良ガス分析
器を提供することである。
酸化窒素が高濃度で介在している呼気において二
酸化炭素の濃度を正確に測定しうる改良ガス分析
器を提供することである。
本発明のその他の目的は、添付図面と関連した
以下の説明から、当該技術分野の専問家には明ら
かとなろう。
以下の説明から、当該技術分野の専問家には明ら
かとなろう。
第1図は本発明により構成した装置の、部分的
に分解した、概略斜視図、そして 第2図は第1図に示す装置の電子関係部分の概
略ブロツク線図である。
に分解した、概略斜視図、そして 第2図は第1図に示す装置の電子関係部分の概
略ブロツク線図である。
極めて綜括的にいえば、本発明による方法と装
置とは患者の呼気周期の終りにおいて、二酸化炭
素濃度を検出することにより、摩酔中の患者の動
脈の血液中の二酸化炭素の分圧を測定する。ま
た、患者の呼吸における亜酸化窒素の濃度も検出
され、二酸化炭素濃度の検出値は、亜酸化窒素の
検出値にしたがつて補正できる。
置とは患者の呼気周期の終りにおいて、二酸化炭
素濃度を検出することにより、摩酔中の患者の動
脈の血液中の二酸化炭素の分圧を測定する。ま
た、患者の呼吸における亜酸化窒素の濃度も検出
され、二酸化炭素濃度の検出値は、亜酸化窒素の
検出値にしたがつて補正できる。
本発明による装置は、非拡散赤外線ガス分析器
であつて、赤外線源を利用して赤外線エネルギを
発生させ、採集セルに含まれた未知のガス混合物
を通して赤外線エネルギを導く。前記採集セルを
通過するエネルギが検出され、その検出値を表わ
す電気信号が発生する。これらの信号は、採集セ
ル中の1つ以上ガス成分の濃度を示す出力を発生
させるよう処理される。
であつて、赤外線源を利用して赤外線エネルギを
発生させ、採集セルに含まれた未知のガス混合物
を通して赤外線エネルギを導く。前記採集セルを
通過するエネルギが検出され、その検出値を表わ
す電気信号が発生する。これらの信号は、採集セ
ル中の1つ以上ガス成分の濃度を示す出力を発生
させるよう処理される。
前述のガス分析器は、種々のガスは、赤外線放
射スペクトルにおける特定の波長においては著し
く大きい吸収特性を示すという原理を応用してい
る。この形式のガス分析器は、1977年3月22日に
マクラツチ他(Mc Clatchie et al)に発行さ
れ、本発明の出願人に譲渡された米国特許第
4013260号に示され、かつ説明されている。別の
形式の非拡散性赤外線ガス分析器が、1976年4月
27日デイメフ(Dimeff)に対して発行され、ア
メリカ合衆国に譲渡された米国特許第3953734号
に示され、かつ説明されている。
射スペクトルにおける特定の波長においては著し
く大きい吸収特性を示すという原理を応用してい
る。この形式のガス分析器は、1977年3月22日に
マクラツチ他(Mc Clatchie et al)に発行さ
れ、本発明の出願人に譲渡された米国特許第
4013260号に示され、かつ説明されている。別の
形式の非拡散性赤外線ガス分析器が、1976年4月
27日デイメフ(Dimeff)に対して発行され、ア
メリカ合衆国に譲渡された米国特許第3953734号
に示され、かつ説明されている。
第1図において部分的に分解した概略斜視図は
非拡散赤外線ガス分析器を示す。ガス分析器は図
示していない動力源から出力を受ける適当な構造
の赤外線源11を含む。該赤外線源11は円形の
取付けプレート16によりフイン付きの放熱器1
5と熱接触して取り付けられたブラケツト13に
支持されている。前記赤外線源11からの赤外線
エネルギは支持部材19に装着されたガス採集セ
ル17を通つて、支持プレート20に取り付けら
れ、かつ前記支持部材19の開口23に位置した
検出器21へ伝達される。検出器21は、該検出
器を正確な温度に保持する装置(図示せず)を含
んでいる。採集セル17は患者の呼気の入口25
と出口27と、かつその中を通つて赤外線エネル
ギが伝達される窓29とを含む。患者の呼気は、
図示していないが適当なマスクとの接続により患
者の気管から前記入口を経て採集セル送られる。
非拡散赤外線ガス分析器を示す。ガス分析器は図
示していない動力源から出力を受ける適当な構造
の赤外線源11を含む。該赤外線源11は円形の
取付けプレート16によりフイン付きの放熱器1
5と熱接触して取り付けられたブラケツト13に
支持されている。前記赤外線源11からの赤外線
エネルギは支持部材19に装着されたガス採集セ
ル17を通つて、支持プレート20に取り付けら
れ、かつ前記支持部材19の開口23に位置した
検出器21へ伝達される。検出器21は、該検出
器を正確な温度に保持する装置(図示せず)を含
んでいる。採集セル17は患者の呼気の入口25
と出口27と、かつその中を通つて赤外線エネル
ギが伝達される窓29とを含む。患者の呼気は、
図示していないが適当なマスクとの接続により患
者の気管から前記入口を経て採集セル送られる。
回転フイルタ輪31が赤外線源と採集セルとの
間で赤外線の軌道内で部分的に位置している。前
記フイルタ輪31はそれを正確な温度と一定の速
度(回転数)で保持する引込み(ドローワ)制御
装置(図示せず)を含む。フイルタ輪31は駆動
軸35を介してモータ33によつて回転し、ガス
採集セルを通過する赤外線エネルギの軌道へフイ
ルタ37,38,39を定期的に介在させる。フ
イルタ輪31は「予備」位置と、「暗いレベル」
位置とそれぞれ称せられる別の2位置40,41
を含む。ハウジング43がフイルタ輪31を密閉
し、かつ回転するよう支持しており、開口45が
ハウジング43に設けられ、フイルタ通過後の赤
外線エネルギが採集セルへ送られるようにしてい
る。光路は点線44で示す。
間で赤外線の軌道内で部分的に位置している。前
記フイルタ輪31はそれを正確な温度と一定の速
度(回転数)で保持する引込み(ドローワ)制御
装置(図示せず)を含む。フイルタ輪31は駆動
軸35を介してモータ33によつて回転し、ガス
採集セルを通過する赤外線エネルギの軌道へフイ
ルタ37,38,39を定期的に介在させる。フ
イルタ輪31は「予備」位置と、「暗いレベル」
位置とそれぞれ称せられる別の2位置40,41
を含む。ハウジング43がフイルタ輪31を密閉
し、かつ回転するよう支持しており、開口45が
ハウジング43に設けられ、フイルタ通過後の赤
外線エネルギが採集セルへ送られるようにしてい
る。光路は点線44で示す。
基準フイルタと称されるフイルタ37(例え
ば、称呼3690ミクロンの)波長でエネルギを通過
させるよう選択されており、この波長では患者の
呼気に典型的に介在するガスは何ら著しい吸収性
を示さない。したがつて、基準波長であるこの波
長において採集セルを通過する光線は、対象ガス
による吸収以外の要素から発生する赤外線エネル
ギの減衰の測定に使用できる。前記の要素として
は、赤外線源からの赤外線エネルギ出力の変化、
採集セルの窓の曇り、および検出器出力の低下を
含む、基準フイルタ37の帯域幅は、例えば約
0.112ミクロンのように狭くて、採集セル中に介
在するいずれのガスにも応答しないような通路
(チヤンネル)を確実に提供することが好ましい。
このチヤンネルは赤外線から検出器を介して前置
増幅器までの「一貫した」光路のモニターとして
作用する。
ば、称呼3690ミクロンの)波長でエネルギを通過
させるよう選択されており、この波長では患者の
呼気に典型的に介在するガスは何ら著しい吸収性
を示さない。したがつて、基準波長であるこの波
長において採集セルを通過する光線は、対象ガス
による吸収以外の要素から発生する赤外線エネル
ギの減衰の測定に使用できる。前記の要素として
は、赤外線源からの赤外線エネルギ出力の変化、
採集セルの窓の曇り、および検出器出力の低下を
含む、基準フイルタ37の帯域幅は、例えば約
0.112ミクロンのように狭くて、採集セル中に介
在するいずれのガスにも応答しないような通路
(チヤンネル)を確実に提供することが好ましい。
このチヤンネルは赤外線から検出器を介して前置
増幅器までの「一貫した」光路のモニターとして
作用する。
フイルタ輪31における別のフイルタ38は二
酸化炭素の吸収波長のエネルギを通すように選択
する。
酸化炭素の吸収波長のエネルギを通すように選択
する。
摩酔中の患者は典型的に、20%の酸素、1〜4
%の摩酔剤(例えば、ハロセイン、エスレイン
(ethrane)およびペンセイン(penthane)、20〜
80%の酸化窒素および残りが窒素よりる特殊な構
成雰囲気を吸気する。したがつて、二酸化炭素濃
度を測定すべき排気は極めて高濃度の酸化窒素を
含む。
%の摩酔剤(例えば、ハロセイン、エスレイン
(ethrane)およびペンセイン(penthane)、20〜
80%の酸化窒素および残りが窒素よりる特殊な構
成雰囲気を吸気する。したがつて、二酸化炭素濃
度を測定すべき排気は極めて高濃度の酸化窒素を
含む。
このように酸化窒素濃度が高いと二酸化炭素濃
度の測定の2つの誤差源をもたらしうる。これら
の誤差源の最初のもは特殊な干渉として知られて
いるものであつて、酸化窒素の赤外線吸収スペク
トルが二酸化炭素フイルタの吸収帯に極めて近似
の強度の吸収帯を含むという事実から発生する。
第二の誤差源はスペクトル線の拡張として知られ
るものであつて、酸化窒素が介在すると二酸化炭
素吸収スペクトルの幅が広がることによつて、
CO2とN2Oからなる典型的なガス混合物に対する
分析器の応答性が増加しうるという事実から生じ
る。
度の測定の2つの誤差源をもたらしうる。これら
の誤差源の最初のもは特殊な干渉として知られて
いるものであつて、酸化窒素の赤外線吸収スペク
トルが二酸化炭素フイルタの吸収帯に極めて近似
の強度の吸収帯を含むという事実から発生する。
第二の誤差源はスペクトル線の拡張として知られ
るものであつて、酸化窒素が介在すると二酸化炭
素吸収スペクトルの幅が広がることによつて、
CO2とN2Oからなる典型的なガス混合物に対する
分析器の応答性が増加しうるという事実から生じ
る。
比較的安価な赤外線源と、(例えば鉛セレイド
のような)検出器とを使用して吸収の小さい採集
ガスで二酸化炭素の量を急速に測定するには、放
射線の極めて強力な吸収剤であり、かつ水蒸気に
よる干渉の何らない二酸化炭素の吸収帯が使用さ
れる。4.25μmの帯域がこれらの要件を満足させ
る。
のような)検出器とを使用して吸収の小さい採集
ガスで二酸化炭素の量を急速に測定するには、放
射線の極めて強力な吸収剤であり、かつ水蒸気に
よる干渉の何らない二酸化炭素の吸収帯が使用さ
れる。4.25μmの帯域がこれらの要件を満足させ
る。
基準フイルタ37は他のガスから干渉されない
スペクトル領域に位置している。本発明による装
置においては、基準フイルタの吸収帯は、赤外線
源の変動に対する計器の感知性を最小にするよう
二酸化炭素フイルタ38の吸収帯に対してできる
だけ近接して位置させる。二酸化炭素の波長に対
して前記のように近接させることにより3の係数
によりゼロドリフトに対する赤外線源温度変化の
作用を減少させる。
スペクトル領域に位置している。本発明による装
置においては、基準フイルタの吸収帯は、赤外線
源の変動に対する計器の感知性を最小にするよう
二酸化炭素フイルタ38の吸収帯に対してできる
だけ近接して位置させる。二酸化炭素の波長に対
して前記のように近接させることにより3の係数
によりゼロドリフトに対する赤外線源温度変化の
作用を減少させる。
基準フイルタ37と二酸化炭素フイルタ38の
他に、本発明による装置は、採集ガスにおける酸
化窒素濃度を測定するために使用する光路におい
て別のフイルタ39を含む。したがつて、酸化窒
素濃度を測定する場合、酸化窒素が介在する状態
で二酸化炭素測定におけるスペクトル線拡大の誤
差の作用は適当な補正式において測定した酸化窒
素濃度を使用することにより補正できる。例え
ば、下記の公式は酸化窒素濃度の補正を行う。
他に、本発明による装置は、採集ガスにおける酸
化窒素濃度を測定するために使用する光路におい
て別のフイルタ39を含む。したがつて、酸化窒
素濃度を測定する場合、酸化窒素が介在する状態
で二酸化炭素測定におけるスペクトル線拡大の誤
差の作用は適当な補正式において測定した酸化窒
素濃度を使用することにより補正できる。例え
ば、下記の公式は酸化窒素濃度の補正を行う。
CC=CM(1+KCN2O)
CC=補正されたCO2濃度 CM=測定されたCO2
濃度 CN2O=測定されたN2O濃度 K=経験的に決定
しうるスペクトル線拡大常数 酸化窒素フイルタ39の吸収帯を選定する場
合、酸化窒素には摩酔に典型的に使用れる他のガ
スの干渉を受けず、したがつて摩酔中の患者の呼
気に介在しない4本の吸収帯がある。そのような
帯はそれぞれ、3.6、3.9、4.08および4.55μmに位
置する。4.55μmに位置する帯は摩酔中の患者の
呼気に典型的に介在する酸化窒素の濃度における
放射を全て吸収する。3.6μmと4.07μmの帯は数パ
ーセント以下の放射を吸収する。3.9μmの帯のみ
が、採集ガスの酸化窒素の測定に使用しうるに十
分な放射(パルスの8%)を吸収する。このよう
に、本発明において酸化窒素の測定に使用するフ
イルタ39は帯域幅が約0.155ミクロンである
3.875ミクロンに位置する。前述の説明にしたが
つて、この波長は、酸化窒素以外のセルにおける
ガスから著しい吸収を行わないよう選定する。
濃度 CN2O=測定されたN2O濃度 K=経験的に決定
しうるスペクトル線拡大常数 酸化窒素フイルタ39の吸収帯を選定する場
合、酸化窒素には摩酔に典型的に使用れる他のガ
スの干渉を受けず、したがつて摩酔中の患者の呼
気に介在しない4本の吸収帯がある。そのような
帯はそれぞれ、3.6、3.9、4.08および4.55μmに位
置する。4.55μmに位置する帯は摩酔中の患者の
呼気に典型的に介在する酸化窒素の濃度における
放射を全て吸収する。3.6μmと4.07μmの帯は数パ
ーセント以下の放射を吸収する。3.9μmの帯のみ
が、採集ガスの酸化窒素の測定に使用しうるに十
分な放射(パルスの8%)を吸収する。このよう
に、本発明において酸化窒素の測定に使用するフ
イルタ39は帯域幅が約0.155ミクロンである
3.875ミクロンに位置する。前述の説明にしたが
つて、この波長は、酸化窒素以外のセルにおける
ガスから著しい吸収を行わないよう選定する。
予備の位置40は別のガスの検出のために設け
られている。暗いレベルの位置41は絶対放射の
基準として作用するフイルタ輪の空白の部分であ
る。フイルタ輪31は前記絶対放射の基準レベル
を提供するよう温度制御することが好ましい。
られている。暗いレベルの位置41は絶対放射の
基準として作用するフイルタ輪の空白の部分であ
る。フイルタ輪31は前記絶対放射の基準レベル
を提供するよう温度制御することが好ましい。
毎分10回から120回にわたる呼吸速度に対応す
るために、本発明による装置においては急速な応
答時間が要求される。さらに、患者の気管から得
られる典型的なガス流量は毎分50mlでしかない。
そのような要素に対応するために、本発明は150
ミリ秒以下の応答時間を利用する。このために、
容量が約25μ以下、好ましくは約20μの極め
て小さいガスサンプル用セルを使用する。毎分50
mlの流量においては、24ミリ秒で20μの採集セ
ルが掃去される。理論的には、2.3回の掃去、即
ち、全体55ミリ秒内で10〜90%の気体応答時間が
発生する。約50ミリ秒の応答時間を備えた電子計
器を設計することにより、十分希望する応答時間
に入つた丁度100ミリ秒以上の全体応答時間が達
成される。
るために、本発明による装置においては急速な応
答時間が要求される。さらに、患者の気管から得
られる典型的なガス流量は毎分50mlでしかない。
そのような要素に対応するために、本発明は150
ミリ秒以下の応答時間を利用する。このために、
容量が約25μ以下、好ましくは約20μの極め
て小さいガスサンプル用セルを使用する。毎分50
mlの流量においては、24ミリ秒で20μの採集セ
ルが掃去される。理論的には、2.3回の掃去、即
ち、全体55ミリ秒内で10〜90%の気体応答時間が
発生する。約50ミリ秒の応答時間を備えた電子計
器を設計することにより、十分希望する応答時間
に入つた丁度100ミリ秒以上の全体応答時間が達
成される。
本発明による装置は典型的は内径が1.02ミリ
(0.040インチ)で長さが約0.9〜2.4メートルの管
からなる採集用カテーテルを介して患者の気管に
連結される。本発明による装置に向かつて濃度傾
斜が進行するにつれて、常にカテーテルの入口に
おけるガス濃度の急激な変化による若干の低下が
見られる。これら全てが応答時間に影響して、毎
分50mlの流量において150ミリ秒以下の全体応答
時間をもたらす。
(0.040インチ)で長さが約0.9〜2.4メートルの管
からなる採集用カテーテルを介して患者の気管に
連結される。本発明による装置に向かつて濃度傾
斜が進行するにつれて、常にカテーテルの入口に
おけるガス濃度の急激な変化による若干の低下が
見られる。これら全てが応答時間に影響して、毎
分50mlの流量において150ミリ秒以下の全体応答
時間をもたらす。
さて第2図を参照する。本発明による信号処理
回路の機能を示する概略ブロツク図が示されてい
る。検出器の出力側からの信号はコンデンサ10
1を介してAGC増幅器105に送られる。増幅
器103の出力は抵抗体105を介して前置増幅
器106の負の入力側へ送られる。正の入力側は
接地され、増幅器103の出力側からその負の入
力側へフイードバツク抵抗体107が接続されて
いる。前置増幅器の出力はコンデンサ109を介
して増幅器111の正の入力側に送られる。増幅
器111の負の入力側は増幅器の出力側に接続さ
れている。暗いレベル用のスイツチ110が増幅
器の正の入力側を、当該技術分野で周知のように
赤外線が遮断されている間接地させる。
回路の機能を示する概略ブロツク図が示されてい
る。検出器の出力側からの信号はコンデンサ10
1を介してAGC増幅器105に送られる。増幅
器103の出力は抵抗体105を介して前置増幅
器106の負の入力側へ送られる。正の入力側は
接地され、増幅器103の出力側からその負の入
力側へフイードバツク抵抗体107が接続されて
いる。前置増幅器の出力はコンデンサ109を介
して増幅器111の正の入力側に送られる。増幅
器111の負の入力側は増幅器の出力側に接続さ
れている。暗いレベル用のスイツチ110が増幅
器の正の入力側を、当該技術分野で周知のように
赤外線が遮断されている間接地させる。
増幅器111の出力は抵抗体112を介して、
別の増幅器113にその負の入力側において送ら
れる。フイードバツク抵抗体114は増幅器11
3の出力側をその負の入力側に接続する。
別の増幅器113にその負の入力側において送ら
れる。フイードバツク抵抗体114は増幅器11
3の出力側をその負の入力側に接続する。
前置増幅器103と、自動利得制御増幅器11
1において増幅された後、検出器21の出力は、
3個の異つたチヤンネル、即ち基準チヤンネル1
15、二酸化炭素用チヤンネル117および酸化
窒素用チヤンネル119へ順次送られる。前記の
順次の送りはナログスイツチ123,125およ
び127を介して適当時に提供され、前記スイツ
チは赤外線エネルギの軌道に位置した特定フイル
タに対応した適当な時に閉鎖するよう制御されて
いる。さらに、スイツチ110は、エネルギが遮
断された際閉鎖するよう同様に制御される。
1において増幅された後、検出器21の出力は、
3個の異つたチヤンネル、即ち基準チヤンネル1
15、二酸化炭素用チヤンネル117および酸化
窒素用チヤンネル119へ順次送られる。前記の
順次の送りはナログスイツチ123,125およ
び127を介して適当時に提供され、前記スイツ
チは赤外線エネルギの軌道に位置した特定フイル
タに対応した適当な時に閉鎖するよう制御されて
いる。さらに、スイツチ110は、エネルギが遮
断された際閉鎖するよう同様に制御される。
検出器の出力信号を自動同期装置131に送る
ことにより調時信号が発生する。自動同期装置1
31は暗いレベル用、即ちクランプスイツチ11
0と、基準チヤンネル用スイツチ123と、二酸
化炭素チヤンネル用スイツチ125と、酸化窒素
チヤンネル用スイツチ127とへ出力信号を提供
する。この点について、もし他のガスをモニター
すべき場合、希望に応じ、以下説明する二酸化炭
素および酸化窒素用チヤンネルと同一の別のチヤ
ンネルを設けてよいことを注目すべきである。そ
のような場合、自動同期装置は必要に応じ追加の
同期信号を提供するよう適合できる。自動同期装
置はいづれかの適当な構造のもでよいが、米国特
許第4241309号に示し、かつ説明したものにした
がつて構成されることが好ましい。
ことにより調時信号が発生する。自動同期装置1
31は暗いレベル用、即ちクランプスイツチ11
0と、基準チヤンネル用スイツチ123と、二酸
化炭素チヤンネル用スイツチ125と、酸化窒素
チヤンネル用スイツチ127とへ出力信号を提供
する。この点について、もし他のガスをモニター
すべき場合、希望に応じ、以下説明する二酸化炭
素および酸化窒素用チヤンネルと同一の別のチヤ
ンネルを設けてよいことを注目すべきである。そ
のような場合、自動同期装置は必要に応じ追加の
同期信号を提供するよう適合できる。自動同期装
置はいづれかの適当な構造のもでよいが、米国特
許第4241309号に示し、かつ説明したものにした
がつて構成されることが好ましい。
前記3個のチヤンネルの各々には、そこを通つ
てアナログスイツチからの信号が送られる増幅器
151,153および155をそれぞれ設けてい
る。コンデンサ167,169および171が、
それぞれ、各チヤンネルにおける増幅器の正の入
力側を接地させる。
てアナログスイツチからの信号が送られる増幅器
151,153および155をそれぞれ設けてい
る。コンデンサ167,169および171が、
それぞれ、各チヤンネルにおける増幅器の正の入
力側を接地させる。
増幅器151にはフイードバツク抵抗体173
を設け、該抵抗体は抵抗体175を介して分圧器
配線の可変タツプ176に接続されている。分配
器配線は、正の電圧源183を接地させている並
列の抵抗体177,179および181を含む。
タツプ176が変化することによつてチヤンネル
117の合成利得を制御する。該チヤンネルの出
力側は自動利得増幅器103に接続されている。
基準信号間隔の間に可変タツプ176を適正にセ
ツトすることにより、本系統の利得は、赤外線ガ
ス分析器の分野で周知のように希望する基準レベ
ルにしたがつて調整される。
を設け、該抵抗体は抵抗体175を介して分圧器
配線の可変タツプ176に接続されている。分配
器配線は、正の電圧源183を接地させている並
列の抵抗体177,179および181を含む。
タツプ176が変化することによつてチヤンネル
117の合成利得を制御する。該チヤンネルの出
力側は自動利得増幅器103に接続されている。
基準信号間隔の間に可変タツプ176を適正にセ
ツトすることにより、本系統の利得は、赤外線ガ
ス分析器の分野で周知のように希望する基準レベ
ルにしたがつて調整される。
二酸化炭素用チヤンネル117と酸化窒素用チ
ヤンネル119とは同じである。したがつて、以
下の詳細説明は二酸化炭素用チヤンネル117に
関してのみ行うこととする。チヤンネル117に
おけるものと同様の機能を有する酸化窒素用11
9における要素には同一の参照番号にプライム符
号をつけている。
ヤンネル119とは同じである。したがつて、以
下の詳細説明は二酸化炭素用チヤンネル117に
関してのみ行うこととする。チヤンネル117に
おけるものと同様の機能を有する酸化窒素用11
9における要素には同一の参照番号にプライム符
号をつけている。
二酸化炭素用チヤンネル117の増幅器153
には、増幅器153の出力側をそのバイアスをか
けた入力側と接続する抵抗体201を含む粗いゼ
ロ化回路を設けている。また、抵抗体201は可
変ポツト抵抗203と固定抵抗体205とを介し
て接地されている。可変ポツト203をセツトす
ることにより、正確な作動を行うに望ましいレベ
ルまで増幅器153の出力レベルを調整し、製作
中に工場で予めセツトしておけばよい。
には、増幅器153の出力側をそのバイアスをか
けた入力側と接続する抵抗体201を含む粗いゼ
ロ化回路を設けている。また、抵抗体201は可
変ポツト抵抗203と固定抵抗体205とを介し
て接地されている。可変ポツト203をセツトす
ることにより、正確な作動を行うに望ましいレベ
ルまで増幅器153の出力レベルを調整し、製作
中に工場で予めセツトしておけばよい。
増幅器153の出力は可変ポツト207と固定
抵抗体209とを介して増幅器211の負の入力
側に送られる。増幅器211の正の入力側は接地
され、負の入力側は固定抵抗体213を介して負
の電圧源215に接続されている。コンデンサ2
17と抵抗体219とを並列で組合せて含む帯域
幅制限フイードバツク配線が増幅器211の出力
側からその負の入力側に接続されている。可変ポ
ツト207を変動させることによりチヤンネルの
出力を希望する較正レベルまで調整する。
抵抗体209とを介して増幅器211の負の入力
側に送られる。増幅器211の正の入力側は接地
され、負の入力側は固定抵抗体213を介して負
の電圧源215に接続されている。コンデンサ2
17と抵抗体219とを並列で組合せて含む帯域
幅制限フイードバツク配線が増幅器211の出力
側からその負の入力側に接続されている。可変ポ
ツト207を変動させることによりチヤンネルの
出力を希望する較正レベルまで調整する。
サンプルセルに二酸化炭素が何ら介在しない場
合、通常増幅器211の出力は零であつて、増幅
器153の出力は例えば5ボルトの称呼レベルに
セツトされる。二酸化炭素が介在しない場合に、
この出力が5ボルトであるならば、採集セルに所
定濃度レベル濃度の二酸化炭素を導入すると、増
幅器153の出力電圧を相応の量だけ変える。ガ
ス分析器の電子光学系統に異常があれば増幅器1
53の出力電圧をある時間変移させる。例えば、
もし、二酸化炭素が介在せず(かつ増幅器211
の出力が零にセツトされていて)出力レベルが4
ボルトである点へ増幅器の出力電圧が移動したと
すれば、採集セルにおける所定レベルの二酸化炭
素が介在すると増幅器の出力を変える。諸条件下
での変動率が、称呼出力が5ボルトの場合と同じ
ように確実にするために、回路はスパン誤差を排
除するよう設計される。
合、通常増幅器211の出力は零であつて、増幅
器153の出力は例えば5ボルトの称呼レベルに
セツトされる。二酸化炭素が介在しない場合に、
この出力が5ボルトであるならば、採集セルに所
定濃度レベル濃度の二酸化炭素を導入すると、増
幅器153の出力電圧を相応の量だけ変える。ガ
ス分析器の電子光学系統に異常があれば増幅器1
53の出力電圧をある時間変移させる。例えば、
もし、二酸化炭素が介在せず(かつ増幅器211
の出力が零にセツトされていて)出力レベルが4
ボルトである点へ増幅器の出力電圧が移動したと
すれば、採集セルにおける所定レベルの二酸化炭
素が介在すると増幅器の出力を変える。諸条件下
での変動率が、称呼出力が5ボルトの場合と同じ
ように確実にするために、回路はスパン誤差を排
除するよう設計される。
増幅器153と211とに関連する回路と共に
可変ポツト207はスパン誤差の可能性を補償す
る。増幅器211の称呼出力電圧を零にするよう
可変抵抗体207を調整する。採集セルにおける
二酸化炭素の介在から起因する出力の変動率は増
幅器153の出力側における実際の電圧とは無関
係に同じである。したがつて、この装置はスパン
が安定している。
可変ポツト207はスパン誤差の可能性を補償す
る。増幅器211の称呼出力電圧を零にするよう
可変抵抗体207を調整する。採集セルにおける
二酸化炭素の介在から起因する出力の変動率は増
幅器153の出力側における実際の電圧とは無関
係に同じである。したがつて、この装置はスパン
が安定している。
増幅器211の出力はサーミスタ221を介し
て送られ、該サーミスタは周囲温度の変化、特に
ガス吸収変動をもたらしうる採集セル中のガス温
度の変化に対して本装置を補正する。サーミスタ
221は増幅器211からの出力信号を増幅器2
23の負の入力側へ送る。増幅器223の正の入
力側は接地され、バイアス抵抗体225が負の入
力側を接地させる。増幅器223の出力側はチヤ
ンネルのスパン特性を粗調整するため可変ポツト
227と固定抵抗体229とを介して負の入力側
に接続される。採集セル中に適当な較正ガスが介
在する場合の粗いスパン調整は工場において行い
うる。精密な調整は増幅器223の出力側に接続
され、図示していない全体装置の制御パネルから
制御可能な直列のポツト231により行われる。
て送られ、該サーミスタは周囲温度の変化、特に
ガス吸収変動をもたらしうる採集セル中のガス温
度の変化に対して本装置を補正する。サーミスタ
221は増幅器211からの出力信号を増幅器2
23の負の入力側へ送る。増幅器223の正の入
力側は接地され、バイアス抵抗体225が負の入
力側を接地させる。増幅器223の出力側はチヤ
ンネルのスパン特性を粗調整するため可変ポツト
227と固定抵抗体229とを介して負の入力側
に接続される。採集セル中に適当な較正ガスが介
在する場合の粗いスパン調整は工場において行い
うる。精密な調整は増幅器223の出力側に接続
され、図示していない全体装置の制御パネルから
制御可能な直列のポツト231により行われる。
可変ポツト231は固定抵抗体223によつて
増幅器235の負の入力側に直列接続されてい
る。増幅器235の正の入力側は接地され、フイ
ードバツク抵抗体237は増幅器235の出力側
からその負の入力側に接続されている。増幅器2
35は、抵抗体239を介して酸化窒素用チヤン
ネル119から送られてくる漏話信号の加算を行
う。端子252での増幅器235の出力はサンプ
ルセルにおける二酸化炭素の濃度を測定する二酸
化炭素信号を表示する。
増幅器235の負の入力側に直列接続されてい
る。増幅器235の正の入力側は接地され、フイ
ードバツク抵抗体237は増幅器235の出力側
からその負の入力側に接続されている。増幅器2
35は、抵抗体239を介して酸化窒素用チヤン
ネル119から送られてくる漏話信号の加算を行
う。端子252での増幅器235の出力はサンプ
ルセルにおける二酸化炭素の濃度を測定する二酸
化炭素信号を表示する。
酸化窒素用チヤンネルの漏話補正をするには、
増幅器235の出力はまた、抵抗体241を介し
て、ユニツト利得反転増幅器243の負の入力側
へ送られる。増幅器243の正の入力側は接地さ
れ、フイードバツク抵抗体245が増幅器243
の出力側を負の入力側へ接続する。増幅器243
の出力は、可変タツプ249を有するポツト24
7へ送られる。チヤンネル間の漏話を最小にする
ために希望レベルまで工場で可変タツプ249の
調整が行われる。
増幅器235の出力はまた、抵抗体241を介し
て、ユニツト利得反転増幅器243の負の入力側
へ送られる。増幅器243の正の入力側は接地さ
れ、フイードバツク抵抗体245が増幅器243
の出力側を負の入力側へ接続する。増幅器243
の出力は、可変タツプ249を有するポツト24
7へ送られる。チヤンネル間の漏話を最小にする
ために希望レベルまで工場で可変タツプ249の
調整が行われる。
作動時、図示した装置は端子252と254と
で、それぞれ各チヤンネル117,119上の連
続した出力信号を提供する。N2Oを示す端子2
54での信号は、患者の呼吸サイクルを通して概
ね一定に留つているが、端子252におけるCO2
の読取りは変化する。典型的には、この値は患者
の吸収の終りにおいてピークに達するので、前述
のように、さらに処理を行うために使用するのは
信号のこの部分である。
で、それぞれ各チヤンネル117,119上の連
続した出力信号を提供する。N2Oを示す端子2
54での信号は、患者の呼吸サイクルを通して概
ね一定に留つているが、端子252におけるCO2
の読取りは変化する。典型的には、この値は患者
の吸収の終りにおいてピークに達するので、前述
のように、さらに処理を行うために使用するのは
信号のこの部分である。
したがつて、本発明は摩酔中の患者の動脈血液
中の二酸化炭素の分圧を測定するための改良方法
と装置とを提供することが判る。本発明は患者の
呼気の終りにおける二酸化炭素の濃度を正確、か
つ迅速に測定する、干渉のない方法を構成する。
信号対雑音比を最大にし、本装置の応答時間を極
めて低レベルまで減少する装置が提供される。ま
た、スパンを安定化する改良装置も提供される。
中の二酸化炭素の分圧を測定するための改良方法
と装置とを提供することが判る。本発明は患者の
呼気の終りにおける二酸化炭素の濃度を正確、か
つ迅速に測定する、干渉のない方法を構成する。
信号対雑音比を最大にし、本装置の応答時間を極
めて低レベルまで減少する装置が提供される。ま
た、スパンを安定化する改良装置も提供される。
前述の説明や添付図面から本発明の種々の修正
形態は当該技術分野の専問家には明らかとなろ
う。そのような修正形態は特許請求の範囲に入れ
る意図である。
形態は当該技術分野の専問家には明らかとなろ
う。そのような修正形態は特許請求の範囲に入れ
る意図である。
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