JPH0786462B2 - レーザ起動されたラマン光散乱によるマルチチャネル分子ガス分析 - Google Patents
レーザ起動されたラマン光散乱によるマルチチャネル分子ガス分析Info
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- JPH0786462B2 JPH0786462B2 JP63508695A JP50869588A JPH0786462B2 JP H0786462 B2 JPH0786462 B2 JP H0786462B2 JP 63508695 A JP63508695 A JP 63508695A JP 50869588 A JP50869588 A JP 50869588A JP H0786462 B2 JPH0786462 B2 JP H0786462B2
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の分野 この発明は包括してガス分析に関し、かつより詳述すれ
ばレーザ誘起ラマン光散乱による多重ガスの同時分析の
ためのシステムに関するものである。
ばレーザ誘起ラマン光散乱による多重ガスの同時分析の
ためのシステムに関するものである。
発明の背景 手術室における患者の呼吸ガスの連続的な呼吸ごとの分
析は麻酔中の患者の安全を改良する際にますます重要と
なってきている。特定のトレーサおよび呼吸ガスの取込
みおよび発生に基づく特定の心臓の、かつ肺の機能の測
定と同様に呼吸および麻酔ガスをモニタすることは精巧
なセンサ、トランスデューサおよびコンピュータの発達
に伴う技術の進歩の高い水準に到達した。これらのモニ
ア技術は患者の状態の好ましくない傾向を素早く診断す
ることと治療することを可能にし、かつ改善された生存
率、手術の後の早期の抜管および集中治療ユニットでの
より短い時間をもたらす。呼吸ガスおよび麻酔薬をモニ
タする応用は酸素の消費と二酸化炭素の発生と麻酔薬の
取込みとの測定および麻酔機械の回路の診断と血液中へ
の空気塞栓の差込とを検出する可能性を含む。これらの
測定値は麻酔薬の管理のためのより科学的な根拠に繋が
る。患者の呼吸ガスを呼吸ごとにモニタをすることと集
中治療ユニットおよび他の危篤状態における患者のシス
テムにおける多重の特定呼吸ガスおよび麻酔薬の同時測
定としばしば診断および治療を容易にし、接近する問題
の進展を予想し、かつ防ぎ、かつその他の点では医師お
よび他の健康管理職員が治療局面において使用する即時
のデータを提供する。心拍出量および肺の機能の非侵入
の測定のために使用されるガス混合の呼吸ごとの分析に
も同じことがいえる。
析は麻酔中の患者の安全を改良する際にますます重要と
なってきている。特定のトレーサおよび呼吸ガスの取込
みおよび発生に基づく特定の心臓の、かつ肺の機能の測
定と同様に呼吸および麻酔ガスをモニタすることは精巧
なセンサ、トランスデューサおよびコンピュータの発達
に伴う技術の進歩の高い水準に到達した。これらのモニ
ア技術は患者の状態の好ましくない傾向を素早く診断す
ることと治療することを可能にし、かつ改善された生存
率、手術の後の早期の抜管および集中治療ユニットでの
より短い時間をもたらす。呼吸ガスおよび麻酔薬をモニ
タする応用は酸素の消費と二酸化炭素の発生と麻酔薬の
取込みとの測定および麻酔機械の回路の診断と血液中へ
の空気塞栓の差込とを検出する可能性を含む。これらの
測定値は麻酔薬の管理のためのより科学的な根拠に繋が
る。患者の呼吸ガスを呼吸ごとにモニタをすることと集
中治療ユニットおよび他の危篤状態における患者のシス
テムにおける多重の特定呼吸ガスおよび麻酔薬の同時測
定としばしば診断および治療を容易にし、接近する問題
の進展を予想し、かつ防ぎ、かつその他の点では医師お
よび他の健康管理職員が治療局面において使用する即時
のデータを提供する。心拍出量および肺の機能の非侵入
の測定のために使用されるガス混合の呼吸ごとの分析に
も同じことがいえる。
特定の揮発性麻酔薬を見分け、かつ窒素の量を測る質量
分光法の技術を利用して危篤状態の患者の呼吸をモニタ
することは現在手術室および集中治療ユニットにおいて
利用可能である。多重層サンプリング技術は高価な多重
質量分析計ガスアナライザの使用を実行可能にする、な
ぜならばそれは多くの患者の間で共有されることができ
るからである。質量分析計ユニットは大きくかつ部屋か
ら部屋へ容易に動かされないので、それは一般的に遠隔
の場所に置かれ、かつ患者をユニットに繋ぐために長い
毛細管が使用される。この管輸送システムはガスサンプ
ルの混合、時間遅延、波形の歪みおよび断線の可能性を
増加させ、かつ麻酔、危篤の治療および医学の研究にお
ける使用に対して固有の制限を持出す。さらに質量分析
計は真空システムを必要とし、それはそのコストおよび
維持を増加させ、かつその信頼性を減少させる。真空シ
ステムもまたヘリウムまたは他の希ガスが存在する多く
の状況において質量分析計の使用を妨げる。希ガスはし
ばしばレーザ手術の手順において使用され、レーザが患
者に適用される場所を浄化する。希ガスの質量分析計の
真空システムへの拡散はそれを呼吸ガス分析にとって事
実上役に立たないものにする。
分光法の技術を利用して危篤状態の患者の呼吸をモニタ
することは現在手術室および集中治療ユニットにおいて
利用可能である。多重層サンプリング技術は高価な多重
質量分析計ガスアナライザの使用を実行可能にする、な
ぜならばそれは多くの患者の間で共有されることができ
るからである。質量分析計ユニットは大きくかつ部屋か
ら部屋へ容易に動かされないので、それは一般的に遠隔
の場所に置かれ、かつ患者をユニットに繋ぐために長い
毛細管が使用される。この管輸送システムはガスサンプ
ルの混合、時間遅延、波形の歪みおよび断線の可能性を
増加させ、かつ麻酔、危篤の治療および医学の研究にお
ける使用に対して固有の制限を持出す。さらに質量分析
計は真空システムを必要とし、それはそのコストおよび
維持を増加させ、かつその信頼性を減少させる。真空シ
ステムもまたヘリウムまたは他の希ガスが存在する多く
の状況において質量分析計の使用を妨げる。希ガスはし
ばしばレーザ手術の手順において使用され、レーザが患
者に適用される場所を浄化する。希ガスの質量分析計の
真空システムへの拡散はそれを呼吸ガス分析にとって事
実上役に立たないものにする。
代りに、ともに用いられるとき麻酔薬および呼吸ガスを
測定することができる赤外線呼吸およびポーラログラフ
ィのかつ固体の半導体分析を含む数個の異なる物理的原
理に基づく様々なガス検出器がある。これらの検出器の
いくらかの不利な点は高い総コスト、かさばること、遅
い応答時間および患者のパラメータの１つの包括的なデ
ィスプレイへの貧弱なデータ統合である。
測定することができる赤外線呼吸およびポーラログラフ
ィのかつ固体の半導体分析を含む数個の異なる物理的原
理に基づく様々なガス検出器がある。これらの検出器の
いくらかの不利な点は高い総コスト、かさばること、遅
い応答時間および患者のパラメータの１つの包括的なデ
ィスプレイへの貧弱なデータ統合である。
危篤の治療状況において数個のガスを同時にモニタする
ときの使用のために提案される代替的な技術はラマン光
散乱に基づく。ラマン光散乱効果は単色光がガス分子の
振動／回転モードと相互作用し散乱ガス分子の振動／回
転エネルギに対応する量により入射する放射のそれから
周波数変化する散乱光を生ずるときに起こる。もし入射
光光子が衝突においてエネルギを失うとすれば、それは
入射光子より低いエネルギおよび結果的に低い周波数を
伴う散乱光として再放出される。この非弾性散乱はスト
ークスラマン散乱とよばれる。同様にもし入射光子が衝
突においてエネルギを得るとすれば、それは入射光子よ
り高いエネルギおよび結果的に高い周波数を伴う散乱光
として再放出される。このタイプの非弾性散乱は反スト
ークスラマン散乱とよばれる。これらのエネルギ変化は
種類が特定であるので、ラマン散乱スペクトルにある様
々な周波数成分の分析は散乱容積部に存在するガスの化
学的同定を提供する。様々な周波数成分またはラマンラ
イン（Raman lines）の強度はもし適当な校正が行なわ
れたとすれば、存在するガスの量の測定を提供する。異
なるガスに対する相対感度は絶対的に固定されたままで
あり、頻繁な校正の必要を除去する。主に、ストークス
または反ストークスラマン光散乱のどちらかが利用され
ることできる。しかしながら、室温では、ストークスラ
マン効果は一般的により激しい。
ときの使用のために提案される代替的な技術はラマン光
散乱に基づく。ラマン光散乱効果は単色光がガス分子の
振動／回転モードと相互作用し散乱ガス分子の振動／回
転エネルギに対応する量により入射する放射のそれから
周波数変化する散乱光を生ずるときに起こる。もし入射
光光子が衝突においてエネルギを失うとすれば、それは
入射光子より低いエネルギおよび結果的に低い周波数を
伴う散乱光として再放出される。この非弾性散乱はスト
ークスラマン散乱とよばれる。同様にもし入射光子が衝
突においてエネルギを得るとすれば、それは入射光子よ
り高いエネルギおよび結果的に高い周波数を伴う散乱光
として再放出される。このタイプの非弾性散乱は反スト
ークスラマン散乱とよばれる。これらのエネルギ変化は
種類が特定であるので、ラマン散乱スペクトルにある様
々な周波数成分の分析は散乱容積部に存在するガスの化
学的同定を提供する。様々な周波数成分またはラマンラ
イン（Raman lines）の強度はもし適当な校正が行なわ
れたとすれば、存在するガスの量の測定を提供する。異
なるガスに対する相対感度は絶対的に固定されたままで
あり、頻繁な校正の必要を除去する。主に、ストークス
または反ストークスラマン光散乱のどちらかが利用され
ることできる。しかしながら、室温では、ストークスラ
マン効果は一般的により激しい。
ラマン技術は大気のモニタをするために、かつ燃焼応用
のために広く使用されてきた。1ppmよりよい感度が示さ
れた。コンピュータ補助された信号処理技術と結合した
ラマン散乱分析の典型的な応用はラップ他、“レーザラ
マンガス診断学”プレナムプレス、ニューヨーク／ロン
ドン、1974（Lapp, et al., “Laser Raman Gas
Diagnostics," Plenum Press,New York/London, 19
74）において報告される。
のために広く使用されてきた。1ppmよりよい感度が示さ
れた。コンピュータ補助された信号処理技術と結合した
ラマン散乱分析の典型的な応用はラップ他、“レーザラ
マンガス診断学”プレナムプレス、ニューヨーク／ロン
ドン、1974（Lapp, et al., “Laser Raman Gas
Diagnostics," Plenum Press,New York/London, 19
74）において報告される。
ラマン散乱分析技術はまた特許文献においても説明され
る。ベナー他（Benner, et al.）（米国特許番号第4,
648,714）はこれらの内の多くのものの概要を含み、チ
ャップ（Chupp）（米国特許番号第3,704,951）、Hatzen
buhler（米国特許番号第3,807,862）およびレオナード
（Leonard）（米国特許番号第3,723,007）を含む。
る。ベナー他（Benner, et al.）（米国特許番号第4,
648,714）はこれらの内の多くのものの概要を含み、チ
ャップ（Chupp）（米国特許番号第3,704,951）、Hatzen
buhler（米国特許番号第3,807,862）およびレオナード
（Leonard）（米国特許番号第3,723,007）を含む。
多重ガスの同時検出のためのシステムはAlbrecht他独国
特許番号第DE 27 23 939 C2号（1983）において教
示される。この特許は偏光されないレーザビームを２個
の凹面鏡の間の領域に拘束する２個の凹面鏡を有する空
洞外マルチパスサンプルセルを開示する。２つの凹面鏡
はレーザビームが合焦された領域または増加された光の
強度の領域を通して２個の鏡の間を繰返して前後に反射
するように配向される。分析中のサンプルからのラマン
散乱光が収集されかつ分析されるのはこの合焦された領
域からである。合焦された領域から散乱光はラマン散乱
光に360゜赤道モニタジオメトリを提供する焦点領域の
まわりに装着された一連の６個の検出器チャネルにより
収集される。各チャネルは集光レンズ、干渉フィルタお
よび光子検出器を有する。干渉フィルタは各チャネルが
特定のガスに感じやすいように選択される。これは広バ
ンドフィルタを１個のガス特定フィルタと組合せること
によって達成される。このように６個のチャネルは６個
の異なるガス成分を同時にモニタするために６個の別個
のラマンラインからの信号を収集する。検出器チャネル
が赤道面に配置され、かつセルの中の高い光強度の単一
のポイントに向けられるこの方法はサンプルからのラマ
ン光の収集のために１チャネルにつき効果的な立体角が
約f/1集光レンズに対応するという事実のためにおのず
からわずか６個の検出器に制限される。そのような集光
レンズの利用は光散乱の最適利用を保証するといわれて
いる。もし６個より多いガス成分をモニタすることが望
まれるなら、記載された光散乱は様々な検出器へ連続的
に送られる数個のガス特定成分へ分割される。これは集
光レンズを使用して達成され、それは第１のフィルタで
検出されるべきガスが検出器へと通過し、残りの光が凹
面鏡へ反射され、かつ別の特定の光成分がそこを通って
炉波し出される別のフィルタへと通過するような入射角
度で、散乱光を一連の干渉フィルタおよび凹面鏡へ向け
る。工程は所望数のチャネルを得るために必要とされる
のと同じ数のフィルタ、検出器および鏡に対して続く。
連続チェーンで最後のフィルタからの光を直接反射する
鏡はチェーンを通して残る光を逆戻りで通過させるの
で、入るおよび出る方向は一致し、かつ光は再び逆の順
序ですべてのフィルタを通過する。この精巧な計画はフ
ィルタおよび鏡の角度の正確な位置決めを必要とする。
さらに各反射とともに光の強度の累積損失が起こり、そ
れは数個のフィルタおよび鏡からの反射の後かなり大き
くなる。ラマン散乱光は入射光よりかなり弱いので、最
小の数の屈折および反射で散乱光の各モニタされた波長
を検出器へ向け、収集し、炉波し、かつ合焦することが
望ましい。赤道サンプリング面ジオメトリもまたガスサ
ンプルから十分な、かつ均一のラマン信号を得るために
レーザビームが偏光されないことを必要とする。
特許番号第DE 27 23 939 C2号（1983）において教
示される。この特許は偏光されないレーザビームを２個
の凹面鏡の間の領域に拘束する２個の凹面鏡を有する空
洞外マルチパスサンプルセルを開示する。２つの凹面鏡
はレーザビームが合焦された領域または増加された光の
強度の領域を通して２個の鏡の間を繰返して前後に反射
するように配向される。分析中のサンプルからのラマン
散乱光が収集されかつ分析されるのはこの合焦された領
域からである。合焦された領域から散乱光はラマン散乱
光に360゜赤道モニタジオメトリを提供する焦点領域の
まわりに装着された一連の６個の検出器チャネルにより
収集される。各チャネルは集光レンズ、干渉フィルタお
よび光子検出器を有する。干渉フィルタは各チャネルが
特定のガスに感じやすいように選択される。これは広バ
ンドフィルタを１個のガス特定フィルタと組合せること
によって達成される。このように６個のチャネルは６個
の異なるガス成分を同時にモニタするために６個の別個
のラマンラインからの信号を収集する。検出器チャネル
が赤道面に配置され、かつセルの中の高い光強度の単一
のポイントに向けられるこの方法はサンプルからのラマ
ン光の収集のために１チャネルにつき効果的な立体角が
約f/1集光レンズに対応するという事実のためにおのず
からわずか６個の検出器に制限される。そのような集光
レンズの利用は光散乱の最適利用を保証するといわれて
いる。もし６個より多いガス成分をモニタすることが望
まれるなら、記載された光散乱は様々な検出器へ連続的
に送られる数個のガス特定成分へ分割される。これは集
光レンズを使用して達成され、それは第１のフィルタで
検出されるべきガスが検出器へと通過し、残りの光が凹
面鏡へ反射され、かつ別の特定の光成分がそこを通って
炉波し出される別のフィルタへと通過するような入射角
度で、散乱光を一連の干渉フィルタおよび凹面鏡へ向け
る。工程は所望数のチャネルを得るために必要とされる
のと同じ数のフィルタ、検出器および鏡に対して続く。
連続チェーンで最後のフィルタからの光を直接反射する
鏡はチェーンを通して残る光を逆戻りで通過させるの
で、入るおよび出る方向は一致し、かつ光は再び逆の順
序ですべてのフィルタを通過する。この精巧な計画はフ
ィルタおよび鏡の角度の正確な位置決めを必要とする。
さらに各反射とともに光の強度の累積損失が起こり、そ
れは数個のフィルタおよび鏡からの反射の後かなり大き
くなる。ラマン散乱光は入射光よりかなり弱いので、最
小の数の屈折および反射で散乱光の各モニタされた波長
を検出器へ向け、収集し、炉波し、かつ合焦することが
望ましい。赤道サンプリング面ジオメトリもまたガスサ
ンプルから十分な、かつ均一のラマン信号を得るために
レーザビームが偏光されないことを必要とする。
Albrechtシステムの制限の多くを克服するラマン散乱光
の収集および検出による多重多価ガスの同時に近い測定
のための改善されたシステムはベナー他（米国特許番号
第4,648,714）により開示される。この特許はシステム
および方法を教示し、そこでガスサンプルはレーザの共
振空洞の中に配置されたサンプリングセルの中に置かれ
る。ラマン散乱光の検出できる信号を発生するのに十分
な強度を有する変更されたレーザビームはセルおよびガ
スを通過させられる。非弾性ラマン散乱光および散乱レ
ーザ散乱光の両方はその光軸をレーザビームの軸とレー
ザビームの偏光ベクトルとの両方に垂直させる集光レン
ズにより変更されたレーザビームの単一の合焦された領
域から収集される。散乱光の別の部分はとらえられ、か
つ光軸をレーザビームの軸に垂直に配向されるように
し、かつ合焦された領域に近接して配置されるようにす
る反射鏡によって集光レンズへ再び向けられる。鏡はガ
スセルの外にある。収集された散乱信号は多分子総誘電
レーザライン阻止フィルタへ向けられ、そこでは散乱弾
性レーザ信号は炉波し出され、かつ非弾性ライン散乱信
号は一連の干渉フィルタを含む回転フィルタホイールへ
伝送され、各フィルタは１個のラマンラインの伝送に特
定である。回転フィルタを通過するラマンラインは単一
検出器により連続的に感知され、かつ増幅され、かつ分
析されているガスにある多価分子の各々の同一性および
濃度を表示する視覚読出しへと処理され、かつ変換され
るデジタル電気パルスへ変換される。
の収集および検出による多重多価ガスの同時に近い測定
のための改善されたシステムはベナー他（米国特許番号
第4,648,714）により開示される。この特許はシステム
および方法を教示し、そこでガスサンプルはレーザの共
振空洞の中に配置されたサンプリングセルの中に置かれ
る。ラマン散乱光の検出できる信号を発生するのに十分
な強度を有する変更されたレーザビームはセルおよびガ
スを通過させられる。非弾性ラマン散乱光および散乱レ
ーザ散乱光の両方はその光軸をレーザビームの軸とレー
ザビームの偏光ベクトルとの両方に垂直させる集光レン
ズにより変更されたレーザビームの単一の合焦された領
域から収集される。散乱光の別の部分はとらえられ、か
つ光軸をレーザビームの軸に垂直に配向されるように
し、かつ合焦された領域に近接して配置されるようにす
る反射鏡によって集光レンズへ再び向けられる。鏡はガ
スセルの外にある。収集された散乱信号は多分子総誘電
レーザライン阻止フィルタへ向けられ、そこでは散乱弾
性レーザ信号は炉波し出され、かつ非弾性ライン散乱信
号は一連の干渉フィルタを含む回転フィルタホイールへ
伝送され、各フィルタは１個のラマンラインの伝送に特
定である。回転フィルタを通過するラマンラインは単一
検出器により連続的に感知され、かつ増幅され、かつ分
析されているガスにある多価分子の各々の同一性および
濃度を表示する視覚読出しへと処理され、かつ変換され
るデジタル電気パルスへ変換される。
ベナー他の特許に開示されるシステムは先行技術に対し
て実質的な改良である一方、多くの干渉フィルタを含む
単一の検出器およびフィルタホイールの使用に関連した
実際上の制限がある。たとえば単一の検出器を伴う同時
に近い連続サンプリングは“n"チャネルからの連続デー
タのすべてを処理するのに十分に速くかつ強力なマイク
ロプロセッサを必要とする。それはまた各フィルタの位
置により信号が非常に短い時間で分析されるのを可能と
なるために、十分な信号の強度が検出器で存在すること
を必要とする。チャネルたとえば麻酔ガスおよび一酸化
二窒素チャネルの間の混練補正、もまたデータが連続的
に得られるときに速いマイクロプロセッサを必要とす
る。
て実質的な改良である一方、多くの干渉フィルタを含む
単一の検出器およびフィルタホイールの使用に関連した
実際上の制限がある。たとえば単一の検出器を伴う同時
に近い連続サンプリングは“n"チャネルからの連続デー
タのすべてを処理するのに十分に速くかつ強力なマイク
ロプロセッサを必要とする。それはまた各フィルタの位
置により信号が非常に短い時間で分析されるのを可能と
なるために、十分な信号の強度が検出器で存在すること
を必要とする。チャネルたとえば麻酔ガスおよび一酸化
二窒素チャネルの間の混練補正、もまたデータが連続的
に得られるときに速いマイクロプロセッサを必要とす
る。
このように６個より多い検出器チャネルが使用されると
きに性能を犠牲にしないラマン散乱技術を使用して多重
ガスを同時にモニタするための装置および方法への必要
が存在する。そのような装置はまた、超高速電子プロセ
ッサまたはエキゾチック光学システムを必要とすること
なしに６個より多いガスの種類を同時に素早くモニタす
ることができるべきである。モニタ装置はシステムの応
答時間またはその測定値の正確さを犠牲にすることなく
上述のことを達成するべきである。
きに性能を犠牲にしないラマン散乱技術を使用して多重
ガスを同時にモニタするための装置および方法への必要
が存在する。そのような装置はまた、超高速電子プロセ
ッサまたはエキゾチック光学システムを必要とすること
なしに６個より多いガスの種類を同時に素早くモニタす
ることができるべきである。モニタ装置はシステムの応
答時間またはその測定値の正確さを犠牲にすることなく
上述のことを達成するべきである。
発明の概要 この発明はレーザ誘起されたラマン光散乱によりガスサ
ンプルを含む多重ガスの同事検出および分析のための方
法および装置であり、そこでガスサンプルはレーザ光源
の共振空洞の中または外のどちらかに置かれる。多数の
専用光学系および検出器がサンプルからラマン散乱光信
号を収集し、かつその量を測るために利用される。専用
光学検出器は分析されている各ガスの種類に対し利用さ
れる。
ンプルを含む多重ガスの同事検出および分析のための方
法および装置であり、そこでガスサンプルはレーザ光源
の共振空洞の中または外のどちらかに置かれる。多数の
専用光学系および検出器がサンプルからラマン散乱光信
号を収集し、かつその量を測るために利用される。専用
光学検出器は分析されている各ガスの種類に対し利用さ
れる。
より詳述すれば、この発明は患者の呼吸を含む多重の呼
吸ガスおよび麻酔蒸気薬の連続的な呼吸ごとに分析のた
めの方法およびシステムに関するものであり、そこで入
射レーザビームがレーザの共振空洞の中または共振空洞
の外側のどちらかに置かれる呼吸ガスサンプルを通過す
るものに関するものである。一連の光集光学および干渉
フィルタはサンプルからのラマン散乱光を各特定のラマ
ン信号の量を測るために適当な検出器へ伝送するために
使用され、かつこのように各特定のガスは呼吸サンプル
を含む。
吸ガスおよび麻酔蒸気薬の連続的な呼吸ごとに分析のた
めの方法およびシステムに関するものであり、そこで入
射レーザビームがレーザの共振空洞の中または共振空洞
の外側のどちらかに置かれる呼吸ガスサンプルを通過す
るものに関するものである。一連の光集光学および干渉
フィルタはサンプルからのラマン散乱光を各特定のラマ
ン信号の量を測るために適当な検出器へ伝送するために
使用され、かつこのように各特定のガスは呼吸サンプル
を含む。
この発明のアスアナライザは、ラマン散乱の原理を有利
に利用し患者の呼吸を含む多重ガスを連続的にかつ同時
に分析することを提供する。先行のシステムに対比し
て、この発明の使用を単一の患者に専用に用いることは
費用効果があり、かつ実際的である。単一の患者の使用
は検出応答時間を改善し、かつ事実上多数の患者により
共有されるシステムの固有の制限の大部分を除去する。
これらの利点は分析の品質を犠牲にすることなく達成さ
れる。
に利用し患者の呼吸を含む多重ガスを連続的にかつ同時
に分析することを提供する。先行のシステムに対比し
て、この発明の使用を単一の患者に専用に用いることは
費用効果があり、かつ実際的である。単一の患者の使用
は検出応答時間を改善し、かつ事実上多数の患者により
共有されるシステムの固有の制限の大部分を除去する。
これらの利点は分析の品質を犠牲にすることなく達成さ
れる。
この発明に従って達成されるガスアナライザは患者の呼
吸ガスの連続的モニタが示される手術室、集中治療ユニ
ット、回復室お他の場所でのルーチン使用のために必要
な信頼性および柔軟性を有する。多重ガスの種類を同時
にモニタし、かつガスの濃度のリアルタイムの分析を行
なう能力は医療職員が患者の状態をより正確にモニタす
るのを可能とする。さらに、この発明が使用されると
き、麻酔薬の誤ったタイプまたは誤った用量決定という
事故的な管理が減少される、なぜならば患者のシステム
にある薬のタイプおよび対応する濃度は患者が行なう呼
吸ごとに決定されるからである。
吸ガスの連続的モニタが示される手術室、集中治療ユニ
ット、回復室お他の場所でのルーチン使用のために必要
な信頼性および柔軟性を有する。多重ガスの種類を同時
にモニタし、かつガスの濃度のリアルタイムの分析を行
なう能力は医療職員が患者の状態をより正確にモニタす
るのを可能とする。さらに、この発明が使用されると
き、麻酔薬の誤ったタイプまたは誤った用量決定という
事故的な管理が減少される、なぜならば患者のシステム
にある薬のタイプおよび対応する濃度は患者が行なう呼
吸ごとに決定されるからである。
この発明はまた先行技術の器具がしばしば役に立たない
環境において使用されることができる。特に、レーザ手
術においては、レーザが患者に与えられる範囲を一杯に
するためにヘリウムガスが使用される。真空チャンバ、
たとえば質量分析計を利用するガス分析システムはしば
しばヘリウムガスの存在するところでは完全に実施不可
能にされる。外部ガスの存在はこの発明の動作に影響を
及ぼさない、なぜならばそれは真空システムを必要とし
ないからである。真空システムの不在はまたこの発明の
信頼性を改良し、かつその取得および維持費を減少させ
る。
環境において使用されることができる。特に、レーザ手
術においては、レーザが患者に与えられる範囲を一杯に
するためにヘリウムガスが使用される。真空チャンバ、
たとえば質量分析計を利用するガス分析システムはしば
しばヘリウムガスの存在するところでは完全に実施不可
能にされる。外部ガスの存在はこの発明の動作に影響を
及ぼさない、なぜならばそれは真空システムを必要とし
ないからである。真空システムの不在はまたこの発明の
信頼性を改良し、かつその取得および維持費を減少させ
る。
この発明は多数の収集領域を有利に含み同時にモニタさ
れることができるガスの種類の数を増加させる。これら
の多数の種類は光源により発生される放射のビームの縦
軸に沿って位置決めされる。ガスサンプルから散乱され
た光を表す光学信号は放射ビーム軸に沿った多数の収集
領域でサンプルから光を受けるように位置決めされた多
数の収集チャネルにより収集される。収集領域は放射の
ビームのコリメートされた、または合焦された領域の一
方に配置されてもよい。収集がコリメートされた領域か
らのとき、光源が偏光を発生することが好ましい。収集
が合焦された領域からのとき、光源が偏光されない光を
発生することが好ましい。
れることができるガスの種類の数を増加させる。これら
の多数の種類は光源により発生される放射のビームの縦
軸に沿って位置決めされる。ガスサンプルから散乱され
た光を表す光学信号は放射ビーム軸に沿った多数の収集
領域でサンプルから光を受けるように位置決めされた多
数の収集チャネルにより収集される。収集領域は放射の
ビームのコリメートされた、または合焦された領域の一
方に配置されてもよい。収集がコリメートされた領域か
らのとき、光源が偏光を発生することが好ましい。収集
が合焦された領域からのとき、光源が偏光されない光を
発生することが好ましい。
この発明は数個の収集チャネルからのデータを同時に処
理することにより従来のデータ分析技術およびマイクロ
プロセッサを使用し数個のガスの種類のための速いデー
タ分析を行なう。データのこの効率的な処理に貢献する
この発明の１つの特徴は各チャネルのガスの種類のため
の重要な特定のストークスおよび／または反ストークス
ラマンラインを通す一方で弾性散乱されたレーザ光（レ
イリ散乱）を阻止する多数の収集チャネルにおける一連
のフィルタである。
理することにより従来のデータ分析技術およびマイクロ
プロセッサを使用し数個のガスの種類のための速いデー
タ分析を行なう。データのこの効率的な処理に貢献する
この発明の１つの特徴は各チャネルのガスの種類のため
の重要な特定のストークスおよび／または反ストークス
ラマンラインを通す一方で弾性散乱されたレーザ光（レ
イリ散乱）を阻止する多数の収集チャネルにおける一連
のフィルタである。
この発明の一実施例は偏光されたレーザ光起動されたラ
マン散乱により多重ガスの同時モニタのための改良され
たシステムおよび方法を提供する。システムはサンプル
からのストークスおよび／または反ストークスラマンラ
インスペクトルを受ける空洞内または空洞外の一方のサ
ンプリングセルおよび多重検出器を使用する。それぞれ
が特定のガスの種類に特有の多重光学フィルタチャネル
は収集光学系および狭バンド干渉フィルタを含む。
マン散乱により多重ガスの同時モニタのための改良され
たシステムおよび方法を提供する。システムはサンプル
からのストークスおよび／または反ストークスラマンラ
インスペクトルを受ける空洞内または空洞外の一方のサ
ンプリングセルおよび多重検出器を使用する。それぞれ
が特定のガスの種類に特有の多重光学フィルタチャネル
は収集光学系および狭バンド干渉フィルタを含む。
この発明はガスサンプリングセルを利用することにより
ガスの同一性および濃度の決定のための応答時間を改善
し、そこではサンプリングボリュームは小さく、かつ連
続的で、かつそこで光学フィルタチャネルはサンプリン
グセルに関し整列しておりガスサンプルからラマン散乱
光を直接受ける。
ガスの同一性および濃度の決定のための応答時間を改善
し、そこではサンプリングボリュームは小さく、かつ連
続的で、かつそこで光学フィルタチャネルはサンプリン
グセルに関し整列しておりガスサンプルからラマン散乱
光を直接受ける。
システムの一実施例は偏光されたレーザ源を含み、好ま
しくはラマン散乱信号を向上させるためにレーザの共振
空洞の中に配置されたガスサンプリングセルを含む。し
かしながら、共振空洞の外に配置されたガスセルもまた
利用されることができる。ラマン散乱光はガスセルから
一連の整列した光学フィルタ検出器チャネルの上へ、か
つそれを通って同時に受けられる。各チャネルは（ａ）
収集レンズを含む光学部分または一連の反射防止コーテ
ィングされた収集レンズと、（ｂ）弾性散乱レーザ光を
減じ、かつサンプルされているガス分子との衝突から生
じる非弾性散乱ストークスおよび／または反ストークス
ラマンラインを伝送するレーザライン阻止フィルタを含
むフィルタ部分と、ディクリートな分子の種類に対応し
て１個またはそれより多いラマンラインに沿って通るよ
うに選ばれた狭バンド干渉フィルタと、（ｃ）前記ラマ
ンラインを合焦する任意の合焦レンズと、（ｄ）前記ラ
マンラインを受け、増幅し、かつ検出されているディス
クリートな分子の種類の濃度を示す有用なデータへ処理
する検出器とを含む。
しくはラマン散乱信号を向上させるためにレーザの共振
空洞の中に配置されたガスサンプリングセルを含む。し
かしながら、共振空洞の外に配置されたガスセルもまた
利用されることができる。ラマン散乱光はガスセルから
一連の整列した光学フィルタ検出器チャネルの上へ、か
つそれを通って同時に受けられる。各チャネルは（ａ）
収集レンズを含む光学部分または一連の反射防止コーテ
ィングされた収集レンズと、（ｂ）弾性散乱レーザ光を
減じ、かつサンプルされているガス分子との衝突から生
じる非弾性散乱ストークスおよび／または反ストークス
ラマンラインを伝送するレーザライン阻止フィルタを含
むフィルタ部分と、ディクリートな分子の種類に対応し
て１個またはそれより多いラマンラインに沿って通るよ
うに選ばれた狭バンド干渉フィルタと、（ｃ）前記ラマ
ンラインを合焦する任意の合焦レンズと、（ｄ）前記ラ
マンラインを受け、増幅し、かつ検出されているディス
クリートな分子の種類の濃度を示す有用なデータへ処理
する検出器とを含む。
光子計数または光電流電子光学に関連して使用される光
電子倍増管（PMT）、またはそれに制限はされないのだ
がアバランシエフォトダイオード、強化ダイオードアレ
イまたは電荷結合素子のような様々な固体光検出器は増
幅および検出手段に典型的である。このように一連の収
集光学系、干渉フィルタ、（もし望まれるのならば）合
焦光学系および検出器を含む各ガス特定チャネルは特定
の選択ガスを感知する。これらの選択ガスの対応する濃
度は適当な校正が行なわれた後で決定される。ゆえに各
ガス決定は同時で、かつほとんど即時である。各検出器
からのデータは好ましくはマイクロプロセッサに送ら
れ、そこからは検出されている各ガスの濃度はさらに所
望されるように処理され、かつプリントアウトされ、ま
たは表示されることができる。体積パーセントの何分の
１まで正確な各ガスの同時読取りおよび／または波形は
任意の所望時間間隔で出力されることができる。
電子倍増管（PMT）、またはそれに制限はされないのだ
がアバランシエフォトダイオード、強化ダイオードアレ
イまたは電荷結合素子のような様々な固体光検出器は増
幅および検出手段に典型的である。このように一連の収
集光学系、干渉フィルタ、（もし望まれるのならば）合
焦光学系および検出器を含む各ガス特定チャネルは特定
の選択ガスを感知する。これらの選択ガスの対応する濃
度は適当な校正が行なわれた後で決定される。ゆえに各
ガス決定は同時で、かつほとんど即時である。各検出器
からのデータは好ましくはマイクロプロセッサに送ら
れ、そこからは検出されている各ガスの濃度はさらに所
望されるように処理され、かつプリントアウトされ、ま
たは表示されることができる。体積パーセントの何分の
１まで正確な各ガスの同時読取りおよび／または波形は
任意の所望時間間隔で出力されることができる。
この発明において、ラマン光散乱を利用し、縦軸（20）
に沿った光学放射（18）のビームを発生するために光源
（10）を含むガスサンプルの中のガスの分析のための装
置が開示される。この発明の装置は縦軸（20）に沿った
多数の位置でガスサンプルを含むためのサンプル容器
（26）により特徴づけられるので、光学放射（18）のビ
ームは多数の位置でガスサンプルに入射し、かつこれは
縦軸（20）に沿った多数の位置からサンプルに入射する
ビーム（18）からの散乱された光学エネルギの複数個の
サンプルを同時に得るための複数個の光学検出チャネル
（16,40）によってである。
に沿った光学放射（18）のビームを発生するために光源
（10）を含むガスサンプルの中のガスの分析のための装
置が開示される。この発明の装置は縦軸（20）に沿った
多数の位置でガスサンプルを含むためのサンプル容器
（26）により特徴づけられるので、光学放射（18）のビ
ームは多数の位置でガスサンプルに入射し、かつこれは
縦軸（20）に沿った多数の位置からサンプルに入射する
ビーム（18）からの散乱された光学エネルギの複数個の
サンプルを同時に得るための複数個の光学検出チャネル
（16,40）によってである。
一実施例において、この発明の装置はさらに光源（10）
からの光のビームを合焦するための多数の光学素子（3
8）により特徴づけられ、このようにビームに沿った増
加された強度の多数の領域（36）を創造し、そこで領域
（36）に入る光線は領域（36）で実質的に集中し、かつ
領域（36）から出る光線は実質的に逸れる。多数の領域
（36）はビームの伝播の包括的な方向に光学軸に沿って
存在し、それにより多数の高い強度の領域（36）でサン
プルによりビームから散乱される光は検出される。典型
的に高い強度の領域（36）は多数の縦の位置に一致す
る。光源（10）は偏光されない光を発生するのは有利か
もしれない。
からの光のビームを合焦するための多数の光学素子（3
8）により特徴づけられ、このようにビームに沿った増
加された強度の多数の領域（36）を創造し、そこで領域
（36）に入る光線は領域（36）で実質的に集中し、かつ
領域（36）から出る光線は実質的に逸れる。多数の領域
（36）はビームの伝播の包括的な方向に光学軸に沿って
存在し、それにより多数の高い強度の領域（36）でサン
プルによりビームから散乱される光は検出される。典型
的に高い強度の領域（36）は多数の縦の位置に一致す
る。光源（10）は偏光されない光を発生するのは有利か
もしれない。
第２の実施例において、この発明はさらに光源（10）か
ら縦軸（20）に沿って伝播する光学放射のコリメートさ
れたビームへ出される光学放射のビームをコリメートす
るためのコリメータ（12,14）により特徴づけられる。
放射のコリメートされたビームは縦軸（20）の領域に沿
って平行な光線を実質的に含み、そこでコリメートされ
たビームはサンプルと相互作用する。
ら縦軸（20）に沿って伝播する光学放射のコリメートさ
れたビームへ出される光学放射のビームをコリメートす
るためのコリメータ（12,14）により特徴づけられる。
放射のコリメートされたビームは縦軸（20）の領域に沿
って平行な光線を実質的に含み、そこでコリメートされ
たビームはサンプルと相互作用する。
典型的に、光学放射のビームは線形に偏光され、このよ
うに偏光ベクトルを規定する。偏光ベクトルおよび縦軸
（20）は付加的に偏光の面を規定する。検出器チャネル
（16,40）が検出の軸に沿って伝播する光を優先的に受
け、かつ検出の軸が偏光の面に実質的に垂直に配向され
ることはしばしば有利である。
うに偏光ベクトルを規定する。偏光ベクトルおよび縦軸
（20）は付加的に偏光の面を規定する。検出器チャネル
（16,40）が検出の軸に沿って伝播する光を優先的に受
け、かつ検出の軸が偏光の面に実質的に垂直に配向され
ることはしばしば有利である。
好ましくは、光源（10）は共振空洞を有するレーザを含
む。レーザ共振空洞はプラズマ管（80）を含んでよく、
かつレーザ共振空洞の一方の端部は出力カプラ鏡（94）
を含んでもよく、かつ他方の端部は高い反射率の鏡（10
8）含んでもよい。サンプル容器（26）は出力カプラ鏡
（94）とプラズマ管（80）の近接した端部との間に位置
決めされてもよい。付加的にまたは代替的に、サンプル
容器（26）は高い反射率の鏡（108）とプラズマ管（8
0）の近接した端部との間に位置決めされてもよい。
む。レーザ共振空洞はプラズマ管（80）を含んでよく、
かつレーザ共振空洞の一方の端部は出力カプラ鏡（94）
を含んでもよく、かつ他方の端部は高い反射率の鏡（10
8）含んでもよい。サンプル容器（26）は出力カプラ鏡
（94）とプラズマ管（80）の近接した端部との間に位置
決めされてもよい。付加的にまたは代替的に、サンプル
容器（26）は高い反射率の鏡（108）とプラズマ管（8
0）の近接した端部との間に位置決めされてもよい。
ガスサンプルを含むための多数の位置が共振空洞の中に
配置されることはしばしば有利である。しかしながら、
ガスサンプルを含むための多数の位置はまた共振空洞の
外に配置されてもよい。いくつかの実施例はガスサンプ
ルを含むための多数の位置を共振空洞の中と共振空洞の
外の両方に配置されるようにしてもよい。
配置されることはしばしば有利である。しかしながら、
ガスサンプルを含むための多数の位置はまた共振空洞の
外に配置されてもよい。いくつかの実施例はガスサンプ
ルを含むための多数の位置を共振空洞の中と共振空洞の
外の両方に配置されるようにしてもよい。
好ましくは、ガスサンプルを含むためのサンプル容器
（26）はガス拘束チャンバ（104）を有するガスセル（5
0）を含む。チャンバ（104）は光学放射縦軸（20）のビ
ームと実質的に一致する縦軸を有する。付加的に、サン
プル容器（26）は多数のチャンバ（104）を有するガス
セル（50）を含んでもよい。多数のチャンバ（104）は
光学放射縦軸（20）のビームに沿って多数の位置に配置
される。
（26）はガス拘束チャンバ（104）を有するガスセル（5
0）を含む。チャンバ（104）は光学放射縦軸（20）のビ
ームと実質的に一致する縦軸を有する。付加的に、サン
プル容器（26）は多数のチャンバ（104）を有するガス
セル（50）を含んでもよい。多数のチャンバ（104）は
光学放射縦軸（20）のビームに沿って多数の位置に配置
される。
典型的に、レーザ源（10）はレーザ空洞を含み、かつチ
ャンバ（104）は側壁によって相互接続された端部光学
手段を含む。ガスセル（50）はレーザビームが活性化さ
れたとき、レーザビームが縦のガスチャンバ（104）の
軸と一致し、かつそれを横切るようにレーザ共振空洞に
関し配向される。光学端部手段は縦のガスチャンバ（10
4）の軸に沿ってレーザビームを反射または伝送するよ
うに位置決めされる。ガスセル（50）はまた縦のガスチ
ャンバ（104）の軸の一方側に平行でかつその上で側壁
の対向する整列した側部窓（146）を有してもよい。好
ましくはガスセル（50）は対向する平行端部窓（102,10
6）を側壁により相互接続されるようにする。一実施例
において端部窓は縦のガスセルチャンバ（104）の軸に
実質的に垂直になるように位置決めされる。代替的な実
施例において、ガスセル（50）は端部窓を側壁によって
相互接続されるようにし、そこで端部窓は縦のガスセル
チャンバ（104）の軸に関し、実質的にブルースタ角に
なるように位置決めされる。端部窓がレーザビームの選
択された波長に特定の反反射コーティングでコーティン
グされることが好ましい。さらに、ガスセル（50）の側
部窓（146）は非弾性ラマン散乱光の所望の波長を通す
ように適合した広バンド反反射コーティングでコーティ
ングされてもよい。
ャンバ（104）は側壁によって相互接続された端部光学
手段を含む。ガスセル（50）はレーザビームが活性化さ
れたとき、レーザビームが縦のガスチャンバ（104）の
軸と一致し、かつそれを横切るようにレーザ共振空洞に
関し配向される。光学端部手段は縦のガスチャンバ（10
4）の軸に沿ってレーザビームを反射または伝送するよ
うに位置決めされる。ガスセル（50）はまた縦のガスチ
ャンバ（104）の軸の一方側に平行でかつその上で側壁
の対向する整列した側部窓（146）を有してもよい。好
ましくはガスセル（50）は対向する平行端部窓（102,10
6）を側壁により相互接続されるようにする。一実施例
において端部窓は縦のガスセルチャンバ（104）の軸に
実質的に垂直になるように位置決めされる。代替的な実
施例において、ガスセル（50）は端部窓を側壁によって
相互接続されるようにし、そこで端部窓は縦のガスセル
チャンバ（104）の軸に関し、実質的にブルースタ角に
なるように位置決めされる。端部窓がレーザビームの選
択された波長に特定の反反射コーティングでコーティン
グされることが好ましい。さらに、ガスセル（50）の側
部窓（146）は非弾性ラマン散乱光の所望の波長を通す
ように適合した広バンド反反射コーティングでコーティ
ングされてもよい。
典型的に、セル（50）はさらにセル（50）を通してサン
プルガスを通すようにチャンバ（104）に連通するおよ
び出口手段を含む。
プルガスを通すようにチャンバ（104）に連通するおよ
び出口手段を含む。
光学検出器チャネル（16,40）が光学部分、ライン阻止
フィルタ（216）、狭バンドフィルタ（217）、および光
子検出器（219）を含むことがしばしば有利である。光
学部分は光学放射（18）のビームおよびサンプル容器
（26）に関し、縦軸（20）に沿った多数の位置からの散
乱された光学エネルギを収集するように位置決めされた
収集レンズ（214）を含む。ライン阻止フィルタ（216）
は弾性的に散乱された光またはレイリ光を減ずるように
選択される。狭バンドフィルタ（217）は重要な特定の
ラマンラインに対応して狭い波長バンドの中に光学信号
を伝送するように選択される。光子検出決（219）はラ
イン阻止フィルタ（216）および狭バンドフィルタ（21
7）を通して伝送される光学信号を受ける。好ましく
は、ライン阻止フィルタ（216）およびラインパスフィ
ルタ（217）はインターフェイスフィルタである。しば
しば光子検出器（219）は光電子増倍管（PMT）を含む。
代替的に、光子検出器（219）は感光固体ダイオードを
含んでもよい。
フィルタ（216）、狭バンドフィルタ（217）、および光
子検出器（219）を含むことがしばしば有利である。光
学部分は光学放射（18）のビームおよびサンプル容器
（26）に関し、縦軸（20）に沿った多数の位置からの散
乱された光学エネルギを収集するように位置決めされた
収集レンズ（214）を含む。ライン阻止フィルタ（216）
は弾性的に散乱された光またはレイリ光を減ずるように
選択される。狭バンドフィルタ（217）は重要な特定の
ラマンラインに対応して狭い波長バンドの中に光学信号
を伝送するように選択される。光子検出決（219）はラ
イン阻止フィルタ（216）および狭バンドフィルタ（21
7）を通して伝送される光学信号を受ける。好ましく
は、ライン阻止フィルタ（216）およびラインパスフィ
ルタ（217）はインターフェイスフィルタである。しば
しば光子検出器（219）は光電子増倍管（PMT）を含む。
代替的に、光子検出器（219）は感光固体ダイオードを
含んでもよい。
一実施例において、ライン阻止フィルタ（216）はライ
ンパスフィルタ（217）の先にくるようにチャネル（16,
40）に位置決めされる。代替的な実施例において、ライ
ンパスフィルタ（217）はライン阻止フィルタ（216）の
先にくるようにチャネル（16,40）に位置決めされる。
ンパスフィルタ（217）の先にくるようにチャネル（16,
40）に位置決めされる。代替的な実施例において、ライ
ンパスフィルタ（217）はライン阻止フィルタ（216）の
先にくるようにチャネル（16,40）に位置決めされる。
典型的にラインパスフィルタ（217）は特定の多価ガス
の特徴を示す特定のストークスまたは反ストークスラマ
ン波長の伝送に特定である。
の特徴を示す特定のストークスまたは反ストークスラマ
ン波長の伝送に特定である。
この発明はまたガスサンプルからの散乱された光学エネ
ルギを表す検出器チャネル（16,40）からの信号を受
け、かつ分析するデータ分析システムを含んでもよい。
データ分析システムは典型的に検出器チャネル（16,4
0）からの信号を解釈し、かつガスサンプルの中の選択
された多価分子ガスの濃度を示す出力信号へそれらの変
換するための処理手段（70,71）を含む。
ルギを表す検出器チャネル（16,40）からの信号を受
け、かつ分析するデータ分析システムを含んでもよい。
データ分析システムは典型的に検出器チャネル（16,4
0）からの信号を解釈し、かつガスサンプルの中の選択
された多価分子ガスの濃度を示す出力信号へそれらの変
換するための処理手段（70,71）を含む。
この発明の一実施例において光学検出器チャネル（16,4
0）は狭バンドフィルタ（217）を含み、それは狭バンド
フィルタ（217）により選択される光学信号を受けるた
めの重要な１個またはそれより多い特定のラマンライン
および光子検出器（219）に対応して狭い波長バンドの
中の光学信号を選択する。
0）は狭バンドフィルタ（217）を含み、それは狭バンド
フィルタ（217）により選択される光学信号を受けるた
めの重要な１個またはそれより多い特定のラマンライン
および光子検出器（219）に対応して狭い波長バンドの
中の光学信号を選択する。
この発明の別の局面に従ってガスサンプルを分析する手
段が開示される。この手段は縦軸（20）に沿って伝播す
る光学放射のビームを発生する段階と、放射のビームが
サンプルを通って伝播するように縦軸（20）に沿った領
域にガスサンプルを閉じ込める段階と、放射のビームと
縦軸（20）に沿った多数の位置からのガスサンプルとの
相互作用から生じるラマン散乱光を収集する段階とによ
って特徴づけられる。
段が開示される。この手段は縦軸（20）に沿って伝播す
る光学放射のビームを発生する段階と、放射のビームが
サンプルを通って伝播するように縦軸（20）に沿った領
域にガスサンプルを閉じ込める段階と、放射のビームと
縦軸（20）に沿った多数の位置からのガスサンプルとの
相互作用から生じるラマン散乱光を収集する段階とによ
って特徴づけられる。
この方法はさらに放射のビームの多数の位置に実質的に
コリメートする段階を含んでもよい。代替的に、この方
法はさらに多数の位置で高い強度の領域を形成するよう
に放射のビームの合焦する段階を含んでもよい。
コリメートする段階を含んでもよい。代替的に、この方
法はさらに多数の位置で高い強度の領域を形成するよう
に放射のビームの合焦する段階を含んでもよい。
放射のビームがレーザビームを含み、かつ共振空洞を有
するレーザにより発生されることが好ましい。この方法
はそれから、さらに多数の位置を共振空洞の中に置く段
階によって特徴づけられる。
するレーザにより発生されることが好ましい。この方法
はそれから、さらに多数の位置を共振空洞の中に置く段
階によって特徴づけられる。
この方法はさらにガスサンプルを含むガスの分子の種類
を同定し、かつその量を測るようにラマン散乱光を分析
する段階を含むことが有利である。
を同定し、かつその量を測るようにラマン散乱光を分析
する段階を含むことが有利である。
この発明の装置は呼吸および麻酔ガスからなるグループ
から選択された多価ガスの分析のために使用されてもよ
い。さらに、この発明の装置は窒素、酸素、二酸化炭
素、一酸化二窒素およびハロゲン化された麻酔ガスから
なるグループから選択された成分である多価ガスの分析
のために使用されてもよい。
から選択された多価ガスの分析のために使用されてもよ
い。さらに、この発明の装置は窒素、酸素、二酸化炭
素、一酸化二窒素およびハロゲン化された麻酔ガスから
なるグループから選択された成分である多価ガスの分析
のために使用されてもよい。
図面の説明 第1a図は、多重チャネルのコリメートされたビームラマ
ン分光法システムを示すこの発明の一実施例の略図であ
る。
ン分光法システムを示すこの発明の一実施例の略図であ
る。
第1b図は、ラマン分光計において偏光されたレーザ光の
利用のための散乱ジオメトリを示す立体座標系図であ
る。
利用のための散乱ジオメトリを示す立体座標系図であ
る。
第1c図は、多重チャネルの合焦されたビームラマン分光
法システムを示すこの発明の一実施例の略図である。
法システムを示すこの発明の一実施例の略図である。
第２図は、空洞内のガスセルおよびコリメートされたレ
ーザビームを使ったレーザ起動されたラマン散乱、サン
プリングおよびマルチチャネル検出システムの完全な、
かつ好ましい実施例を示す略平面図である。
ーザビームを使ったレーザ起動されたラマン散乱、サン
プリングおよびマルチチャネル検出システムの完全な、
かつ好ましい実施例を示す略平面図である。
第3a図は、第２図に示されるマルチチャネルコリメート
されたビームシステムにおいて利用されるようなガスサ
ンプリングセルの平面断面図である。
されたビームシステムにおいて利用されるようなガスサ
ンプリングセルの平面断面図である。
第3b図は、第3a図に示されるガスセルの側面図である。
第3c図は、第3a図および第3b図でのガスセルの端面図で
ある。
ある。
第3d図は、第3a図、第3b図および第3c図で示されるガス
セルの斜視図である。
セルの斜視図である。
第４図は、ガスセルへの、かつガスセルからのガスの流
れを示す略図である。
れを示す略図である。
第５図は、ガスセルに近接した位置で示される検出器チ
ャネルの好ましい実施例の断面図である。
ャネルの好ましい実施例の断面図である。
第６図は、呼吸ガスおよび麻酔薬の分析のため主なマイ
クロプロセッサルーチンのフローチャートである。
クロプロセッサルーチンのフローチャートである。
第7a図は、計算手順のためのフローチャートである。
第7b図は、第7a図の続きである。
第８図は、趨勢データの手順を最新のものにするための
フローチャートである。
フローチャートである。
第９図は、自己校正の手順のためのフローチャートであ
る。
る。
第10図は、趨勢データの表示ルーチンのためのフローチ
ャートである。
ャートである。
第11図は、共振空洞の外に配置されているガスセルを示
し、かつまたは空洞内の位置を示し、そこで１個または
それより多いガスセルが配置されることができるレーザ
共振器およびガスセル形状の側面図である。
し、かつまたは空洞内の位置を示し、そこで１個または
それより多いガスセルが配置されることができるレーザ
共振器およびガスセル形状の側面図である。
第11a図、第11b図、第11c図および第11d図は、第11図に
示される共振器の部分の略平面図であり、これらの部分
がどのように空洞内のガスセルの部分として役割を果た
すこともできるかを示す図である。
示される共振器の部分の略平面図であり、これらの部分
がどのように空洞内のガスセルの部分として役割を果た
すこともできるかを示す図である。
発明の詳細な説明 第1a図および第1c図はこの発明の好ましい実施例の特徴
を組み入れる２個のラマン分析形状の略ブロック図表示
を図示する。第1a図はコリメートされたビームシステム
と呼ばれるであろう形状２を示す一方で、第1c図は合焦
されたビームシステムと呼ばれるであろう形状４を示
す。
を組み入れる２個のラマン分析形状の略ブロック図表示
を図示する。第1a図はコリメートされたビームシステム
と呼ばれるであろう形状２を示す一方で、第1c図は合焦
されたビームシステムと呼ばれるであろう形状４を示
す。
第1a図は光源10、光線コリメート12および14、および多
重分析チャネル16を含むコリメートされた光線システム
２を示す。分析チャネル16a〜16hは光線18に近接して位
置決めされる。光線18は縦軸20に沿って光源10により放
出される。光線18の縦軸20と実質的に一致する縦軸28を
有するサンプリング領域26は分析のためのガスのサンプ
ルを含む。コリメータ12および14は光線18が軸20に沿っ
て通るときにそれが実質的にコリメートされるようにな
るように軸20のまわりに位置決めされる。つまり、それ
は焦点からの逸脱または焦点への集中の小さな角度を示
す実質的に平行な光線22、24を含む。（第1a図に示され
る逸脱は図解を明らかにするために誇張される。）光源
10が低い逸脱光線を発生するとき、コリメータ12および
14は必要でないかもしれない。これは光源がレーザを含
むときによくあることである。領域26の幾何学的形状も
またさらに光源18をコリメートするために機能してもよ
い。領域26の中のサンプルから散乱された光は分析チャ
ネル16a〜16hにより検出され、かつ分析される。チャネ
ル16はそれぞれ光線18およびサンプリング領域26の縦軸
20、28に近傍して、かつそれに沿って位置決めされる。
分析チャネル16はチャネル16a,16b、16e,16f、16gおよ
び16hにより図示されるように軸28の一方の側部からま
たはチャネル16cにより図示されるように両方の側部か
ら領域26からの散乱光を収集する。チャネル16cに対向
する軸28の側部に向かう散乱された光は鏡16dにより収
集され、かつチャネル16cへ反射し返される。鏡16dは平
面鏡または合焦鏡のどちらでもよい。
重分析チャネル16を含むコリメートされた光線システム
２を示す。分析チャネル16a〜16hは光線18に近接して位
置決めされる。光線18は縦軸20に沿って光源10により放
出される。光線18の縦軸20と実質的に一致する縦軸28を
有するサンプリング領域26は分析のためのガスのサンプ
ルを含む。コリメータ12および14は光線18が軸20に沿っ
て通るときにそれが実質的にコリメートされるようにな
るように軸20のまわりに位置決めされる。つまり、それ
は焦点からの逸脱または焦点への集中の小さな角度を示
す実質的に平行な光線22、24を含む。（第1a図に示され
る逸脱は図解を明らかにするために誇張される。）光源
10が低い逸脱光線を発生するとき、コリメータ12および
14は必要でないかもしれない。これは光源がレーザを含
むときによくあることである。領域26の幾何学的形状も
またさらに光源18をコリメートするために機能してもよ
い。領域26の中のサンプルから散乱された光は分析チャ
ネル16a〜16hにより検出され、かつ分析される。チャネ
ル16はそれぞれ光線18およびサンプリング領域26の縦軸
20、28に近傍して、かつそれに沿って位置決めされる。
分析チャネル16はチャネル16a,16b、16e,16f、16gおよ
び16hにより図示されるように軸28の一方の側部からま
たはチャネル16cにより図示されるように両方の側部か
ら領域26からの散乱光を収集する。チャネル16cに対向
する軸28の側部に向かう散乱された光は鏡16dにより収
集され、かつチャネル16cへ反射し返される。鏡16dは平
面鏡または合焦鏡のどちらでもよい。
コリメートされたビームシステム２を利用する一実施例
において、光線18は偏光される。Ｅベクトルの偏光の方
向はＹ軸に沿ってであり、それは第1a図を参照すると、
図の面に垂直な軸である。光線18の伝播の方向はＺ軸に
沿ってであり、検出器チャネルはＸ軸に実質的に一直線
であり、かつXZ面に存在する。
において、光線18は偏光される。Ｅベクトルの偏光の方
向はＹ軸に沿ってであり、それは第1a図を参照すると、
図の面に垂直な軸である。光線18の伝播の方向はＺ軸に
沿ってであり、検出器チャネルはＸ軸に実質的に一直線
であり、かつXZ面に存在する。
偏光された光ラマン散乱に対する散乱ジオメトリが第1b
図に図示される。散乱サンプルはXYZ座標系の原点30に
配置され、かつＺ軸20に沿って伝播する偏光された光31
により照らされる。偏光された光31のＥベクトルの偏光
の状態32はYZ面にある。伝播のＺ軸に平行な２個の直交
する面（面YZおよびXZ）へ散乱されたラマン光の散乱特
性はこのジオメトリにおいて特に重要である。
図に図示される。散乱サンプルはXYZ座標系の原点30に
配置され、かつＺ軸20に沿って伝播する偏光された光31
により照らされる。偏光された光31のＥベクトルの偏光
の状態32はYZ面にある。伝播のＺ軸に平行な２個の直交
する面（面YZおよびXZ）へ散乱されたラマン光の散乱特
性はこのジオメトリにおいて特に重要である。
ラマン散乱光は等方性および非等方性構成要素からな
る。空間の、結果として生じる散乱強度分布は不変量、
ａによって説明されることができ、それは平均分極率、
分極率の異方性、γ２、および観察面での角度の測定で
ある。XZ面においてベクトルOlにより示される包括的な
観察方向はＺ軸との角度φを生じる。YZ面において、ベ
クトルOmにより示される包括的な観察方向はＺ時軸との
角度θを生じる。波数、ｏの単色放射で照射されたサ
ンプルにおけるＮランダムに配向された分子のアセンブ
リでは、入射する偏光状態piおよび放射照度δ、 および はそれぞれ方向OmおよびOlにおいて散乱された偏光状態
Psの散乱された放射の強度を表し、以下によって与えら
れる。
る。空間の、結果として生じる散乱強度分布は不変量、
ａによって説明されることができ、それは平均分極率、
分極率の異方性、γ２、および観察面での角度の測定で
ある。XZ面においてベクトルOlにより示される包括的な
観察方向はＺ軸との角度φを生じる。YZ面において、ベ
クトルOmにより示される包括的な観察方向はＺ時軸との
角度θを生じる。波数、ｏの単色放射で照射されたサ
ンプルにおけるＮランダムに配向された分子のアセンブ
リでは、入射する偏光状態piおよび放射照度δ、 および はそれぞれ方向OmおよびOlにおいて散乱された偏光状態
Psの散乱された放射の強度を表し、以下によって与えら
れる。
ここで は、υｆ ⇔υｊの振動遷移に関連した波数の大きさの絶
対値であり、かつ−および＋記号はそれぞれストークス
および反ストークスラマン散乱を示す。Ｎυｉは初期振
動状態υｉにおける分子の数であり、かつｆ（a2、
γ２、δ２、θ）およびｆ（a2、γ２、δ２、φ）は不
変量a2、γ２、δ２および観察角度θおよびφの関数で
ある。⊥ Ｉ（φ）が偏光Ｅ−ベクトルに直角なXZ面におけるφ
の関数としてのラマン散乱強度であり、かつ||I（θ）
が偏光Ｅ−ベクトルに平行なYZ面におけるθの関数とし
てのラマン散乱強度である場合は下記のとおりである。⊥ Ｉ（φ）＝⊥Ｉ||（φ）＋⊥Ｉ⊥（φ） （３）|| Ｉ（θ）＝||Ｉ||（θ）＋||Ｉ⊥（θ） （４） そこでD.A.ロング（D.A.Long）著「ラマン分光学」、マ
グロウヒル社1977年のCRS6頁−CRS7頁によれば、 ここで方程式（５）はＥ−ベクトルに対して直角な面
（XZ面）においてラマン散乱強度が等方性であることを
示す。言い換えれば、⊥Ｉ（φ）は関数的にはXZ面にお
ける角度φに依存しない。他方、方程式（６）は放射の
Ｅ−ベクトルに平行なYZ面でのラマン散乱信号強度にお
ける非等方性のcos2θの変分を示す。すなわち、φのど
のような所与の値にも、ポイント30をも通過する電気的
Ｅ−ベクトルに対して平行な無限数の面のどれに対する
ラマン信号強度においてもcos2θの変位が存在する。し
たがって、θ＝０のときYZ面における最大ラマン散乱信
号が発生する。θ＝π/2では、ラマン散乱強度は最小で
あるが、一般的にはノンゼロの値である。空間的ラマン
散乱強度の分布は方程式（５）および方程式（６）の総
和により与えられかつXZ面における最大値（θ＝０）に
達する。
対値であり、かつ−および＋記号はそれぞれストークス
および反ストークスラマン散乱を示す。Ｎυｉは初期振
動状態υｉにおける分子の数であり、かつｆ（a2、
γ２、δ２、θ）およびｆ（a2、γ２、δ２、φ）は不
変量a2、γ２、δ２および観察角度θおよびφの関数で
ある。⊥ Ｉ（φ）が偏光Ｅ−ベクトルに直角なXZ面におけるφ
の関数としてのラマン散乱強度であり、かつ||I（θ）
が偏光Ｅ−ベクトルに平行なYZ面におけるθの関数とし
てのラマン散乱強度である場合は下記のとおりである。⊥ Ｉ（φ）＝⊥Ｉ||（φ）＋⊥Ｉ⊥（φ） （３）|| Ｉ（θ）＝||Ｉ||（θ）＋||Ｉ⊥（θ） （４） そこでD.A.ロング（D.A.Long）著「ラマン分光学」、マ
グロウヒル社1977年のCRS6頁−CRS7頁によれば、 ここで方程式（５）はＥ−ベクトルに対して直角な面
（XZ面）においてラマン散乱強度が等方性であることを
示す。言い換えれば、⊥Ｉ（φ）は関数的にはXZ面にお
ける角度φに依存しない。他方、方程式（６）は放射の
Ｅ−ベクトルに平行なYZ面でのラマン散乱信号強度にお
ける非等方性のcos2θの変分を示す。すなわち、φのど
のような所与の値にも、ポイント30をも通過する電気的
Ｅ−ベクトルに対して平行な無限数の面のどれに対する
ラマン信号強度においてもcos2θの変位が存在する。し
たがって、θ＝０のときYZ面における最大ラマン散乱信
号が発生する。θ＝π/2では、ラマン散乱強度は最小で
あるが、一般的にはノンゼロの値である。空間的ラマン
散乱強度の分布は方程式（５）および方程式（６）の総
和により与えられかつXZ面における最大値（θ＝０）に
達する。
θ＝０であるとき、φはラマン散乱強度を変化させるこ
となく０度から360度まで変化し得るが、φが０および
πに近づくと、入射レーザ光強度およびレイリー光散乱
強度がラマン信号を大いに圧倒することに留意された
い。
となく０度から360度まで変化し得るが、φが０および
πに近づくと、入射レーザ光強度およびレイリー光散乱
強度がラマン信号を大いに圧倒することに留意された
い。
上記から、散乱ラマン光を最適に収集するためには、XZ
面におけるラマン光を収集するように各分析チャネル16
をおくことが好ましいことは明らかである。XZ面におけ
る特に好都合な方向はレーザビーム軸20および電気Ｅ−
ベクトル軸32に直角なＸ軸の方向にある。この所望の整
列を達成するために多数の態様が存在することは当該技
術の熟練者には自明であろう。ここに記載される技術は
したがって例証的なものとして意図され制限的なものと
しては意図されない。
面におけるラマン光を収集するように各分析チャネル16
をおくことが好ましいことは明らかである。XZ面におけ
る特に好都合な方向はレーザビーム軸20および電気Ｅ−
ベクトル軸32に直角なＸ軸の方向にある。この所望の整
列を達成するために多数の態様が存在することは当該技
術の熟練者には自明であろう。ここに記載される技術は
したがって例証的なものとして意図され制限的なものと
しては意図されない。
第1c図に示されるとおり、合焦のビームを使用したこと
の発明の実施例４においては、複数の高強度領域36また
は焦点が縦のビーム軸20に沿って形成される。焦点36は
光学レンズ38または他の等価な合焦手段を介して光源10
からビーム18を通すことにより形成される。分析チャネ
ル40はこれら高強度領域36におかれたサンプルからラマ
ン散乱光をサンプルするために位置決めされる。分析チ
ャネルはチャネル40a、40bおよび40eにより示される軸2
0の回りのどの位置におかれてもよい。ラマン散乱光は
鏡40cに対向して置かれたチャネル40bに関連する収集鏡
40cを使用して軸20の対向側部から収集されてもよい。
代替的には、チャネル40fのアレイは軸20の回りの赤道
面42および高強度領域36dに置かれてもよい。赤道アレ
イ40fを使用するときは、入射ビーム18は偏光されない
ことが望ましいかもしれない。
の発明の実施例４においては、複数の高強度領域36また
は焦点が縦のビーム軸20に沿って形成される。焦点36は
光学レンズ38または他の等価な合焦手段を介して光源10
からビーム18を通すことにより形成される。分析チャネ
ル40はこれら高強度領域36におかれたサンプルからラマ
ン散乱光をサンプルするために位置決めされる。分析チ
ャネルはチャネル40a、40bおよび40eにより示される軸2
0の回りのどの位置におかれてもよい。ラマン散乱光は
鏡40cに対向して置かれたチャネル40bに関連する収集鏡
40cを使用して軸20の対向側部から収集されてもよい。
代替的には、チャネル40fのアレイは軸20の回りの赤道
面42および高強度領域36dに置かれてもよい。赤道アレ
イ40fを使用するときは、入射ビーム18は偏光されない
ことが望ましいかもしれない。
高強度の領域36の回りへの分析チャネル40の配置のため
のこれらのおよび他の方法は当該技術の熟練者には明ら
かであろう。特に、前記著書D.A.ロングの「ラマン分光
学」の132頁−135頁は合焦されたレーザビームから光を
収集する分析チャネルの位置について述べる。ハーチェ
ル（Herchel）他による「応用分光学」（Applied Spec
troscopy）第32巻、第３号1978年における「能率的空洞
内レーザラマン分光計」（An Efficient Intracavity
Laser Raman Spectrometer）と題する論文において
はレーザビームの合焦位置におけるラマン散乱が議論さ
れる。ドイツ特許第De.2723939C2号（1983）において、
アルブレヒト（Albrecht）他は高強度または合焦領域の
回りの赤道面における分析チャネルのアレイについて議
論する。
のこれらのおよび他の方法は当該技術の熟練者には明ら
かであろう。特に、前記著書D.A.ロングの「ラマン分光
学」の132頁−135頁は合焦されたレーザビームから光を
収集する分析チャネルの位置について述べる。ハーチェ
ル（Herchel）他による「応用分光学」（Applied Spec
troscopy）第32巻、第３号1978年における「能率的空洞
内レーザラマン分光計」（An Efficient Intracavity
Laser Raman Spectrometer）と題する論文において
はレーザビームの合焦位置におけるラマン散乱が議論さ
れる。ドイツ特許第De.2723939C2号（1983）において、
アルブレヒト（Albrecht）他は高強度または合焦領域の
回りの赤道面における分析チャネルのアレイについて議
論する。
コリメートビームジオメトリを組込むこの発明の実施例
が第２図に図示される。このシステムはガスセル50の一
方の端で接続された偏光レーザ放射10の源を広く含む。
検出器チャネル60のアレイはガスセル50に隣接して位置
決めされる。マイクロプロセッサ70は検出器60に接続さ
れる。動作においては、レーザ10はガスセル50内で伝播
しかつガスセル内に含まれるガスサンプルから散乱する
偏光光学放射78のコリメートされたビームを発生する。
上記の説明のとおり、非等方性的に放出されるラマン散
乱放射は入射レーザ光により形成された円筒の軸のいず
れかの側に対してほぼ直角にかつそのいずれかの側に置
かれた一連の検出器チャネル60により可能な限り大きな
立体角にわたって収集される。ラマン信号はマイクロプ
ロセッサ70で分析される。ラマン散乱光信号の分析に基
いて、マイクロプロセッサ70はガスサンプルを含み得る
特定のガス８つまでの同一性と濃度を報告する。
が第２図に図示される。このシステムはガスセル50の一
方の端で接続された偏光レーザ放射10の源を広く含む。
検出器チャネル60のアレイはガスセル50に隣接して位置
決めされる。マイクロプロセッサ70は検出器60に接続さ
れる。動作においては、レーザ10はガスセル50内で伝播
しかつガスセル内に含まれるガスサンプルから散乱する
偏光光学放射78のコリメートされたビームを発生する。
上記の説明のとおり、非等方性的に放出されるラマン散
乱放射は入射レーザ光により形成された円筒の軸のいず
れかの側に対してほぼ直角にかつそのいずれかの側に置
かれた一連の検出器チャネル60により可能な限り大きな
立体角にわたって収集される。ラマン信号はマイクロプ
ロセッサ70で分析される。ラマン散乱光信号の分析に基
いて、マイクロプロセッサ70はガスサンプルを含み得る
特定のガス８つまでの同一性と濃度を報告する。
レーザ源 レーザ10は好ましくは488ナノメータの波長を有する光7
8の偏光されたビームを発生する能力のある連続波アル
ゴンイオンレーザである。レーザ10はプラズマ放電管8
0、放電管80の一方の端の近くに置かれたカソード82お
よび放電管80のもう一方の端の近くに置かれたアノード
84を含む。電源86は線88および線90によりそれぞれカソ
ード82およびアノード84に接続される。ラジエータまた
は熱交換器92はカソード82およびアノード84の間に置か
れた放電管80の部分に熱で接触しかつそれを取り込む。
アルゴンガスを含むレーザのガス混合物はプラズマ放電
管80内に閉じ込められる。
8の偏光されたビームを発生する能力のある連続波アル
ゴンイオンレーザである。レーザ10はプラズマ放電管8
0、放電管80の一方の端の近くに置かれたカソード82お
よび放電管80のもう一方の端の近くに置かれたアノード
84を含む。電源86は線88および線90によりそれぞれカソ
ード82およびアノード84に接続される。ラジエータまた
は熱交換器92はカソード82およびアノード84の間に置か
れた放電管80の部分に熱で接触しかつそれを取り込む。
アルゴンガスを含むレーザのガス混合物はプラズマ放電
管80内に閉じ込められる。
電源86はカソード82およびアノード84の間に高電圧を供
給しそれによりプラズマ放電管80内でのレーザのガス混
合物を介するプラズマ放電を作り出す。ガス混合物に含
まれるアルゴン原子はより高いエネルギレベルへ励起さ
れかつ適当に刺激されると同時により低いエネルギレベ
ルに減励起（de−excite）し、そのことにより特定の特
性波長で光のレーザ放出を発生する。アルゴンのそのよ
うな１つの波長特性が488ナノメータである。最適な光
の増幅が発生するためには、放出された光が共振空洞を
通って伝播し、そのことによりアルゴンの付加的な励起
された原子のさらなる放出を誘導しなければならない。
給しそれによりプラズマ放電管80内でのレーザのガス混
合物を介するプラズマ放電を作り出す。ガス混合物に含
まれるアルゴン原子はより高いエネルギレベルへ励起さ
れかつ適当に刺激されると同時により低いエネルギレベ
ルに減励起（de−excite）し、そのことにより特定の特
性波長で光のレーザ放出を発生する。アルゴンのそのよ
うな１つの波長特性が488ナノメータである。最適な光
の増幅が発生するためには、放出された光が共振空洞を
通って伝播し、そのことによりアルゴンの付加的な励起
された原子のさらなる放出を誘導しなければならない。
上記の特性を有するレーザ源10はユタ州ソルトレイクシ
ティに位置するイオン・レーザ・テクノロジ・コーポレ
ーションから品番350Aとして容易に入手可能である。こ
のレーザからのビームの空洞外出力は、98パーセントの
反射率の出力カプラ94を使用するとき、好ましくは数10
ミリワットの位である。
ティに位置するイオン・レーザ・テクノロジ・コーポレ
ーションから品番350Aとして容易に入手可能である。こ
のレーザからのビームの空洞外出力は、98パーセントの
反射率の出力カプラ94を使用するとき、好ましくは数10
ミリワットの位である。
第２図に示される実施例のための共振空洞は放電管80の
カソード82部分に対向する出力カプラ反射器94から放電
管80のアノード84部分に対向する端部の反射器108へ延
在する領域を取り囲む。レーザ源10により発生させられ
た光ビーム78は、第２図に左から右へ順に出力カプラ反
射器94、第１ブルースター（Brewster）窓96、放電管8
0、第２のブルースター窓98、空洞内アパチャ100、第３
のブルースター窓102、ガスセル50の内部のチャンバ10
4、第４のブルースター窓106および端部の反射器108を
含む共振空洞を通る光の経路に従う。典型的には、出力
カプラ反射器94は多層の誘電体コーディングでコーティ
ングされた高い反射率の湾曲した鏡を含む。ほこりを防
ぐスリーブ109が、共振空洞において循環する光パワー
に悪影響を与え得る粒子および分子の汚染からこれらコ
ンポーネントを保護するために、鏡94、ブルースター窓
96およびプラズマ管80のカソード端部を囲む。同様に、
ほこりを防ぐスリーブ119が汚染から共振空洞のこの部
分を保護するために、プラズマ管80のアノード端部、ブ
ルースター窓98、相互作用アパチャ100およびガスセル5
0上のブルースター窓102を囲む。第３のほこりを防ぐス
リーブ121はガスセル50上のブルースター窓106および端
部反射器108を保護する。端部反射器108はリットロウプ
リズムの裏面でコーティングされた高い反射率の鏡を含
む。代替的には、端部反射器108はレーザ線選択コーデ
ィングを有する平坦な鏡を含んでもよい。この場合に
は、出力カプラ94はまた波長選択のたのレーザ線選択コ
ーティングでコーティングされるであろう。ブルースタ
ー窓96、98、102、106および端部反射器94、108および
それらのそれぞれのコーティングおよび／または配向は
共振空洞で循環する偏光され選択された波長の光のパワ
ーを最大限にするために選択される。付加的には、ブル
ースター窓96、98、102および106はレーザビーム78が第
２図の平面に実質的に直角をなす変更ベクトルを有する
ことを引き起こすために配向される。
カソード82部分に対向する出力カプラ反射器94から放電
管80のアノード84部分に対向する端部の反射器108へ延
在する領域を取り囲む。レーザ源10により発生させられ
た光ビーム78は、第２図に左から右へ順に出力カプラ反
射器94、第１ブルースター（Brewster）窓96、放電管8
0、第２のブルースター窓98、空洞内アパチャ100、第３
のブルースター窓102、ガスセル50の内部のチャンバ10
4、第４のブルースター窓106および端部の反射器108を
含む共振空洞を通る光の経路に従う。典型的には、出力
カプラ反射器94は多層の誘電体コーディングでコーティ
ングされた高い反射率の湾曲した鏡を含む。ほこりを防
ぐスリーブ109が、共振空洞において循環する光パワー
に悪影響を与え得る粒子および分子の汚染からこれらコ
ンポーネントを保護するために、鏡94、ブルースター窓
96およびプラズマ管80のカソード端部を囲む。同様に、
ほこりを防ぐスリーブ119が汚染から共振空洞のこの部
分を保護するために、プラズマ管80のアノード端部、ブ
ルースター窓98、相互作用アパチャ100およびガスセル5
0上のブルースター窓102を囲む。第３のほこりを防ぐス
リーブ121はガスセル50上のブルースター窓106および端
部反射器108を保護する。端部反射器108はリットロウプ
リズムの裏面でコーティングされた高い反射率の鏡を含
む。代替的には、端部反射器108はレーザ線選択コーデ
ィングを有する平坦な鏡を含んでもよい。この場合に
は、出力カプラ94はまた波長選択のたのレーザ線選択コ
ーティングでコーティングされるであろう。ブルースタ
ー窓96、98、102、106および端部反射器94、108および
それらのそれぞれのコーティングおよび／または配向は
共振空洞で循環する偏光され選択された波長の光のパワ
ーを最大限にするために選択される。付加的には、ブル
ースター窓96、98、102および106はレーザビーム78が第
２図の平面に実質的に直角をなす変更ベクトルを有する
ことを引き起こすために配向される。
ガスセル50およびプラズマ管80の位置はレーザの共振空
洞内にある。この形状はしばしば空洞内と呼ばれる。共
振空洞内のガスセル50の位置はセルチャンバ104いおけ
るガス分子からのラマン散乱のために使用可能なレーザ
出力の量を増大させる。ＲおよびＴが出力カプラ反射器
94のそれぞれ反射率および伝送である、［１＋Ｒ］/Tの
因数により空洞内出力は空洞外出力より高い。空洞内セ
ル50を使用しているときは実質的レーザ光量を抽出する
必要がないので、端部反射器108および出力反射器94の
双方は約99.9％またはそれ以上の反射率を有しかつその
ことにより空洞外での配置に比べて空洞内サンプル配置
のために循環する光パワーおよびラマン散乱信号の実質
的増大を与え得る。
洞内にある。この形状はしばしば空洞内と呼ばれる。共
振空洞内のガスセル50の位置はセルチャンバ104いおけ
るガス分子からのラマン散乱のために使用可能なレーザ
出力の量を増大させる。ＲおよびＴが出力カプラ反射器
94のそれぞれ反射率および伝送である、［１＋Ｒ］/Tの
因数により空洞内出力は空洞外出力より高い。空洞内セ
ル50を使用しているときは実質的レーザ光量を抽出する
必要がないので、端部反射器108および出力反射器94の
双方は約99.9％またはそれ以上の反射率を有しかつその
ことにより空洞外での配置に比べて空洞内サンプル配置
のために循環する光パワーおよびラマン散乱信号の実質
的増大を与え得る。
レーザビーム78の安定化は出力カプラ反射器94、狭いレ
ーザ線フィルタ112、拡散器114および光検出器116を含
むビーム分析システム110により提供される。フィルタ1
12は出力カプラ反射器94に隣接して位置し、かつ拡散器
114はフィルタ112と検出器116の間に位置する。検出器1
16は線118を介してレーザ電源86へ接続される。フィル
タ112は拡散アルゴンプラズマグローを阻止しかつ出力
カプラ鏡94を伝送するわずかな量のレーザ光を伝送する
働きをする。
ーザ線フィルタ112、拡散器114および光検出器116を含
むビーム分析システム110により提供される。フィルタ1
12は出力カプラ反射器94に隣接して位置し、かつ拡散器
114はフィルタ112と検出器116の間に位置する。検出器1
16は線118を介してレーザ電源86へ接続される。フィル
タ112は拡散アルゴンプラズマグローを阻止しかつ出力
カプラ鏡94を伝送するわずかな量のレーザ光を伝送する
働きをする。
安定化は検出器116を介して光ビーム78の強度をモニタ
しかつ光ビーム78の強度における変化に応答して電源86
を調節することにより達成され、かつそのことにより帰
還システムを形成する。光ビーム78の約0.1％の、小さ
なサンプルは出力プラズマ反射器94を介して共振空洞か
ら抽出され、そしてそれは約99.％またはそれ以上の反
射率を有するべく選択される。フィルタ12は実質的に48
8nmの波長を有する拡散器114へ通過することを可能にす
る。拡散器114はサンプルされフィルタ処理された488nm
の光のサンプルが検出器116の敏感な領域のかなりの部
分にわたって散布されることを引き起こし、かつそのこ
とより均一ではないかもしれない検出器の敏感な領域を
さまようビームの影響を減ずる。サンプルされた光ビー
ムの強度の関数である、検出器116からの出力は電源86
からプラズマ放電管80への出力を制御するために使用さ
れ、そのことによりレーザビーム78の強度を安定化する
ための帰還ループを完成する。
しかつ光ビーム78の強度における変化に応答して電源86
を調節することにより達成され、かつそのことにより帰
還システムを形成する。光ビーム78の約0.1％の、小さ
なサンプルは出力プラズマ反射器94を介して共振空洞か
ら抽出され、そしてそれは約99.％またはそれ以上の反
射率を有するべく選択される。フィルタ12は実質的に48
8nmの波長を有する拡散器114へ通過することを可能にす
る。拡散器114はサンプルされフィルタ処理された488nm
の光のサンプルが検出器116の敏感な領域のかなりの部
分にわたって散布されることを引き起こし、かつそのこ
とより均一ではないかもしれない検出器の敏感な領域を
さまようビームの影響を減ずる。サンプルされた光ビー
ムの強度の関数である、検出器116からの出力は電源86
からプラズマ放電管80への出力を制御するために使用さ
れ、そのことによりレーザビーム78の強度を安定化する
ための帰還ループを完成する。
ガスセルチャンバ104内に実質的にコリメートされた光
ビーム78を提供するために、合焦出力カプラ反射器94が
ガスセル50から最も離れた共振空洞の端部に配置され
る。平坦な端部反射器108はさらにガスセル50内の狭い
本質的にはコリメートされたビーム78を保存する働きを
する。加えて、プラズマ管80の内側の直径（約0.050イ
ンチ）がガスセルにおいてレーザビームを形づくりかつ
それをコリメートする役割をさらに果たす効果的なアパ
チャとしての働きをする。加えて、空洞内アパチャ100
はガスセルの内部に到達するプラズマ管平行放射を効果
的に減ずるために放電管80の付近でかつガスセル50から
約３インチの位置に配置される。光学要素のこの配列に
おいては、ガスセル50のチャンバ104の近くには合焦要
素は置かれず、そのことによりチャンバ内の光のコリメ
ートを改善する。
ビーム78を提供するために、合焦出力カプラ反射器94が
ガスセル50から最も離れた共振空洞の端部に配置され
る。平坦な端部反射器108はさらにガスセル50内の狭い
本質的にはコリメートされたビーム78を保存する働きを
する。加えて、プラズマ管80の内側の直径（約0.050イ
ンチ）がガスセルにおいてレーザビームを形づくりかつ
それをコリメートする役割をさらに果たす効果的なアパ
チャとしての働きをする。加えて、空洞内アパチャ100
はガスセルの内部に到達するプラズマ管平行放射を効果
的に減ずるために放電管80の付近でかつガスセル50から
約３インチの位置に配置される。光学要素のこの配列に
おいては、ガスセル50のチャンバ104の近くには合焦要
素は置かれず、そのことによりチャンバ内の光のコリメ
ートを改善する。
長期のレーザシステムはこうしてガスセル50のチャンバ
104内で実質的にコリメートされ、偏光され、高強度の4
88nmの光の空洞内ビーム78を提供する。
104内で実質的にコリメートされ、偏光され、高強度の4
88nmの光の空洞内ビーム78を提供する。
ガスサンプルセル ガスセル50は空洞内における循環する光パワーを実質的
に減することなしにレーザの共振空洞内にサンプルが配
置されることを可能にする、ガスのサンプルが分析され
るために使用される囲いを提供する。この配列は結果的
にラマン散乱を生じるレーザビームおよびガス分子の間
の相互作用を数を最大にすることにより入手可能なレー
ザ出力パワーを効率的に使用する。第２図および第３図
の双方に示されるとおり、ガスセル50の好ましい実施例
は中央チャンバ104とガスセルの間に光の通路を形成す
る中央チャンバ104および８つの出力チャネル120を含
む。８つの出力チャネルはレーザビーム78の伝播の軸と
一致するチャンバ104の縦の軸121に直角になるように配
列される。出力チャネル120はさらにレーザ光ビーム78
の偏光のＥベクトル軸に直角をなす面である第２図のXZ
面に対称に位置する軸を有する。
に減することなしにレーザの共振空洞内にサンプルが配
置されることを可能にする、ガスのサンプルが分析され
るために使用される囲いを提供する。この配列は結果的
にラマン散乱を生じるレーザビームおよびガス分子の間
の相互作用を数を最大にすることにより入手可能なレー
ザ出力パワーを効率的に使用する。第２図および第３図
の双方に示されるとおり、ガスセル50の好ましい実施例
は中央チャンバ104とガスセルの間に光の通路を形成す
る中央チャンバ104および８つの出力チャネル120を含
む。８つの出力チャネルはレーザビーム78の伝播の軸と
一致するチャンバ104の縦の軸121に直角になるように配
列される。出力チャネル120はさらにレーザ光ビーム78
の偏光のＥベクトル軸に直角をなす面である第２図のXZ
面に対称に位置する軸を有する。
ガスサンプルセル50の１つの実施例が第3a図、第3b図、
第3c図および第3d図に詳細に示され、かつ中空のインテ
リア104、ガスサンプルをインテリアに運び入れかつイ
ンテリアから運び出すための通路142、通路144およびラ
マン散乱光が通り得る出力チャネル120を有する枠組み1
40を含む。内部チャンバ104の軸121はチャンバ104の軸
中央を介するレーザビーム78の通過を収容するべく配向
される。１つの実施例においては、チャンバは約0.125
インチの直径を有する中空の円筒を形成するが、他の形
および大きさもまた使用され得る。チャンバの容積は応
答時間が早くなるよう可能な限り小さくなるべく選択さ
れるが、しかしながら、また分析のために十分な量のガ
スを適用するのに十分な大きさになるべく選択される。
付加的には、チャンバの内側の大きさはかなりの割合の
レーザビームパワーがガスサンプルと相互作用できるよ
うに選択されるべきである。好ましいチャンバの形はま
たガスサンプルの部分がチャンバの内側に集まり得る無
駄な空間をできる限り排除する。ハウジング140のいず
れかの端部にブルースター窓102および106が装着される
（第２図に図示）。ブルースター窓102および106の目的
は三重である；第１に、それらはチャンバ104内にサン
プルガスを拘束しかつそのことによって応答時間を減ず
るサンプルの量を最小限にし、第２に、それらはチャン
バ104内にレーザビーム78の循環する空洞内出力を維持
する働きをしかつ第３には、それらはガスサンプルから
生じることが可能な汚染から共振空洞における他の光成
分を保護する。
第3c図および第3d図に詳細に示され、かつ中空のインテ
リア104、ガスサンプルをインテリアに運び入れかつイ
ンテリアから運び出すための通路142、通路144およびラ
マン散乱光が通り得る出力チャネル120を有する枠組み1
40を含む。内部チャンバ104の軸121はチャンバ104の軸
中央を介するレーザビーム78の通過を収容するべく配向
される。１つの実施例においては、チャンバは約0.125
インチの直径を有する中空の円筒を形成するが、他の形
および大きさもまた使用され得る。チャンバの容積は応
答時間が早くなるよう可能な限り小さくなるべく選択さ
れるが、しかしながら、また分析のために十分な量のガ
スを適用するのに十分な大きさになるべく選択される。
付加的には、チャンバの内側の大きさはかなりの割合の
レーザビームパワーがガスサンプルと相互作用できるよ
うに選択されるべきである。好ましいチャンバの形はま
たガスサンプルの部分がチャンバの内側に集まり得る無
駄な空間をできる限り排除する。ハウジング140のいず
れかの端部にブルースター窓102および106が装着される
（第２図に図示）。ブルースター窓102および106の目的
は三重である；第１に、それらはチャンバ104内にサン
プルガスを拘束しかつそのことによって応答時間を減ず
るサンプルの量を最小限にし、第２に、それらはチャン
バ104内にレーザビーム78の循環する空洞内出力を維持
する働きをしかつ第３には、それらはガスサンプルから
生じることが可能な汚染から共振空洞における他の光成
分を保護する。
第２図および第3a図に示されるとおり、ガスセル50はま
たそのいずれかの側の上に対向する光の側部窓146を含
む。側部窓146はセルハウジング140の側部に沿って連続
し得るしまたは図示ののおり、セルハウジング壁面にお
けるチャネル120に装着された一連の窓146でもよい。側
部の窓146は好ましは偏光されたレーザビーム78から出
力チャネル120への散乱した光の信号の最適な通過を提
供するためにハウジング140の縦の軸121およびレーザビ
ーム78に平行に装着される。窓146はラマン散乱光を検
出器へ伝送しなければならないので、それらは所望の波
長を通過しなければならない。したがって、高能率広帯
域反反射コーティングが適切である。広帯域コーティン
グは典型的には覆われる空間範囲のために全体の反射率
を極度に低いレベルに減ずるような態様で組合された、
種々の屈折率の透明な材料の交互の層を含む多層誘電体
フィルムにより形成される。広帯域の範囲にわたっては
反射率は一般的には1.0％を越えずかつ一般的には0.6％
を下回る。
たそのいずれかの側の上に対向する光の側部窓146を含
む。側部窓146はセルハウジング140の側部に沿って連続
し得るしまたは図示ののおり、セルハウジング壁面にお
けるチャネル120に装着された一連の窓146でもよい。側
部の窓146は好ましは偏光されたレーザビーム78から出
力チャネル120への散乱した光の信号の最適な通過を提
供するためにハウジング140の縦の軸121およびレーザビ
ーム78に平行に装着される。窓146はラマン散乱光を検
出器へ伝送しなければならないので、それらは所望の波
長を通過しなければならない。したがって、高能率広帯
域反反射コーティングが適切である。広帯域コーティン
グは典型的には覆われる空間範囲のために全体の反射率
を極度に低いレベルに減ずるような態様で組合された、
種々の屈折率の透明な材料の交互の層を含む多層誘電体
フィルムにより形成される。広帯域の範囲にわたっては
反射率は一般的には1.0％を越えずかつ一般的には0.6％
を下回る。
側部の窓146はガスサンプルを拘束しかつしかも、ラマ
ン散乱光を伝送することが可能ないかなる材料もよい。
窓は第１図、第２図および第3a図に描写されるとおり、
面状であってよい。代替的には、第２図に示される収集
光学系214はレンズ214の焦点距離がレーザビーム78の光
の中心と一致する限りにおいては側部窓146のために使
用されてもよい。どのような代替的形状の側部窓も弾力
的に散乱するレーザの光を阻止するためにＶ−帯多層誘
電体コーティングでコーティングされてもよい。
ン散乱光を伝送することが可能ないかなる材料もよい。
窓は第１図、第２図および第3a図に描写されるとおり、
面状であってよい。代替的には、第２図に示される収集
光学系214はレンズ214の焦点距離がレーザビーム78の光
の中心と一致する限りにおいては側部窓146のために使
用されてもよい。どのような代替的形状の側部窓も弾力
的に散乱するレーザの光を阻止するためにＶ−帯多層誘
電体コーティングでコーティングされてもよい。
第４図に示されるとおり、ガスセル50は入り口142によ
り分析されるべきガスの源に接続される。出口144はセ
ルチャンバ104からサンプルガスを放出するために設け
られる。セル50の設計が典型的には約0.1から1.0立方セ
ンチメートルの間のたいへんわずかの量のガスがレーザ
ビーム78を介して連続的に発することを可能にする。セ
ル50はまたは分析されるべきいかなる所与のガスもわず
かなサンプルしか必要としない集団型の動作における使
用のためによく適合する。入り口142は供給線148を介し
て３方向ソレノイドバルブ149に接続される。サンプル
ガスはセルインテリア104内で出口144へのチューブ線15
3を介して接続された空気ポンプ150により引き入れられ
る。入力線151および152に取付けられたソレノイドの入
力位置に依存して、種々の源がセル50へガスサンプルを
供給し得る。線151は第２の３方向ソレノイドバルブ160
に接続し、それは活性化されていないときはシステムの
窒素および酸素ガスに対する校正のために室内の空気が
線161を介してセル50へ引き込まれることを可能にし、
またはソレノイド160が活性状態にあるとき校正ガスの
混合物が線157を介してセル50へ引き入れられてもよ
い。代替的には、呼吸ガスまたは他のサンプルガスは患
者の気道または他のサンプル源から線152を介して引き
込まれてもよい。膜フィルタ156を含むフィルタハウジ
ング155は、セル50における端部のおよび側部の窓の汚
染を最小限にするために患者の気道からサンプルすると
きのサンプルから望まれない物質を取り残くためにソレ
ノイド149の上流にある線152に配置される。第２のフィ
ルタ162もまた校正ガスからのセル50の汚染を防ぐため
に使用されてもよい。チューブ153はセル出口144に接続
され、サンプルガスをセル50からポンプ150へ運ぶ。チ
ューブ154はポンプ150に接続され、排気のためまたは患
者の気道へ再導入のためもしくは収集および保管のため
にサンプルされたガスをポンプから運ぶ。電子気圧計15
8はサンプル管159を介してサンプルの線153に接続され
かつサンプルセル50の内部におけるガスの気圧のモニタ
として機能する。
り分析されるべきガスの源に接続される。出口144はセ
ルチャンバ104からサンプルガスを放出するために設け
られる。セル50の設計が典型的には約0.1から1.0立方セ
ンチメートルの間のたいへんわずかの量のガスがレーザ
ビーム78を介して連続的に発することを可能にする。セ
ル50はまたは分析されるべきいかなる所与のガスもわず
かなサンプルしか必要としない集団型の動作における使
用のためによく適合する。入り口142は供給線148を介し
て３方向ソレノイドバルブ149に接続される。サンプル
ガスはセルインテリア104内で出口144へのチューブ線15
3を介して接続された空気ポンプ150により引き入れられ
る。入力線151および152に取付けられたソレノイドの入
力位置に依存して、種々の源がセル50へガスサンプルを
供給し得る。線151は第２の３方向ソレノイドバルブ160
に接続し、それは活性化されていないときはシステムの
窒素および酸素ガスに対する校正のために室内の空気が
線161を介してセル50へ引き込まれることを可能にし、
またはソレノイド160が活性状態にあるとき校正ガスの
混合物が線157を介してセル50へ引き入れられてもよ
い。代替的には、呼吸ガスまたは他のサンプルガスは患
者の気道または他のサンプル源から線152を介して引き
込まれてもよい。膜フィルタ156を含むフィルタハウジ
ング155は、セル50における端部のおよび側部の窓の汚
染を最小限にするために患者の気道からサンプルすると
きのサンプルから望まれない物質を取り残くためにソレ
ノイド149の上流にある線152に配置される。第２のフィ
ルタ162もまた校正ガスからのセル50の汚染を防ぐため
に使用されてもよい。チューブ153はセル出口144に接続
され、サンプルガスをセル50からポンプ150へ運ぶ。チ
ューブ154はポンプ150に接続され、排気のためまたは患
者の気道へ再導入のためもしくは収集および保管のため
にサンプルされたガスをポンプから運ぶ。電子気圧計15
8はサンプル管159を介してサンプルの線153に接続され
かつサンプルセル50の内部におけるガスの気圧のモニタ
として機能する。
膜フィルタ156が栓をされると、サンプンルセル50にお
けるガスの気圧はしきい値を下回って低下し測定された
信号が誤った状態になることを引き起こす。このような
場合には、電子気圧計158はマイクロプロセッサ70へ信
号を送り、それは順に、ユーザまたはオペレータに警告
する。
けるガスの気圧はしきい値を下回って低下し測定された
信号が誤った状態になることを引き起こす。このような
場合には、電子気圧計158はマイクロプロセッサ70へ信
号を送り、それは順に、ユーザまたはオペレータに警告
する。
再び第２図を参照すると、ガスセル50はプラズマ管80に
沿ってスリーブ119をすべらせてガスセル50から引き離
すことにより容易に空洞内の空間から除去できる。セル
はそこでスリーブ121からすべらせて引き離されかつ共
振空洞から取り除かれる。ガスセル50の容易な除去がフ
ィールドのサービスまたは維持を簡単にする。たとえ
ば、埃の粒子または有機フィルムにより汚染された状態
にあれば、端部の窓102および106のクリーニングが必要
になるかもしれない。
沿ってスリーブ119をすべらせてガスセル50から引き離
すことにより容易に空洞内の空間から除去できる。セル
はそこでスリーブ121からすべらせて引き離されかつ共
振空洞から取り除かれる。ガスセル50の容易な除去がフ
ィールドのサービスまたは維持を簡単にする。たとえ
ば、埃の粒子または有機フィルムにより汚染された状態
にあれば、端部の窓102および106のクリーニングが必要
になるかもしれない。
多重検出器チャネル 第２図に示されるように、ラマン散乱光は窓146を介し
てガスセル50を出、かつ検出器チャネル60のアレイに入
る。第２図に実施例に示される検出器アレイ60はガスセ
ル50のいずれかの側に一連の８つの個別の検出チャネル
を含み、１つのチャンネルはガスセル50の８つの出力窓
146の各々からの光出力を検出するために配置される。
８つの検出器チャネルはすべて全く類似したものであ
り、したがって、明瞭するために、１つのチャネルだけ
が詳細に記載されるが、説明はまた残りの７つのチャネ
ルにも適用されることを理解されたい。８つのチャネル
の選択は端に例証的であり、サンプルされ検出されるガ
スの数に依存してガスセルのいずれかの側に異なる数の
チャネルが整列され得ることを理解されたい。
てガスセル50を出、かつ検出器チャネル60のアレイに入
る。第２図に実施例に示される検出器アレイ60はガスセ
ル50のいずれかの側に一連の８つの個別の検出チャネル
を含み、１つのチャンネルはガスセル50の８つの出力窓
146の各々からの光出力を検出するために配置される。
８つの検出器チャネルはすべて全く類似したものであ
り、したがって、明瞭するために、１つのチャネルだけ
が詳細に記載されるが、説明はまた残りの７つのチャネ
ルにも適用されることを理解されたい。８つのチャネル
の選択は端に例証的であり、サンプルされ検出されるガ
スの数に依存してガスセルのいずれかの側に異なる数の
チャネルが整列され得ることを理解されたい。
典型的な検出器チャネル60aはチャンバ104内に配置され
た領域122から窓146を介して光を受取るために位置決め
された入力収集レンズ214を含む。１つまたは２つの直
列に配向された高度な阻止レーザ線フィルタ216がレン
ズ214の下流に位置決めされる。狭帯域干渉フィルタ217
はフィルタ216に隣接して配置されかつ出力レンズ218は
フィルタ217に隣接して位置決めされる。使用される検
出器の形式の依存して、レンズ217が必要とされるかも
しれないし必要とされないかもしれない。１つの実施例
では、収集レンズ214および出力合焦レンズ218の双方が
平面Ｔ凸ホウケイ酸レンス（plano convex borosilic
ate lenses）であるが、他の適当なレンズの形および
材料が使用されてもよい。好ましい実施例はレンズ21
4、フィルタ216および217を通過した後の、セルからの
光を検出するために光電子倍増管（PMT）219を使用し、
そうしてレンズ218を除去する。PMTは経路221を介して
電源220に接続される。PMT219により検出された光を表
わす電気パルスは線222を介して増幅弁別器224へ伝送さ
れそこでそれらは処理されかつ分析される。処理された
パルスはそれからマイクロプロセッサ70へ線226を介し
て伝送されそこでそれらは累算され、分析され、記憶さ
れかつ表示装置71上に表示される。
た領域122から窓146を介して光を受取るために位置決め
された入力収集レンズ214を含む。１つまたは２つの直
列に配向された高度な阻止レーザ線フィルタ216がレン
ズ214の下流に位置決めされる。狭帯域干渉フィルタ217
はフィルタ216に隣接して配置されかつ出力レンズ218は
フィルタ217に隣接して位置決めされる。使用される検
出器の形式の依存して、レンズ217が必要とされるかも
しれないし必要とされないかもしれない。１つの実施例
では、収集レンズ214および出力合焦レンズ218の双方が
平面Ｔ凸ホウケイ酸レンス（plano convex borosilic
ate lenses）であるが、他の適当なレンズの形および
材料が使用されてもよい。好ましい実施例はレンズ21
4、フィルタ216および217を通過した後の、セルからの
光を検出するために光電子倍増管（PMT）219を使用し、
そうしてレンズ218を除去する。PMTは経路221を介して
電源220に接続される。PMT219により検出された光を表
わす電気パルスは線222を介して増幅弁別器224へ伝送さ
れそこでそれらは処理されかつ分析される。処理された
パルスはそれからマイクロプロセッサ70へ線226を介し
て伝送されそこでそれらは累算され、分析され、記憶さ
れかつ表示装置71上に表示される。
代替的には、検出器219は、光子カウンティングまたは
フォトダイオード、強化されたダイオードアレイ、電荷
連結装置もしくは線221を介して適切な電源220により電
力を与えられた光電子倍増管等の光電流電子工学を使用
するどのような適当な検出器でもよい。
フォトダイオード、強化されたダイオードアレイ、電荷
連結装置もしくは線221を介して適切な電源220により電
力を与えられた光電子倍増管等の光電流電子工学を使用
するどのような適当な検出器でもよい。
典型的な検出器チャネル60aのより詳細な断面図が第５
図に示される。検出器60aは検出器チャネル60aの光の軸
が230がレーザビーム78の伝播の軸に直角をなしかつレ
ーザビームのＥ−ベクトルの偏光の方向に直角をなすよ
うにガスセル50に対抗して位置決めされる。第1b図およ
び第２図ではこの方向はＸ−軸に沿っている。チャンバ
104の領域122からのラマン散乱光は窓146を介して伝送
され、収集されかつPMT219により検出される前にレーザ
線阻止フィルタ216およびラマン線帯域パスフィルタ217
によりフィルタ処理されたレンズ214によりコリメート
される。レンズ218は２つの機能を果たす。第１に、そ
れはラマン散乱光を収集する。第２に、それはこの光が
フィルタ216および217を通って移動するとき、それらフ
ィルタが弾性散乱を阻止しかつ特定のラマン散乱光を伝
送するために最適に機能するようにこの光をコリメート
する。収集レンズ214は実際にはそれらの全てが反射防
止コーティングを施された一連の最適な形状のレンズの
要素であってもよい。そのような１つの例が高速（f/1.
2）カメラレンズである。各収集レンズ214はガスセル50
からの散乱光の能率的な収集を確実にするため、レーザ
ビーム78に関して適当に整列されなければならない。各
チャネル60においてレンズ214により収集された弾性お
よび非弾性散乱光は１つまたは２つ以上の直列配向の高
度な阻止レーザ線フィルタ216に向けられる。フィルタ2
16はラマン散乱光または非弾性散乱光への干渉を最小限
にするために弾性散乱されたレーザ線（レイリー散乱）
を大いに減じかつ非弾性散乱されたラマン線のすべてを
実質的に伝送する。散乱する分子の振動性の／回転性の
エネルギに応答してサンプルガスと相互作用する入射レ
ーザビームから生じる伝送されたラマン線はそれから干
渉フィルタ217を介して伝送される。
図に示される。検出器60aは検出器チャネル60aの光の軸
が230がレーザビーム78の伝播の軸に直角をなしかつレ
ーザビームのＥ−ベクトルの偏光の方向に直角をなすよ
うにガスセル50に対抗して位置決めされる。第1b図およ
び第２図ではこの方向はＸ−軸に沿っている。チャンバ
104の領域122からのラマン散乱光は窓146を介して伝送
され、収集されかつPMT219により検出される前にレーザ
線阻止フィルタ216およびラマン線帯域パスフィルタ217
によりフィルタ処理されたレンズ214によりコリメート
される。レンズ218は２つの機能を果たす。第１に、そ
れはラマン散乱光を収集する。第２に、それはこの光が
フィルタ216および217を通って移動するとき、それらフ
ィルタが弾性散乱を阻止しかつ特定のラマン散乱光を伝
送するために最適に機能するようにこの光をコリメート
する。収集レンズ214は実際にはそれらの全てが反射防
止コーティングを施された一連の最適な形状のレンズの
要素であってもよい。そのような１つの例が高速（f/1.
2）カメラレンズである。各収集レンズ214はガスセル50
からの散乱光の能率的な収集を確実にするため、レーザ
ビーム78に関して適当に整列されなければならない。各
チャネル60においてレンズ214により収集された弾性お
よび非弾性散乱光は１つまたは２つ以上の直列配向の高
度な阻止レーザ線フィルタ216に向けられる。フィルタ2
16はラマン散乱光または非弾性散乱光への干渉を最小限
にするために弾性散乱されたレーザ線（レイリー散乱）
を大いに減じかつ非弾性散乱されたラマン線のすべてを
実質的に伝送する。散乱する分子の振動性の／回転性の
エネルギに応答してサンプルガスと相互作用する入射レ
ーザビームから生じる伝送されたラマン線はそれから干
渉フィルタ217を介して伝送される。
フィルタ部分は弾性散乱されたレーザ光および特定の重
要な線を除く全てのラマン線を阻止するべく設計され
る。これは２つのフィルタを使用することにより達成さ
れ得る。しかしながら、１つのフィルタで２つのフィル
タ216および217の直列配列と同じ機能を達成する商業的
に入手可能なフィルタの設計が存在する。フィルタ216
はラマン散乱光における干渉を最小限にするために弾性
散乱レーザ線を大いに減ずる一方でフィルタを介してラ
マン散乱光のすべての波長が伝送されることを可能にす
る高度な阻止レーザ線フィルタである。フィルタ217は
所望のものを除く全てのレイリーおよびラマン散乱光波
長を阻止する特定的に選択された干渉フィルタである。
所望されれば、フィルタ216および217は逆の順序でもよ
い、すなわちフィルタ217をレンズ214およびレーザ線フ
ィルタ216の間に位置決めする。
要な線を除く全てのラマン線を阻止するべく設計され
る。これは２つのフィルタを使用することにより達成さ
れ得る。しかしながら、１つのフィルタで２つのフィル
タ216および217の直列配列と同じ機能を達成する商業的
に入手可能なフィルタの設計が存在する。フィルタ216
はラマン散乱光における干渉を最小限にするために弾性
散乱レーザ線を大いに減ずる一方でフィルタを介してラ
マン散乱光のすべての波長が伝送されることを可能にす
る高度な阻止レーザ線フィルタである。フィルタ217は
所望のものを除く全てのレイリーおよびラマン散乱光波
長を阻止する特定的に選択された干渉フィルタである。
所望されれば、フィルタ216および217は逆の順序でもよ
い、すなわちフィルタ217をレンズ214およびレーザ線フ
ィルタ216の間に位置決めする。
ラマンスペクトル線特定フィルタ217は各チャネルにお
いて異なったものでもよいしかつ機会装備が、いくつか
の重要な異なる多原子のガスを検出しかつその量を定め
ることができるように選択される。したがって、使用さ
れるチャネルの数は識別されかつ測定されるガスの数に
依存する。
いて異なったものでもよいしかつ機会装備が、いくつか
の重要な異なる多原子のガスを検出しかつその量を定め
ることができるように選択される。したがって、使用さ
れるチャネルの数は識別されかつ測定されるガスの数に
依存する。
第1a図および第２図に示されるこの発明のコリメートさ
れたビームの実施例はガスセル50内の狭い長方形の区域
122から光を収集する。たとえば、第３図における出力
チャネル120bを参照。こうして、理想的な光のシステム
は長方形の形の焦点を有するレンズのシステムを含むで
あろうしかつフィルタ217および218を介してのさらなる
伝搬のためにチャンバ104から収集された光をコリメー
トするであろう。このことが望ましいのは多層誘電体フ
ィルタが入射する光が相当に良好にコリメートされると
き弾性散乱されたレーザ光を最も良く阻止しかつ特定の
ラマン線機能を伝送するべく設計されているからであ
る。このような特定の目的を持ったレンズは製造が困難
でありかつ高価である。代替的には、この発明のコリメ
ートされたビームの実施例を実現化するための１つの方
策はガスセル50におけるレーザビーム78の可能な限り広
い妨害角度からの信号を収集する単一の平面凸収集レン
ス214を使用する。実際の応用においては、光の収集は
幅にして約0.5mmおよび長さにして数ミリメータの大き
さを有するレーザビームの長方形の形の領域122から行
なわれる。結果的にはレンズ214はレーザビーム78内の
ポイント源を観察する場合よりはより多くの光（弾性お
よび非弾性）を収集する。結果的に、ラマン信号はより
高くなる。しかしながら、光の収集は延長された源から
行なわれるので、収集された光のいくらか非通常的に
（すなわち完全にコリメートされない）フィルタ216お
よび217に入射し、結果的にノンゼロレベルの迷光背景
信号が検出器219へ伝送されることになる。こうして、
ラマン信号は比較的高いが迷光背景への信号の比率は比
較的低い。この比率の典型的な値はCO2に関しては230;1
でありかつ５％のハロゲンに関しては7;1である。より
高いラマン信号レベルから結果として得られる利点はそ
の妥協を独占し、かつ受け入れられる背景へのより高い
信号レベルを作り出すことであることがわかった。
れたビームの実施例はガスセル50内の狭い長方形の区域
122から光を収集する。たとえば、第３図における出力
チャネル120bを参照。こうして、理想的な光のシステム
は長方形の形の焦点を有するレンズのシステムを含むで
あろうしかつフィルタ217および218を介してのさらなる
伝搬のためにチャンバ104から収集された光をコリメー
トするであろう。このことが望ましいのは多層誘電体フ
ィルタが入射する光が相当に良好にコリメートされると
き弾性散乱されたレーザ光を最も良く阻止しかつ特定の
ラマン線機能を伝送するべく設計されているからであ
る。このような特定の目的を持ったレンズは製造が困難
でありかつ高価である。代替的には、この発明のコリメ
ートされたビームの実施例を実現化するための１つの方
策はガスセル50におけるレーザビーム78の可能な限り広
い妨害角度からの信号を収集する単一の平面凸収集レン
ス214を使用する。実際の応用においては、光の収集は
幅にして約0.5mmおよび長さにして数ミリメータの大き
さを有するレーザビームの長方形の形の領域122から行
なわれる。結果的にはレンズ214はレーザビーム78内の
ポイント源を観察する場合よりはより多くの光（弾性お
よび非弾性）を収集する。結果的に、ラマン信号はより
高くなる。しかしながら、光の収集は延長された源から
行なわれるので、収集された光のいくらか非通常的に
（すなわち完全にコリメートされない）フィルタ216お
よび217に入射し、結果的にノンゼロレベルの迷光背景
信号が検出器219へ伝送されることになる。こうして、
ラマン信号は比較的高いが迷光背景への信号の比率は比
較的低い。この比率の典型的な値はCO2に関しては230;1
でありかつ５％のハロゲンに関しては7;1である。より
高いラマン信号レベルから結果として得られる利点はそ
の妥協を独占し、かつ受け入れられる背景へのより高い
信号レベルを作り出すことであることがわかった。
記載された発明に従い設計された機械設備で行われたテ
ストでは、分子N2、分子O2、分子CO2および分子N2Oのた
めの検出された信号レベルはアイリス絞りを介してのポ
イント源収集を使用する純粋なガスのためには毎秒約20
000から約100000カウントの範囲でありかつガスセルに
おける直径0.5mm×長さ4mmのレーザビーム全体からの収
集のためには毎秒約50000から250000のカウントの範囲
であった。レイリー線の弾性散乱からの対応する迷光散
乱背景は純粋のアルゴンを使用するこれら２つの収集ジ
オメトリのために決定されてかつそれぞれ毎秒約500お
よび1000カウントであることがわかった。
ストでは、分子N2、分子O2、分子CO2および分子N2Oのた
めの検出された信号レベルはアイリス絞りを介してのポ
イント源収集を使用する純粋なガスのためには毎秒約20
000から約100000カウントの範囲でありかつガスセルに
おける直径0.5mm×長さ4mmのレーザビーム全体からの収
集のためには毎秒約50000から250000のカウントの範囲
であった。レイリー線の弾性散乱からの対応する迷光散
乱背景は純粋のアルゴンを使用するこれら２つの収集ジ
オメトリのために決定されてかつそれぞれ毎秒約500お
よび1000カウントであることがわかった。
所望されれば、迷散乱レーザ光を減じかつ背景の雑音を
最小限にするためにガスセル50および光フィルタ検出器
チャネル60においてある改善がなされてもよい。たとえ
ば、ガスセルに入りかつガスセルを出るレーザビームの
経路のためのアパチャの大きさは端部の窓102および104
の丁度内部のセル50のいずれかの端部または双方の端部
に位置するアイリスまたは円状のバッフル（図示されて
いない）により決定されてもよい。同様に、アイリスま
たはバッフル（図示されていない）もしくは連続するい
くつかのバッフルが各側部の窓146および対応する収集
レンズ214の間にあるチャネルに配置されてもよい。付
加的なバッフル（図示されていない）は迷光を最小限に
するために収集レンズ214、フィルタ216および217の間
ならびに合焦光学系218および光検出器219の間に位置決
めされてよい。また、第２図に示されるように空洞内ア
パチャ100は背景信号の原因となる平行なプラズマのグ
ローを減じるため機能する。加えて、平坦な黒い塗料が
背景の迷光をさらに吸収するために光収集チャネル60の
内部の表面をコーティングするために使用されてもよ
い。
最小限にするためにガスセル50および光フィルタ検出器
チャネル60においてある改善がなされてもよい。たとえ
ば、ガスセルに入りかつガスセルを出るレーザビームの
経路のためのアパチャの大きさは端部の窓102および104
の丁度内部のセル50のいずれかの端部または双方の端部
に位置するアイリスまたは円状のバッフル（図示されて
いない）により決定されてもよい。同様に、アイリスま
たはバッフル（図示されていない）もしくは連続するい
くつかのバッフルが各側部の窓146および対応する収集
レンズ214の間にあるチャネルに配置されてもよい。付
加的なバッフル（図示されていない）は迷光を最小限に
するために収集レンズ214、フィルタ216および217の間
ならびに合焦光学系218および光検出器219の間に位置決
めされてよい。また、第２図に示されるように空洞内ア
パチャ100は背景信号の原因となる平行なプラズマのグ
ローを減じるため機能する。加えて、平坦な黒い塗料が
背景の迷光をさらに吸収するために光収集チャネル60の
内部の表面をコーティングするために使用されてもよ
い。
収集レンズ214は単一のまたは最適に整列する連続する
ファイバ光学系により置き換えられててもよい。このよ
うなファイバの光学系は一般的にはレンズより大変高い
数字的な開口を有しかつしたがってより能率的な光の収
集器である。ラマン散乱光の収集の後、その信号を光フ
ィルタシステムおよび／または検出器へ伝送させかつ再
び向けるどのような手段、すなわちレンズ等の屈折する
光学系、鏡等の反射する光学系またはファイバの光学系
等の伝送する光学系が使用されてよい。
ファイバ光学系により置き換えられててもよい。このよ
うなファイバの光学系は一般的にはレンズより大変高い
数字的な開口を有しかつしたがってより能率的な光の収
集器である。ラマン散乱光の収集の後、その信号を光フ
ィルタシステムおよび／または検出器へ伝送させかつ再
び向けるどのような手段、すなわちレンズ等の屈折する
光学系、鏡等の反射する光学系またはファイバの光学系
等の伝送する光学系が使用されてよい。
多原子ガス状分子からの散乱はそれら分子の振動性／回
転性のエネルギに対応する量の入射放射の周波数からの
周波数変化を引起しかつ種特異性であるので、ラマン散
乱光内に存在する周波数成分の分析は散乱する量におけ
るガスの識別および量の決定を提供する。量の決定は基
準ガスに対して校正されたラマン信号の測定された強度
から決定されかつラマン散乱クロスセクションとして知
られる。
転性のエネルギに対応する量の入射放射の周波数からの
周波数変化を引起しかつ種特異性であるので、ラマン散
乱光内に存在する周波数成分の分析は散乱する量におけ
るガスの識別および量の決定を提供する。量の決定は基
準ガスに対して校正されたラマン信号の測定された強度
から決定されかつラマン散乱クロスセクションとして知
られる。
各ガスの種類を量決め決定するために、狭帯域干渉フィ
ルタ217がそのガスのためのラマン線の波長を伝送する
ために選択される。第２図および第５図に示される通
り、これらのフィルタは各チャネル60に位置する特定の
多層誘電体干渉フィルタ217により表される。各特定の
フィルタ217はディスクリートな分子の種類に対応する
１つまたは２つ以上のラマン散乱線を通過させるべく選
択される。各チャネルには異なったフィルタが使用さ
れ、したがって各チャネルを異なった多原子のガスの種
類の検出に特定的にする。ガスの量を定めるために１つ
以上のディスクリートなラマン線を伝送するフィルタを
使用することが可能である。適切な例は2900cm-1から31
00cm-1の領域におけるラマン周波数の変化を有する麻酔
ガスのためのＣ−Ｈストレッチ線である。使用の麻酔薬
の形式を識別するために２つまたは３つ以上のチャネル
からのデータを使用することも可能である。
ルタ217がそのガスのためのラマン線の波長を伝送する
ために選択される。第２図および第５図に示される通
り、これらのフィルタは各チャネル60に位置する特定の
多層誘電体干渉フィルタ217により表される。各特定の
フィルタ217はディスクリートな分子の種類に対応する
１つまたは２つ以上のラマン散乱線を通過させるべく選
択される。各チャネルには異なったフィルタが使用さ
れ、したがって各チャネルを異なった多原子のガスの種
類の検出に特定的にする。ガスの量を定めるために１つ
以上のディスクリートなラマン線を伝送するフィルタを
使用することが可能である。適切な例は2900cm-1から31
00cm-1の領域におけるラマン周波数の変化を有する麻酔
ガスのためのＣ−Ｈストレッチ線である。使用の麻酔薬
の形式を識別するために２つまたは３つ以上のチャネル
からのデータを使用することも可能である。
この発明の主要な関心事は呼吸および麻酔薬のガスの分
析に焦点を合わせているので、以下の表はストークスラ
マン周波数の変化およびいくつかの代表的な重要なガス
のための相対的散乱クロスセクションを示す。麻酔薬の
ためのラマスペクトルは大変複雑である。したがって、
麻酔薬のための［表Ｉ］に示される周波数の変化は好ま
しい実施例における使用のために経験論的に選択された
ものである。麻酔ガスおよびＣ−Ｈストレッチのための
相対的散乱クロスセクションもまたそのスペクトルの複
雑性により、容易な入手可能ではない。
析に焦点を合わせているので、以下の表はストークスラ
マン周波数の変化およびいくつかの代表的な重要なガス
のための相対的散乱クロスセクションを示す。麻酔薬の
ためのラマスペクトルは大変複雑である。したがって、
麻酔薬のための［表Ｉ］に示される周波数の変化は好ま
しい実施例における使用のために経験論的に選択された
ものである。麻酔ガスおよびＣ−Ｈストレッチのための
相対的散乱クロスセクションもまたそのスペクトルの複
雑性により、容易な入手可能ではない。
特定のガスの種類のための検出チャネル60において、選
択された周波数を有するラマン散乱光は各チャネルにお
ける干渉フィルタ217を通過しかつ分離した検出器219へ
の入力である。任意の合焦レンズ218がいくつかのフィ
ルタおよび検知器のために使用されてもよい。検出器21
9は光の信号を受取り、増幅してかつそれを有用なデー
タへ処理する能力のあるどのような装置でもよい。第２
図および第５図に示されるのは光電子倍増管（PMT）219
であり、それは信号処理ユニット224に接続されそして
それは光子カウンタ、光電流増幅器またはラマン信号を
増幅し、処理しかつその量を測定して有用なアナログま
たはデジタルのデータにすることができそしてそのデー
タがデジタル表示、CRTスクリーンおよび／またはプリ
ンタ等の表示装置71上に表示される中央処理ユニットま
たはマイクロプロセッサを含む他の装置であってよい。
表Ｉはそれら重要なガスが一般的には水蒸気のためのも
のより実質的に小さい周波数の変化を有することを示
す。したがって、ラマン信号の間にはいかなる重大なス
ペクトルの重複もほとんど存在しないので水蒸気からの
ラマン信号は重要なラマン信号には干渉しない。このこ
とは高い（＞1000）の帯域外阻止を有する狭い（1nm半
値幅エネルギ）帯域干渉フィルタが使用されることを真
に条件とする。
択された周波数を有するラマン散乱光は各チャネルにお
ける干渉フィルタ217を通過しかつ分離した検出器219へ
の入力である。任意の合焦レンズ218がいくつかのフィ
ルタおよび検知器のために使用されてもよい。検出器21
9は光の信号を受取り、増幅してかつそれを有用なデー
タへ処理する能力のあるどのような装置でもよい。第２
図および第５図に示されるのは光電子倍増管（PMT）219
であり、それは信号処理ユニット224に接続されそして
それは光子カウンタ、光電流増幅器またはラマン信号を
増幅し、処理しかつその量を測定して有用なアナログま
たはデジタルのデータにすることができそしてそのデー
タがデジタル表示、CRTスクリーンおよび／またはプリ
ンタ等の表示装置71上に表示される中央処理ユニットま
たはマイクロプロセッサを含む他の装置であってよい。
表Ｉはそれら重要なガスが一般的には水蒸気のためのも
のより実質的に小さい周波数の変化を有することを示
す。したがって、ラマン信号の間にはいかなる重大なス
ペクトルの重複もほとんど存在しないので水蒸気からの
ラマン信号は重要なラマン信号には干渉しない。このこ
とは高い（＞1000）の帯域外阻止を有する狭い（1nm半
値幅エネルギ）帯域干渉フィルタが使用されることを真
に条件とする。
麻酔薬と呼吸ガスの識別および量の測定のための好まし
い実施例において、８つの多層誘電体フィルタ217が使
用される。ハロセン、エンフルランおよびインソフルサ
ンとの麻酔薬が505.7nm、508.2nmおよび512.9nmのそれ
ぞれ中央波長を有するフィルタ217によって検出され
る。二酸化炭素、酸素、一酸化二窒素および窒素は523.
5nm、528.1nm、547.4nmおよび550.6nmの中央波長をそれ
ぞれ有するフィルタ217によりその量が測定される。上
記のフィルタ全てが約1nmの半分の帯域を有する。麻酔
薬は572.6nmの中央波長と10nmの半分の帯域を有するフ
ィルタ217によりその量が測定される。これらフィルタ
は488nmでのアルゴンレーザ線のラマン散乱のために適
切である。
い実施例において、８つの多層誘電体フィルタ217が使
用される。ハロセン、エンフルランおよびインソフルサ
ンとの麻酔薬が505.7nm、508.2nmおよび512.9nmのそれ
ぞれ中央波長を有するフィルタ217によって検出され
る。二酸化炭素、酸素、一酸化二窒素および窒素は523.
5nm、528.1nm、547.4nmおよび550.6nmの中央波長をそれ
ぞれ有するフィルタ217によりその量が測定される。上
記のフィルタ全てが約1nmの半分の帯域を有する。麻酔
薬は572.6nmの中央波長と10nmの半分の帯域を有するフ
ィルタ217によりその量が測定される。これらフィルタ
は488nmでのアルゴンレーザ線のラマン散乱のために適
切である。
データ処理 再び第２図を参照すると、電源220により電力を供給さ
れる検出器219により受けとられる光子は、電流または
電圧に変換され、増幅され信号ライン226により光電流
または光電圧としてパルス増幅器弁別器または電流また
は電圧増幅器回路224へ送られる。これらの信号は標準
のディジタルパルスへ変換され、信号ライン226を介し
てマイクロプロセッサ70へ中継される。検出器219へ入
り有用なデータへの特定のラマンラインの処理は既知の
手段により達せられ、マイクロプロセッサ70に入る信号
はソフトウェアにより処理され得、所望のデータを与
え、それはその後ライン73を介してディジタルまたはア
ナログCRTディスプレイ71へ送られる。
れる検出器219により受けとられる光子は、電流または
電圧に変換され、増幅され信号ライン226により光電流
または光電圧としてパルス増幅器弁別器または電流また
は電圧増幅器回路224へ送られる。これらの信号は標準
のディジタルパルスへ変換され、信号ライン226を介し
てマイクロプロセッサ70へ中継される。検出器219へ入
り有用なデータへの特定のラマンラインの処理は既知の
手段により達せられ、マイクロプロセッサ70に入る信号
はソフトウェアにより処理され得、所望のデータを与
え、それはその後ライン73を介してディジタルまたはア
ナログCRTディスプレイ71へ送られる。
技術状態の技術がデータを処理するのに使用されるが、
データが収集され、処理されディスプレイされる態様は
最終のユーザのニーズを準備するために変更されてもよ
い。
データが収集され、処理されディスプレイされる態様は
最終のユーザのニーズを準備するために変更されてもよ
い。
マイクロプロセッサ70の主な機能な収集チャネル60から
受取られたデータを蓄積し、分析し、記憶し、ディスプ
レイすることである。２次的な機能はガスセルの中のガ
スフロー、レーザ強度出力、システムにわたる温度その
他をモニタするルーチンヲ含み得る。
受取られたデータを蓄積し、分析し、記憶し、ディスプ
レイすることである。２次的な機能はガスセルの中のガ
スフロー、レーザ強度出力、システムにわたる温度その
他をモニタするルーチンヲ含み得る。
呼吸ガスおよび麻酔薬をモニタするための好ましい実施
例の応用におけるマイクロプロセッサ70の一般的な機能
は第６図にフローチャートにより図示される。マイクロ
プロセッサのパワーアップで、ソフトウェアはハードウ
ェアを初期設定し、プログラムの割込構造をセットアッ
プし、グローバル変数をそれらの開始値に設定する。そ
れはレーザが進み、その後ユーザがグローバル変数にお
けるフラグを設定しまたは変更するのを可能にする開始
選択スクリーンをディスプレイする。１つのメニュー選
択はメインプログラムの実行を始める。これらのアクテ
ィビティはアクティビティブロック300に示される。動
作を始めるコマンドの受取りで、メインプログラムソフ
トウェアは決定ブロックおよび通路304、306、308、31
0、312、および314を含む無限のループにおいて実行す
る。このループ以内で、待機キープレスが決定ブロック
312において検出され、それがプログラムの実行を停止
しアクティビティブロック300の一部としてディスプレ
イされる開始選択スクリーンに制御を戻すまでデータそ
れが使用可能になる間扱われる。
例の応用におけるマイクロプロセッサ70の一般的な機能
は第６図にフローチャートにより図示される。マイクロ
プロセッサのパワーアップで、ソフトウェアはハードウ
ェアを初期設定し、プログラムの割込構造をセットアッ
プし、グローバル変数をそれらの開始値に設定する。そ
れはレーザが進み、その後ユーザがグローバル変数にお
けるフラグを設定しまたは変更するのを可能にする開始
選択スクリーンをディスプレイする。１つのメニュー選
択はメインプログラムの実行を始める。これらのアクテ
ィビティはアクティビティブロック300に示される。動
作を始めるコマンドの受取りで、メインプログラムソフ
トウェアは決定ブロックおよび通路304、306、308、31
0、312、および314を含む無限のループにおいて実行す
る。このループ以内で、待機キープレスが決定ブロック
312において検出され、それがプログラムの実行を停止
しアクティビティブロック300の一部としてディスプレ
イされる開始選択スクリーンに制御を戻すまでデータそ
れが使用可能になる間扱われる。
マイクロプロセッサのタイムチャネルは100msストロー
ブを与え、収集チャネル60からのデータがマイクロプロ
セッサによる受入れの準備ができているという信号をシ
ステムに送る。ストローブは割込みを発生し、検出器チ
ャネルは読出され、データは待ち行列データ構造におい
てグローバルに利用可能にされるが、なぜならCPU時間
としての処理が利用可能になるからである。これらのア
クティビティは決定ブロック304内で実施される。
ブを与え、収集チャネル60からのデータがマイクロプロ
セッサによる受入れの準備ができているという信号をシ
ステムに送る。ストローブは割込みを発生し、検出器チ
ャネルは読出され、データは待ち行列データ構造におい
てグローバルに利用可能にされるが、なぜならCPU時間
としての処理が利用可能になるからである。これらのア
クティビティは決定ブロック304内で実施される。
もし割込み待ち行列でデータがまったく利用可能でない
とすると、制御は経路306介して通過し、無限のループ
が続く。もしデータが割込み待ち行列で利用可能である
ならば、制御は経路316を介してアクティビティブロッ
ク318へ通過し、それは濃度を計算するための手続きを
実行する。ブロック318内で行なわれるアクティビティ
の詳細は第7a図および第7b図のフローチャートにおいて
図示される。
とすると、制御は経路306介して通過し、無限のループ
が続く。もしデータが割込み待ち行列で利用可能である
ならば、制御は経路316を介してアクティビティブロッ
ク318へ通過し、それは濃度を計算するための手続きを
実行する。ブロック318内で行なわれるアクティビティ
の詳細は第7a図および第7b図のフローチャートにおいて
図示される。
第7a図に図示される計算手続きの主要な動作は、３つの
麻酔蒸気薬、すなわちイソフルラン、ハロセン、または
エンフルランの１つと同じく、４つのガス、すなわち酸
素（O2）、窒素（N2）、亜酸化窒素（N2O）、および二
酸化炭素（CO2）の体積パーセント濃度を計算すること
である。
麻酔蒸気薬、すなわちイソフルラン、ハロセン、または
エンフルランの１つと同じく、４つのガス、すなわち酸
素（O2）、窒素（N2）、亜酸化窒素（N2O）、および二
酸化炭素（CO2）の体積パーセント濃度を計算すること
である。
蒸気薬が前に識別されたと仮定するならば麻酔蒸気薬濃
度のように、酸素濃度は直接に計算されることができ
る。蒸気薬がまだ識別されていない、または示されてい
ないとするならば、蒸気薬がイソフルランであるという
仮定はエンフルランについてのおおよその正確な結果を
生じ100％だけハロセン濃度を過大に見積るが、しかし
この状態は20秒以上継続しないであろう。
度のように、酸素濃度は直接に計算されることができ
る。蒸気薬がまだ識別されていない、または示されてい
ないとするならば、蒸気薬がイソフルランであるという
仮定はエンフルランについてのおおよその正確な結果を
生じ100％だけハロセン濃度を過大に見積るが、しかし
この状態は20秒以上継続しないであろう。
アクティビティブロック322において、バックグラウン
ド信号レベルは酸素、窒素、亜酸化窒素、および二酸化
炭素チャネルを表わす信号から減算される。ブロック32
2におけるバックグラウンド減算の後、アクティビティ
ブロック324は亜酸化窒素からの漏話寄与のために窒素
チャネルを訂正し、その後窒素濃度を計算する。亜酸化
窒素漏話寄与は亜酸化窒素の前に決定された濃度から計
算される。窒素、および酸素のための体積パーセントガ
スはそれぞれのチャネル信号を100％ガスを表わす信号
で除算することによりアクティビティブロック326にお
いて決定される。二酸化炭素チャネルにおける麻酔蒸気
薬のための漏話値はその後アクティビティブロック328
において決定され合計信号から減算される。同様に亜酸
化窒素チャネルにおける窒素からの漏話は決定され合計
信号から減算される。アクティビティブロック330にお
ける二酸化炭素および亜酸化窒素信号からの漏話の最終
の減算の後、アクティビティブロック322はガウス消去
とよばれるｎの未知数におけるｎの等式を解く方法を用
いて二酸化炭素および亜酸化窒素のため濃度を計算す
る。この点において、第7a図におけるフローチャートは
第7b図のフローチャートと接続する。
ド信号レベルは酸素、窒素、亜酸化窒素、および二酸化
炭素チャネルを表わす信号から減算される。ブロック32
2におけるバックグラウンド減算の後、アクティビティ
ブロック324は亜酸化窒素からの漏話寄与のために窒素
チャネルを訂正し、その後窒素濃度を計算する。亜酸化
窒素漏話寄与は亜酸化窒素の前に決定された濃度から計
算される。窒素、および酸素のための体積パーセントガ
スはそれぞれのチャネル信号を100％ガスを表わす信号
で除算することによりアクティビティブロック326にお
いて決定される。二酸化炭素チャネルにおける麻酔蒸気
薬のための漏話値はその後アクティビティブロック328
において決定され合計信号から減算される。同様に亜酸
化窒素チャネルにおける窒素からの漏話は決定され合計
信号から減算される。アクティビティブロック330にお
ける二酸化炭素および亜酸化窒素信号からの漏話の最終
の減算の後、アクティビティブロック322はガウス消去
とよばれるｎの未知数におけるｎの等式を解く方法を用
いて二酸化炭素および亜酸化窒素のため濃度を計算す
る。この点において、第7a図におけるフローチャートは
第7b図のフローチャートと接続する。
ここで第7b図を参照すると、もし器械が蒸気薬を識別す
るように設定されないならば、制御は決定ブロック334
から制御経路336を介して計算ルーチンの最後まで通過
される。もし器械が蒸気薬を識別するように設定される
ならば、それはCHストレッチチャネルにおいて検出され
る麻酔蒸気薬の量をモニタするであろうし、チャネルは
麻酔薬を量的に表わすために使用される。制御は決定ブ
ロック334から経路338を介して決定ブロック340まで通
過され、そこでは麻酔蒸気薬の濃度はしきい値と比較さ
れる。もし蒸気薬濃度がしきい値未満であるならば、制
御は経路342を介してブロック340からブロック344へ通
過され、そこでは種々の検出器チャネルの信号を表わす
和がクリアされ、麻酔蒸気薬がまったく識別されなかっ
たということを示すフラグが設定される。制御はその後
経路346を介して計算手続きの終りまで通過する。
るように設定されないならば、制御は決定ブロック334
から制御経路336を介して計算ルーチンの最後まで通過
される。もし器械が蒸気薬を識別するように設定される
ならば、それはCHストレッチチャネルにおいて検出され
る麻酔蒸気薬の量をモニタするであろうし、チャネルは
麻酔薬を量的に表わすために使用される。制御は決定ブ
ロック334から経路338を介して決定ブロック340まで通
過され、そこでは麻酔蒸気薬の濃度はしきい値と比較さ
れる。もし蒸気薬濃度がしきい値未満であるならば、制
御は経路342を介してブロック340からブロック344へ通
過され、そこでは種々の検出器チャネルの信号を表わす
和がクリアされ、麻酔蒸気薬がまったく識別されなかっ
たということを示すフラグが設定される。制御はその後
経路346を介して計算手続きの終りまで通過する。
もし決定ブロック340において麻酔蒸気薬濃度がしきい
値より大きいとわかると、それなら制御は経路348を介
してアクティビティブロック350へ通過され、そこでは
３つの麻酔フィルタチャネルからの、およひCHストレッ
チチャネルと同じく亜酸化窒素チャネルからの信号は合
計10秒について積分される。
値より大きいとわかると、それなら制御は経路348を介
してアクティビティブロック350へ通過され、そこでは
３つの麻酔フィルタチャネルからの、およひCHストレッ
チチャネルと同じく亜酸化窒素チャネルからの信号は合
計10秒について積分される。
制御はアクティビティブロック350から経路352を介して
決定ブロック354まで通過され、そこでは積分時間の持
続時間が検査される。もし積分時間が十分でないなら
ば、制御は経路356を介して計算手続きの終りまで通過
する。もし積分時間が十分であるならば、制御は決定ブ
ロック354から経路358を介してアクティビティブロック
360まで通過し、そこではデータは平均にされバッフク
グラウンドは減算される。
決定ブロック354まで通過され、そこでは積分時間の持
続時間が検査される。もし積分時間が十分でないなら
ば、制御は経路356を介して計算手続きの終りまで通過
する。もし積分時間が十分であるならば、制御は決定ブ
ロック354から経路358を介してアクティビティブロック
360まで通過し、そこではデータは平均にされバッフク
グラウンドは減算される。
信号平均およびバックグラウンド減算の後、制御は経路
362を介してアクティビティブロック364まで通過し、そ
こではデータは４つの未知数における５つの等式として
処理され、解は再びガウス消去技術を用いて達せられ
る。
362を介してアクティビティブロック364まで通過し、そ
こではデータは４つの未知数における５つの等式として
処理され、解は再びガウス消去技術を用いて達せられ
る。
アクティビティブロック364において決定される蒸気薬
の濃度は経路366を介して決定ブロック368まで転送され
る。もし麻酔蒸気薬の濃度のどれもがしきい値より大き
くないならば、それなら制御は経路370を介して計算ル
ーチンの終りまで転送される。もし麻酔蒸気薬の濃度の
いずれかがしきい値より大きいならば、それなら制御は
経路372を介して決定ブロック374まで転送される。もし
１つより多い麻酔蒸気薬がしきい値より大きい濃度を有
するのであれば、それなら制御は経路376を介してアク
ティビティブロック378まで転送され、そこでは多数の
蒸気薬が存在するということを示す警報が発せられる。
制御はその後経路380を介してアクティビティブロック3
84まで進む。もし決定ブロック374においてたった１つ
の麻酔蒸気薬がしきい値より大きいのであれば、それな
ら制御は経路382を介してアクティビティブロック384ま
で通過され、そこでは識別フラグはどの麻酔蒸気薬が最
高濃度に存在するかを示すように設定される。制御はそ
の後経路386を介してアクティビティブロック388まで進
み、そこではディスプレイスクリーンは識別された蒸気
薬の同一性が更新される。制御はその後経路390を介し
て計算ルーチンの終りまで通過し、第６図におけるメイ
ンルーチンのためのフローチャートのアクティビティブ
ロック392を始める。
の濃度は経路366を介して決定ブロック368まで転送され
る。もし麻酔蒸気薬の濃度のどれもがしきい値より大き
くないならば、それなら制御は経路370を介して計算ル
ーチンの終りまで転送される。もし麻酔蒸気薬の濃度の
いずれかがしきい値より大きいならば、それなら制御は
経路372を介して決定ブロック374まで転送される。もし
１つより多い麻酔蒸気薬がしきい値より大きい濃度を有
するのであれば、それなら制御は経路376を介してアク
ティビティブロック378まで転送され、そこでは多数の
蒸気薬が存在するということを示す警報が発せられる。
制御はその後経路380を介してアクティビティブロック3
84まで進む。もし決定ブロック374においてたった１つ
の麻酔蒸気薬がしきい値より大きいのであれば、それな
ら制御は経路382を介してアクティビティブロック384ま
で通過され、そこでは識別フラグはどの麻酔蒸気薬が最
高濃度に存在するかを示すように設定される。制御はそ
の後経路386を介してアクティビティブロック388まで進
み、そこではディスプレイスクリーンは識別された蒸気
薬の同一性が更新される。制御はその後経路390を介し
て計算ルーチンの終りまで通過し、第６図におけるメイ
ンルーチンのためのフローチャートのアクティビティブ
ロック392を始める。
メインルーチンのアクティビティブロック392におい
て、CO2濃度データは低域実行平均ディジタルフィルタ
を用いてフィルタリングされる。制御はその後経路394
を介して決定ブロック396まで通過し、そこではもし器
械のディスプレイモードが波形を示すように設定される
ならば、制御は経路398を介して決定ブロック400まで通
過し、それはディスプレイスクリーンに新しい濃度デー
タ点を塗る。制御はその後経路402を介してアクティビ
ティブロック408まで通過する。もし決定ブロック396に
おいてディスプレイモードガ可能化されないならば、制
御は経路406を介してアクティビティブロック408まで通
過し、そこでは患者が吐き出しているかまたは吸入して
いるかどうかを決定するためにテストが行なわれる。こ
の決定は二酸化炭素濃度がしきい値より上であるかどう
かを観察することによりなされ、それは吸気の微候であ
る。この情報はグローバルフラグでプログラムの残りに
信号を送られる。呼吸検出間のデータストローブの数は
測定され、呼吸速度値を供給する。すべてのデータは経
路410を介して決定ブロック412まで通過され、そこでは
すべてのデータはユーザにより設定されるように上部の
および下部の警告限界に対して比較され、もしいずれか
の濃度が上部の警告限界より上、または下部の警告限界
より下であれば、警報状態がディスプレイで注目され
る。警告限界を検査した後、制御は経路414を介してア
クティビティブロック416まで通過し、そこではスクリ
ーンのディジタルデータを更新する手続きが実行され
る。この手続きの詳細なフローチャートは第８図に図示
される。
て、CO2濃度データは低域実行平均ディジタルフィルタ
を用いてフィルタリングされる。制御はその後経路394
を介して決定ブロック396まで通過し、そこではもし器
械のディスプレイモードが波形を示すように設定される
ならば、制御は経路398を介して決定ブロック400まで通
過し、それはディスプレイスクリーンに新しい濃度デー
タ点を塗る。制御はその後経路402を介してアクティビ
ティブロック408まで通過する。もし決定ブロック396に
おいてディスプレイモードガ可能化されないならば、制
御は経路406を介してアクティビティブロック408まで通
過し、そこでは患者が吐き出しているかまたは吸入して
いるかどうかを決定するためにテストが行なわれる。こ
の決定は二酸化炭素濃度がしきい値より上であるかどう
かを観察することによりなされ、それは吸気の微候であ
る。この情報はグローバルフラグでプログラムの残りに
信号を送られる。呼吸検出間のデータストローブの数は
測定され、呼吸速度値を供給する。すべてのデータは経
路410を介して決定ブロック412まで通過され、そこでは
すべてのデータはユーザにより設定されるように上部の
および下部の警告限界に対して比較され、もしいずれか
の濃度が上部の警告限界より上、または下部の警告限界
より下であれば、警報状態がディスプレイで注目され
る。警告限界を検査した後、制御は経路414を介してア
クティビティブロック416まで通過し、そこではスクリ
ーンのディジタルデータを更新する手続きが実行され
る。この手続きの詳細なフローチャートは第８図に図示
される。
第８図に図示される決定ブロック417は、吸気が起こっ
ているかどうかを決定する。もし吸気が起こっているな
らば、制御は経路418を介してアクティビティブロック4
20まで通過し、そこでは現在の吸気データが吸気データ
和に追加される。制御はその後経路422を介して決定ブ
ロック424まで通過する。もし決定ブロック417において
吸気が起っていないならば、それなら制御は経路425を
介してアクティビティブロック427まで転送され、そこ
では現在のデータは吸気和へ追加される。制御はその後
経路429を介して決定ブロック424に通過される。もし特
定のガスのためにスクリーンを更新する時間であれば、
それは９秒ごとに１度発生するが、制御は決定ブロック
424から経路426を介して決定ブロック428まで通過され
る。もし吸込まれた、および吐き出された和レジスタに
データがあるならば、それなら制御は決定ブロック428
から経路430を介してアクティビティブロック422まで通
過し、そこでは吸込まれた、および吐き出された和はそ
れぞれの和を形成するエレメントの数により除算され、
したがって平均を生成する。制御はその後経路434を介
してアクティビティブロック436まで通過する。もし吸
込まれた、および吐き出された和にデータがまったくな
いのであれば、制御は決定ブロック428から経路438を介
してアクティビティブロック440まで通過し、そこでは
吸込まれた値は前の吸込まれた値へデフォルトにより設
定される。制御はその後経路434を介してアクティビテ
ィブロック436へ通過し、そこではトレンドデータがト
レンドバッファに記憶され、更新された濃度値は、CPU
時間が利用できるようになるので、ディスプレイのため
のペイント待ち行列に位置する。更新ルーチンはその後
終了し、経路439を介してメインプログラム決定ブロッ
ク440まで戻る。
ているかどうかを決定する。もし吸気が起こっているな
らば、制御は経路418を介してアクティビティブロック4
20まで通過し、そこでは現在の吸気データが吸気データ
和に追加される。制御はその後経路422を介して決定ブ
ロック424まで通過する。もし決定ブロック417において
吸気が起っていないならば、それなら制御は経路425を
介してアクティビティブロック427まで転送され、そこ
では現在のデータは吸気和へ追加される。制御はその後
経路429を介して決定ブロック424に通過される。もし特
定のガスのためにスクリーンを更新する時間であれば、
それは９秒ごとに１度発生するが、制御は決定ブロック
424から経路426を介して決定ブロック428まで通過され
る。もし吸込まれた、および吐き出された和レジスタに
データがあるならば、それなら制御は決定ブロック428
から経路430を介してアクティビティブロック422まで通
過し、そこでは吸込まれた、および吐き出された和はそ
れぞれの和を形成するエレメントの数により除算され、
したがって平均を生成する。制御はその後経路434を介
してアクティビティブロック436まで通過する。もし吸
込まれた、および吐き出された和にデータがまったくな
いのであれば、制御は決定ブロック428から経路438を介
してアクティビティブロック440まで通過し、そこでは
吸込まれた値は前の吸込まれた値へデフォルトにより設
定される。制御はその後経路434を介してアクティビテ
ィブロック436へ通過し、そこではトレンドデータがト
レンドバッファに記憶され、更新された濃度値は、CPU
時間が利用できるようになるので、ディスプレイのため
のペイント待ち行列に位置する。更新ルーチンはその後
終了し、経路439を介してメインプログラム決定ブロッ
ク440まで戻る。
もし自己校正のための時間であるならば、それは５分ご
とに発生するが、メインプログラムは経路442を介して
アクティビティブロック444まで進み、それは自己校正
手続きを行なう。自己校正手続きの詳細なフローチャー
トは第９図に示される。経路442を介してアクティビテ
ィブロック455へ自己校正ルーチンに入ると、そこでは
現在のメッセージがクリアされ校正メッセージが書込ま
れる。制御はその後アクティビティブロック446へ通過
し、それはサンプル校正ポートを器械へ接続する。アク
ティビティブロック448へ進むと、工場校正データがメ
モリから読取られる。アクティビティブロック450にお
いて、データは部屋の空気サンプルからとられる。部屋
の空気サンプルを得た後、器械はアクティビティブロッ
ク452においてアルゴンサンプリングポートへ切換えら
れ、そこでは内蔵されたアルゴンタンクは器械のサンプ
リングパートへアルゴンガスを供給する。アルゴンガス
はバックグラウンドを得るためにアクティビティブロッ
ク454で使用される。アクティブブロック456において、
サンプリングポート圧力は一貫した値のためにテストさ
れる。部屋の空気サンプルにおける酸素および窒素の濃
度は固定され、それでアクティビティブロック458にお
けるそれらの工場校正値と比べて酸素および窒素のため
の信号におけるどんな変化も、他のチャネルにおいて信
号の類似の変化を生じる。その後アクティビティブロッ
ク460において、酸素および窒素信号はそれらの工場校
正値へ釣合いのと有れるようにされ、この比率はすべて
の他のガスのための校正係数を修正するのに使用され
る。サンプリングポートはその後アクティビティブロッ
ク462において患者ポート切換えられる。アクティビテ
ィブロック464において、システムは校正メッセージを
クリアすること、および制御経路466に沿ってメインル
ーチンへ戻ることによりそれの状態を復元する。
とに発生するが、メインプログラムは経路442を介して
アクティビティブロック444まで進み、それは自己校正
手続きを行なう。自己校正手続きの詳細なフローチャー
トは第９図に示される。経路442を介してアクティビテ
ィブロック455へ自己校正ルーチンに入ると、そこでは
現在のメッセージがクリアされ校正メッセージが書込ま
れる。制御はその後アクティビティブロック446へ通過
し、それはサンプル校正ポートを器械へ接続する。アク
ティビティブロック448へ進むと、工場校正データがメ
モリから読取られる。アクティビティブロック450にお
いて、データは部屋の空気サンプルからとられる。部屋
の空気サンプルを得た後、器械はアクティビティブロッ
ク452においてアルゴンサンプリングポートへ切換えら
れ、そこでは内蔵されたアルゴンタンクは器械のサンプ
リングパートへアルゴンガスを供給する。アルゴンガス
はバックグラウンドを得るためにアクティビティブロッ
ク454で使用される。アクティブブロック456において、
サンプリングポート圧力は一貫した値のためにテストさ
れる。部屋の空気サンプルにおける酸素および窒素の濃
度は固定され、それでアクティビティブロック458にお
けるそれらの工場校正値と比べて酸素および窒素のため
の信号におけるどんな変化も、他のチャネルにおいて信
号の類似の変化を生じる。その後アクティビティブロッ
ク460において、酸素および窒素信号はそれらの工場校
正値へ釣合いのと有れるようにされ、この比率はすべて
の他のガスのための校正係数を修正するのに使用され
る。サンプリングポートはその後アクティビティブロッ
ク462において患者ポート切換えられる。アクティビテ
ィブロック464において、システムは校正メッセージを
クリアすること、および制御経路466に沿ってメインル
ーチンへ戻ることによりそれの状態を復元する。
第６図の決定ブロック440へ再び戻ると、もし自己校正
をする時間でないならば、制御はライン466を介して決
定ブロック30へ通過される。もしシステムがディスプレ
イスクリーンにディジタルを塗る準備ができているなら
ば、制御はライン468を介してアクティビティブロック4
70まで通過し、それはスクリーンのディジタル情報を更
新する。トレンドデータをディスプレイするときペイン
トスクリーンソフトウェアの詳細なフローチャートは第
10図に図示される。
をする時間でないならば、制御はライン466を介して決
定ブロック30へ通過される。もしシステムがディスプレ
イスクリーンにディジタルを塗る準備ができているなら
ば、制御はライン468を介してアクティビティブロック4
70まで通過し、それはスクリーンのディジタル情報を更
新する。トレンドデータをディスプレイするときペイン
トスクリーンソフトウェアの詳細なフローチャートは第
10図に図示される。
第10図において経路468を介して第１のアクティビティ
ブロック471に入ると、ソフトウェアは正確なディスプ
レイを描き、その後経路472を介してアクティビティブ
ロック474へ進み、そこではトレンドデータはトレンド
バッファから抽出される。制御はその後経路476を介し
てアクティビティブロック478へ通過し、そこではデー
タは吐き出された、および吸込まれた値を表わす和で追
加される。経路480を介して決定ブロック482へ継続する
と、もしトレンドデータの終りが達せられていないなら
ば、制御は経路484に沿って決定ブロック486まで続く。
もしデータを平均する時間でないならば、それなら制御
はライン488を介してアクティビティブロック474まで戻
る。アクティビティブロック474で始まり決定ブロック4
86を介するステップはデータを平均にする時間まで続
き、その時間では制御は経路490を介してアクティビテ
ィブロック492まで通過し、そこではデータは平均にさ
れる。制御は再び経路488を介してアクティビティブロ
ック474まで通過し、トレンドバッファの終りが達せら
れるような時間まで決定ブロック482を介して継続す
る。このことが発生するとき、制御は経路494を介して
アクティビティブロック496まで移り、そこでは正確な
濃度目盛が選択され、ディスプレイされる。制御はその
後経路498を介してアクティビティブロック500まで通過
し、そこでは時間の関数としての吐き出された、および
吸込まれたトレンドのためのデータがプロット窓にディ
スプレイされる。転送がその後経路502を介して決定ブ
ロック312へのメインルーチンへ戻って起こる。
ブロック471に入ると、ソフトウェアは正確なディスプ
レイを描き、その後経路472を介してアクティビティブ
ロック474へ進み、そこではトレンドデータはトレンド
バッファから抽出される。制御はその後経路476を介し
てアクティビティブロック478へ通過し、そこではデー
タは吐き出された、および吸込まれた値を表わす和で追
加される。経路480を介して決定ブロック482へ継続する
と、もしトレンドデータの終りが達せられていないなら
ば、制御は経路484に沿って決定ブロック486まで続く。
もしデータを平均する時間でないならば、それなら制御
はライン488を介してアクティビティブロック474まで戻
る。アクティビティブロック474で始まり決定ブロック4
86を介するステップはデータを平均にする時間まで続
き、その時間では制御は経路490を介してアクティビテ
ィブロック492まで通過し、そこではデータは平均にさ
れる。制御は再び経路488を介してアクティビティブロ
ック474まで通過し、トレンドバッファの終りが達せら
れるような時間まで決定ブロック482を介して継続す
る。このことが発生するとき、制御は経路494を介して
アクティビティブロック496まで移り、そこでは正確な
濃度目盛が選択され、ディスプレイされる。制御はその
後経路498を介してアクティビティブロック500まで通過
し、そこでは時間の関数としての吐き出された、および
吸込まれたトレンドのためのデータがプロット窓にディ
スプレイされる。転送がその後経路502を介して決定ブ
ロック312へのメインルーチンへ戻って起こる。
もしディジタルデータが第６図における決定ブロック30
8のスクリーンに塗られる準備がないのであれば、制御
は経路310を介してアクティビティブロック312へ直接に
転送される。決定ブロック312においてキーパッドはい
ずれかの命令がモードを変更するためにユーザから受け
とられたかどうかをみるために読出される。もしキープ
レスが受取られたならば、制御は経路504を介してアク
ティビティブロック506まで通過し、そこではキープレ
スはそれを各キーのためのモード変更命令のリストと比
較することによりに分析される。これらの命令は主にグ
ローバルフラグを設定しディスプレイを再び描くことだ
けを伴う。制御はその後ライン314を介してメインプロ
グラム無限ループの開始決定ブロック304へその後戻
る。
8のスクリーンに塗られる準備がないのであれば、制御
は経路310を介してアクティビティブロック312へ直接に
転送される。決定ブロック312においてキーパッドはい
ずれかの命令がモードを変更するためにユーザから受け
とられたかどうかをみるために読出される。もしキープ
レスが受取られたならば、制御は経路504を介してアク
ティビティブロック506まで通過し、そこではキープレ
スはそれを各キーのためのモード変更命令のリストと比
較することによりに分析される。これらの命令は主にグ
ローバルフラグを設定しディスプレイを再び描くことだ
けを伴う。制御はその後ライン314を介してメインプロ
グラム無限ループの開始決定ブロック304へその後戻
る。
代替の多重セル構成 再び第２図を参照し、ガスセル50をブルースタの窓102
および106で限ることの代わりとして、ガスセル端部窓
としてプラズマ放電チューブ80のブルースタの窓98およ
び共振空洞の端部のミラー108を利用することが可能で
ある。ガスサンプルはまた束縛され、適当に設計される
とき、セル体積は適当な反応時間のために最小にされる
ことができる。不便はブルースタの窓98およびミラー10
8の両方への汚染のリスクである。しかしながら端部窓
汚染についての可能性は、患者を検出システムへ接続す
る自由になるインターフェイスチューブ先行ライン152
およびフィルタハウジング155（第４図に図示される）
において膜型フィルタ（図示されない）を組み入れるこ
とにより好ましい実施例において最小にされる。また第
４図に図示されるように、ソレノイド149、ガスセル50
およびポンプ150の上流の第２の膜フィルタハウジング1
55およびフィルタ156は端部窓汚染に対する追加の保護
として役立つ。最後に、第２の電子バロメータ（図示さ
れない）が、Hgのミリメータに関してサンプルにおける
任意のガスの濃度を正確に計算するのに必要な気圧の変
化を感知るために、システム内に都合よくおかれてもよ
い。
および106で限ることの代わりとして、ガスセル端部窓
としてプラズマ放電チューブ80のブルースタの窓98およ
び共振空洞の端部のミラー108を利用することが可能で
ある。ガスサンプルはまた束縛され、適当に設計される
とき、セル体積は適当な反応時間のために最小にされる
ことができる。不便はブルースタの窓98およびミラー10
8の両方への汚染のリスクである。しかしながら端部窓
汚染についての可能性は、患者を検出システムへ接続す
る自由になるインターフェイスチューブ先行ライン152
およびフィルタハウジング155（第４図に図示される）
において膜型フィルタ（図示されない）を組み入れるこ
とにより好ましい実施例において最小にされる。また第
４図に図示されるように、ソレノイド149、ガスセル50
およびポンプ150の上流の第２の膜フィルタハウジング1
55およびフィルタ156は端部窓汚染に対する追加の保護
として役立つ。最後に、第２の電子バロメータ（図示さ
れない）が、Hgのミリメータに関してサンプルにおける
任意のガスの濃度を正確に計算するのに必要な気圧の変
化を感知るために、システム内に都合よくおかれてもよ
い。
もう１つの空洞内ガスセル（図示されない）が、ミラー
94とブルースタの窓96との間の、プラズマチューブ80の
他方の側の共振器空洞内に置かれ得るということが第２
図からまた明らかである。第11図はガスセルの端部を規
定し共振器空洞内にガスサンプルを含むためにブルース
タの窓および共振器ミラーを利用するこのアプローチの
展開を図解する。第11図は、第２図に規定されたそれら
と同様のレーザ10、放射器92、カソード82、アノード84
およびプラズマチューブ80を大まかに図示する。空洞内
レーザビームは再び数字78により示される。プラズマチ
ューブ80呑各々の側に１つ、２つの空洞内セルが規定さ
れる。第１のセルはプラズマチューブ80の左にあり、ミ
ラー94およびブルースタの窓96により規定される。プラ
ズマチューブ80の右へ第２のセルはブルースタの窓98お
よび端部ミラー108により規定される。第３図に図示さ
れるガスセル50と同じ態様でスリーブ560および562は側
部窓（図示されない）を含む得るということが明らかで
ある。第11図に図示される実施例において、２つの追加
の窓564および566がブラズマチューブ80の各々の側に規
定される左の、および右のガスセル内に含まれた。これ
ら２つの端部窓564および566の存在は、第２図に図示さ
れるセル50と同様の態様で使用に適合され得る４つの空
洞内ガスセルにレーザの共振空洞を効果的に分割する。
これら４つのセルの各々は第11a図ないし第11d図に、よ
り詳細に図解される。
94とブルースタの窓96との間の、プラズマチューブ80の
他方の側の共振器空洞内に置かれ得るということが第２
図からまた明らかである。第11図はガスセルの端部を規
定し共振器空洞内にガスサンプルを含むためにブルース
タの窓および共振器ミラーを利用するこのアプローチの
展開を図解する。第11図は、第２図に規定されたそれら
と同様のレーザ10、放射器92、カソード82、アノード84
およびプラズマチューブ80を大まかに図示する。空洞内
レーザビームは再び数字78により示される。プラズマチ
ューブ80呑各々の側に１つ、２つの空洞内セルが規定さ
れる。第１のセルはプラズマチューブ80の左にあり、ミ
ラー94およびブルースタの窓96により規定される。プラ
ズマチューブ80の右へ第２のセルはブルースタの窓98お
よび端部ミラー108により規定される。第３図に図示さ
れるガスセル50と同じ態様でスリーブ560および562は側
部窓（図示されない）を含む得るということが明らかで
ある。第11図に図示される実施例において、２つの追加
の窓564および566がブラズマチューブ80の各々の側に規
定される左の、および右のガスセル内に含まれた。これ
ら２つの端部窓564および566の存在は、第２図に図示さ
れるセル50と同様の態様で使用に適合され得る４つの空
洞内ガスセルにレーザの共振空洞を効果的に分割する。
これら４つのセルの各々は第11a図ないし第11d図に、よ
り詳細に図解される。
第11a図はミラー94および窓564の間の第11図の部分50a
の部分平面断面図である。スリーブ560は側部窓146aを
含むように修正されて、それを介して非弾性散乱ラマン
光およびレイリー散乱弾性レーザ光が、第２図、第３
図、および第５図に関連して前に記述されたのと同じ態
様で光学フィルタ検出器チャネル60へ伝送され得る。セ
ル50aは、ミラー94、端部窓564および側部窓146を含む
ハウシング560（変更されたスリーブ）により規定され
る。隣合ったミラー94および端部窓564は隔壁570および
572であり、それは実際の光学採集領域に入るミラー94
および端部窓564からの散乱した光を最小にするのに役
立つ。
の部分平面断面図である。スリーブ560は側部窓146aを
含むように修正されて、それを介して非弾性散乱ラマン
光およびレイリー散乱弾性レーザ光が、第２図、第３
図、および第５図に関連して前に記述されたのと同じ態
様で光学フィルタ検出器チャネル60へ伝送され得る。セ
ル50aは、ミラー94、端部窓564および側部窓146を含む
ハウシング560（変更されたスリーブ）により規定され
る。隣合ったミラー94および端部窓564は隔壁570および
572であり、それは実際の光学採集領域に入るミラー94
および端部窓564からの散乱した光を最小にするのに役
立つ。
第11b図は窓564とプラズマチューブ80のブルースタの窓
96との間の第11図の部分50bの部分平面断面図である。
スリーブ560は第11a図に関連して記述されたように側部
窓146bを含むように修正された。セル50bは端部窓564、
ブルースタの窓96および側部窓146bを含むハウジング56
0（変更されたスリーブ）により規定される。隣合った
端部窓564およびブルースタの窓96は隔壁574および576
であり、それは実際の光学採集領域に入る端部窓564お
よびブルースタの窓度96からの散乱した光を最小にする
のに役立つ。
96との間の第11図の部分50bの部分平面断面図である。
スリーブ560は第11a図に関連して記述されたように側部
窓146bを含むように修正された。セル50bは端部窓564、
ブルースタの窓96および側部窓146bを含むハウジング56
0（変更されたスリーブ）により規定される。隣合った
端部窓564およびブルースタの窓96は隔壁574および576
であり、それは実際の光学採集領域に入る端部窓564お
よびブルースタの窓度96からの散乱した光を最小にする
のに役立つ。
第11c図はプラズマチューブ80のブルースタの窓98と端
部窓566との間の第11c図の一部の部分平面断面図であ
る。スルーブ562は第119a図と関連して記述されたよう
に側部窓146cを含むように修正された。セル50cはブル
ースタの窓98、端部窓566および側部窓146cを含むハウ
ジング562（変更されたスリーブ）により規定される。
隣合ったブルースタの窓98および端部窓566は隔壁578お
よび580であって、それは実際の光学採集領域に入るブ
ルースタの窓98および端部窓566からの散乱された光を
最小にするのに役立つ。
部窓566との間の第11c図の一部の部分平面断面図であ
る。スルーブ562は第119a図と関連して記述されたよう
に側部窓146cを含むように修正された。セル50cはブル
ースタの窓98、端部窓566および側部窓146cを含むハウ
ジング562（変更されたスリーブ）により規定される。
隣合ったブルースタの窓98および端部窓566は隔壁578お
よび580であって、それは実際の光学採集領域に入るブ
ルースタの窓98および端部窓566からの散乱された光を
最小にするのに役立つ。
第11d図は窓566と端部ミラー108との間の第11図の一部
の部分平面断面図である。スリーブ562は第11a図に関連
して記述されたように側部窓146dを含むように修正され
た。セル50dは端部窓566、端部ミラー108および側部窓1
46dを含むハウジング562（変更されたスリーブ）により
規定される。隣合った端部窓566および端部ミラー108は
隔壁582および584であり、それは実際の光学採集領域に
入る端部窓566および端部ミラー108からの散乱した光を
最小にするのに役立つ。
の部分平面断面図である。スリーブ562は第11a図に関連
して記述されたように側部窓146dを含むように修正され
た。セル50dは端部窓566、端部ミラー108および側部窓1
46dを含むハウジング562（変更されたスリーブ）により
規定される。隣合った端部窓566および端部ミラー108は
隔壁582および584であり、それは実際の光学採集領域に
入る端部窓566および端部ミラー108からの散乱した光を
最小にするのに役立つ。
第11図はまた、第３図で開示されたそれと同様のガスセ
ル50eはレーザ共振器の外側の空洞外モードにおいて利
用されてもよいということを示す。第11図において空洞
外位置において図示されるようなこのセル50eは、ハウ
ジング586、端部窓602および604、および側部窓146eか
らなり、それは第１図ないし第３図に記述されたような
ものと同じ機能を満たす。この場合空洞外ビーム600は
検出可能なラマン散乱信号を発生する十分な光学的出力
を有さなければならない。端部窓602および604はガスを
ガスセル50e内に閉込め、空洞外ビームがセル50eを通っ
て伝播するのを可能にする。窓602および604は非常に効
率的な狭バンド反射防止膜、すなわちレーザの特定の波
長のための「Ｖ」コーティングで被覆される。Ｖコーテ
ィングは１つの非常の狭い波長レンジのために光学成分
の反射率を０近くに低減する多層誘電反射防止膜であ
り、垂直の、または垂直に近い入射での使用に一般的に
企図される。したがって窓602および604はお互いに平行
であり、ハウジング586の軸およびレーザビーム600に実
質上垂直である。そのようなコーティングは多くて約0.
25％の最大の反射率を達するであろうし、特定の波長で
表面当りたった約0.1％の反射率を許すのに一般的で有
効である。このようにそれらはレーザの共振空洞を通る
レーザビームの伝送を明らかには干渉しない。代替的
に、端部窓602および604はブルースタ角に配向された被
覆されない石英ガラスであってもよい。
ル50eはレーザ共振器の外側の空洞外モードにおいて利
用されてもよいということを示す。第11図において空洞
外位置において図示されるようなこのセル50eは、ハウ
ジング586、端部窓602および604、および側部窓146eか
らなり、それは第１図ないし第３図に記述されたような
ものと同じ機能を満たす。この場合空洞外ビーム600は
検出可能なラマン散乱信号を発生する十分な光学的出力
を有さなければならない。端部窓602および604はガスを
ガスセル50e内に閉込め、空洞外ビームがセル50eを通っ
て伝播するのを可能にする。窓602および604は非常に効
率的な狭バンド反射防止膜、すなわちレーザの特定の波
長のための「Ｖ」コーティングで被覆される。Ｖコーテ
ィングは１つの非常の狭い波長レンジのために光学成分
の反射率を０近くに低減する多層誘電反射防止膜であ
り、垂直の、または垂直に近い入射での使用に一般的に
企図される。したがって窓602および604はお互いに平行
であり、ハウジング586の軸およびレーザビーム600に実
質上垂直である。そのようなコーティングは多くて約0.
25％の最大の反射率を達するであろうし、特定の波長で
表面当りたった約0.1％の反射率を許すのに一般的で有
効である。このようにそれらはレーザの共振空洞を通る
レーザビームの伝送を明らかには干渉しない。代替的
に、端部窓602および604はブルースタ角に配向された被
覆されない石英ガラスであってもよい。
ここに記述されたシステムおよび方法は呼吸および麻酔
薬ガスをモニタするために開発された。しかしながらそ
れはまた、血液または組織ガス（適当なサンプリングカ
テーテルと関連した）、肺機能および拍出量決定のため
に使用されるガスおよび仕事場における危険なガスをモ
ニタするために、および化学処理工場における漏れを検
出し、疑わしい化学および環境汚染物質のレベルをモニ
タするために、および多原子ガス分子が検出され測定さ
れるべき他の応用において有用であるかもしれない。
薬ガスをモニタするために開発された。しかしながらそ
れはまた、血液または組織ガス（適当なサンプリングカ
テーテルと関連した）、肺機能および拍出量決定のため
に使用されるガスおよび仕事場における危険なガスをモ
ニタするために、および化学処理工場における漏れを検
出し、疑わしい化学および環境汚染物質のレベルをモニ
タするために、および多原子ガス分子が検出され測定さ
れるべき他の応用において有用であるかもしれない。
上記の説明は呼吸ガスの分析に応用されるようなこの発
明の１つの好ましい実施例を含むが、当業者に明らかで
あるであろう他のものがある。さらに当業者はシステム
の多様性および適応性は、たとえば汚染モニタリング、
化学処理モニタリングなどのようなラマン分光分析の多
数の型のためにそれを有用にするということを容易に理
解するであろう。
明の１つの好ましい実施例を含むが、当業者に明らかで
あるであろう他のものがある。さらに当業者はシステム
の多様性および適応性は、たとえば汚染モニタリング、
化学処理モニタリングなどのようなラマン分光分析の多
数の型のためにそれを有用にするということを容易に理
解するであろう。
発明はそれの精神または本質的な特性から逸脱すること
なく他の特定の形式で実施され得る。記述された実施例
はすべての点においてただ例示的であり制限的でないよ
うに考えられるべきである。この発明の範囲はしたがっ
て、前記の説明によりというよりもむしろ、添付の請求
の範囲により示される。請求の範囲の均等の意味および
範囲内に入るすべての変更は、それらの範囲内に含まれ
るべきである。
なく他の特定の形式で実施され得る。記述された実施例
はすべての点においてただ例示的であり制限的でないよ
うに考えられるべきである。この発明の範囲はしたがっ
て、前記の説明によりというよりもむしろ、添付の請求
の範囲により示される。請求の範囲の均等の意味および
範囲内に入るすべての変更は、それらの範囲内に含まれ
るべきである。
フロントページの続き (72)発明者 グレゴニス，ドナルド・イー アメリカ合衆国、84105 ユタ州、ソル ト・レイク・シティ サウス、1118、イー スト、800 (72)発明者 コールマン，デニス・エル アメリカ合衆国、84107 ユタ州、ソル ト・レイク・シティ イースト、539、サ ウス、4080、ナンバー・３・アイ
Claims (11)
- 【請求項１】縦軸（20）に沿って光学照射ビーム（18）
を発生するための光源（10）を含む、ラマン光散乱を利
用するガスサンプルにおけるガスの分析のための装置で
あって、 前記縦軸（20）に沿った多数の位置で前記ガスサンプル
を入れ、それにより前記光学放射ビーム（18）が前記多
数の位置で前記ガスサンプルに入射するようにしたサン
プル容器（26）と、 前記縦軸（20）に沿った前記多数の位置からサンプルに
入射する前記ビーム（18）から散乱した光学エネルギの
複数のサンプルを同時に収集するための複数の光学検出
器チャネル（16、40）とにより特徴づけられる、装置。 - 【請求項２】前記縦軸（20）に沿って伝播するコリメー
トされた光学放射ビーム内へ前記光源（10）から出され
た前記光学放射ビームをコリメートするためのコリメー
タ（12、14）によりさらに特徴づけられ、前記コリメー
トされた放射ビームが、前記コリメートされた放射ビー
ムが前記サンプルと相互作用する前記縦軸（20）の領域
に沿った実質的に平行な光線を含む、請求項１に記載の
ガスサンプルにおけるガスの分析のための装置。 - 【請求項３】前記光学放射ビーム（18、31）は直線偏光
され、これにより偏光ベクトル（32）を規定し、前記偏
光ベクトル（32）と前記縦軸（20）が偏光面（YZ）を規
定し、かつ 前記検出器チャネル（16、40）が検出軸に沿って伝播す
る光を優先的に受けかつ前記検出軸が前記偏光面（YZ）
に対して実質的に直角に配向されている、請求項１に記
載のガスサンプルにおけるガスの分析のための装置。 - 【請求項４】前記光源（10）が共振空洞を有するレーザ
により特徴づけられることをさらに特徴とする、請求項
１ないし３のいずれかに記載のガスサンプルにおけるガ
スの分析のための装置。 - 【請求項５】前記ガスサンプルを入れる含むための前記
多数の位置が前記共振空洞内に配置されることをさらに
特徴とする、請求項４に記載のガスサンプルにおけるガ
スの分析のための装置。 - 【請求項６】前記光学検出器チャネル（16、40）が、 関心ある１つまたは２つ以上のラマン線に対応する狭波
長帯内で光学信号を選択する狭帯域フィルタ（217）
と、 前記狭帯域フィルタ（217）により選択される光学信号
を受けるための光子検出器（219）とによりさらに特徴
づけられる、請求項１に記載のガスサンプルにおけるガ
スの分析のための装置。 - 【請求項７】前記狭帯域フィルタ（217）は干渉フィル
タであり、かつ 前記光子検出器（219）が光電子倍増管かまたは感光性
フォトダイオードであることをさらに特徴とする、請求
項６に記載のガスサンプルにおけるガスの分析のための
装置。 - 【請求項８】前記ガスサンプルからの前記散乱した光学
エネルギを表す、前記検出器チャネル（16、40）からの
信号を受けかつ分析するデータプロセッサ（70、71）に
よりさらに特徴づけられ、前記プロセッサ（70、71）が
また前記検出器チャネル（16、40）からの前記信号を解
釈しかつそれらを前記ガスサンプルにおける選択された
多原子分子ガスの濃度を表す出力信号に変換する、請求
項１に記載のガスサンプルにおけるガスの分析のための
装置。 - 【請求項９】ガスサンプルの分析方法であって、 縦軸（20）に沿って伝播する光学放射ビームを発生させ
るステップと、 前記光学放射ビームが前記サンプルを介して伝播するよ
うに前記縦軸（20）に沿った領域に前記ガスを封じ込め
るステップと、 前記光学放射ビームと、前記縦軸（20）に沿った多数の
位置からの前記ガスのサンプルとの相互作用から結果と
して生じるラマン散乱光を収集するステップとにより特
徴づけられる、方法。 - 【請求項１０】共振空洞を有するレーザで前記光学放射
ビームを発生させるステップと、 前記共振空洞内に前記多数の位置を位置決めするステッ
プとによりさらに特徴づけられる、請求項９に記載のガ
スサンプル分析方法。 - 【請求項１１】前記ラマン散乱光を分析して前記ガスサ
ンプルに含まれている異なる分子ガス種を識別しかつ定
量化するステップによりさらに特徴づけられる、請求項
９に記載のガスサンプル分析方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US106,791 | 1987-10-06 | ||
| US07/106,791 US4784486A (en) | 1987-10-06 | 1987-10-06 | Multi-channel molecular gas analysis by laser-activated Raman light scattering |
| PCT/US1988/003394 WO1989003515A1 (en) | 1987-10-06 | 1988-09-28 | Multi-channel molecular gas analysis by laser-activated raman light scattering |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03501518A JPH03501518A (ja) | 1991-04-04 |
| JPH0786462B2 true JPH0786462B2 (ja) | 1995-09-20 |
Family
ID=22313267
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63508695A Expired - Lifetime JPH0786462B2 (ja) | 1987-10-06 | 1988-09-28 | レーザ起動されたラマン光散乱によるマルチチャネル分子ガス分析 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4784486A (ja) |
| EP (1) | EP0380580B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0786462B2 (ja) |
| KR (1) | KR950014941B1 (ja) |
| AU (1) | AU612732B2 (ja) |
| CA (1) | CA1323205C (ja) |
| DE (1) | DE3885104T2 (ja) |
| WO (1) | WO1989003515A1 (ja) |
Families Citing this family (123)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR900005331B1 (ko) * | 1987-05-30 | 1990-07-27 | 주식회사 금성사 | 무기질원소 농도측정장치 |
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