JPH08233809A - 炭酸ガス濃度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 光を断続するための回転機構を用いることな
く検出器のドリフト補正を行って炭酸ガス濃度を測定す
る。 【構成】 呼吸ガスに赤外線を照射して炭酸ガス濃度を
測定する炭酸ガス濃度測定装置において、赤外線の透過
量を検出する熱検出器２と、光源１をオン／オフさせる
スイッチＳＷと、熱検出器２の検出信号から、現在の吸
気時の最大値を検出して記憶させ、熱検出器２の検出信
号から、現在の吸気時の最大値を検出して記憶させ、別
に求められた補正値と検出信号との差を算定して時系列
的に変化する濃度信号を求めるドリフト補正手段と、こ
の濃度信号の感度を補正して濃度成分を算定して濃度成
分を算定する感度補正手段とを備え、この濃度成分に基
づいて炭酸ガス濃度を求める制御部６と、最大値及び基
準値を記憶するＲＡＭ８とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、呼気ガス中に含まれる
炭酸ガス濃度を測定する炭酸ガス濃度測定装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、呼気ガス中の炭酸ガス濃度を赤
外線を用いて測定する場合、光検出器を使用し、呼気時
の炭酸ガスによる光の吸収に応じた光量を検出して測定
するが、光源の照射強度の変動、検出部の窓の汚れ等に
よる光量の変化等の光検出器の出力電圧のドリフトを補
正するようにした装置が知られている（特公昭６０−４
４６１４）。

【０００３】図９、斯かる従来のドリフト補正装置を備
えた炭酸ガス濃度測定装置の構成を示すものである。図
９において、４０は呼吸ガスが通過する接続管で、被検
者が一方を口に加える接続端とし、他方は２つに分岐し
て１つは開放端とされ、１つは被検者の吸気時に空気を
送り込むサーボ通風器４１に接続されている。接続管４
０の中間部に一対の光を透過するガラス等の窓４１ａ及
び４１ｂが形成されている。窓４１ｂの下方には光源４
２が配置され、窓４１ａの上方にはモータＭにより回転
駆動される光透過孔を有する光断続器４３が配置されて
いる。光断続器４３の上方には炭酸ガスにより吸収され
る波長の光のみを吸収するフィルタ４４が配置され、フ
ィルタ４４の上方に光検出器４５が配置されている。４
６は光検出器４５の出力電圧を増幅する増幅器、４７は
整流器である。４８は除算器、４９は対数増幅器、５０
は記録装置である。また、５１はＦＥＴ（電界効果トラ
ンジスタ）で、サーボ通風器４１の出力により吸気期間
導通する。更に５２はメモリで、吸気期間の炭酸ガス濃
度「０」に相当する電圧を保持して、除算器４８へ出力
する。

【０００４】斯かる構成において、光源４２から照射さ
れた光は、窓４１ｂ、接続管４０内の呼吸ガスを透過
し、窓４１ａから光断続器４３により断続する光として
フィルタ４４を介し炭酸ガス濃度に応じた光量が光検出
器４５で検出される。光検出器４５の出力信号は指数関
数で与えられ、増幅器４６により増幅され、整流器４７
により整流される。

【０００５】光検出器４５の出力には、フィルタ４４、
窓４１ａ、４１ｂの汚れによる光量の変化、或いは光源
の４２の光強度の変動等のドリフトが含まれる。このた
め、整流器４７から出力される出力電圧からドリフト成
分を除去するため、サーボ通風器４１から、吸気期間、
ＦＥＴ５１に正の信号を出力して導通させ、メモリ５２
に炭酸ガス濃度「０」に相当する電圧を保持して除算器
４８に出力する。他方、吸気期間の終了時にサーボ通風
器４１からの正の信号がなくなるので、ＦＥＴ５１はオ
フとなり、整流器４７の出力（呼気時の炭酸ガスに応じ
た信号）は除算器４８に出力され、メモリ５２に保持さ
れた炭酸ガス濃度「０」に相当する電圧により除算され
てドリフト成分が除去され、ゼロ点が較正される。除算
器４８の出力は対数増幅器４９に出力され、炭酸ガス濃
度に比例した出力信号を得る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の光検出器のドリフト補正装置を備えた炭酸ガス濃度
測定装置は、この種の光検出器としては高価なＰｂＳｅ
を使用している。ＰｂＳｅは応答速度は速いが、赤外線
を連続照射すると素子自身の温度が上昇し、抵抗値が減
少してドリフトが大きくなるため、呼吸周期に比較して
短い周期、例えば２００Ｈｚで連続して断続しながら検
出する必要があり、光断続器及びこれを回転駆動するモ
ータ等の駆動部を配置して、呼吸ガスを透過する光量を
検出するようにしていた。このため、装置の小形化、低
消費電力化、堅牢性に限界がありしかも高価となる不都
合があった。さらに従来の装置ではドリフトの補正を考
慮していたが、合わせて検出部における絶対光量の変化
に対する検出信号の感度変化を補正することは行われて
いなかった。従って、本発明は上記課題に鑑み、光検出
器に必要とする光を連続して断続する機構を用いること
なく、検出信号のドリフト補正及び感度補正を行うこと
ができる炭酸ガス濃度測定装置を提供することを目的と
する。さらにはドリフト補正に加え、感度を補正してよ
り正確な炭酸ガス濃度を測定できる装置を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る本発明の
炭酸ガス濃度測定装置は、呼吸ガスに赤外線を照射し、
透過量に応じた信号を検出して炭酸ガス濃度を測定する
炭酸ガス濃度測定装置において、赤外線の透過量を検出
する熱検出器と、光源をオン／オフさせるスイッチ手段
ＳＷと、熱検出器の検出信号から、現在の吸気時の最大
値を検出して記憶させ、熱検出器の検出信号から、現在
の吸気時の最大値を検出して記憶させ、次の吸気時の最
大値検出前に検出信号の最大値が記憶された最大値を越
えた場合、最大値を更新して記憶させ、記憶した最大値
を時系列的に読み出してカルマンフィルタによる処理を
施して補正値を出力し、補正値と検出信号との差を算定
して時系列的に変化する濃度濃度を求めるドリフト補正
手段と、光源を瞬時オフさせてオフ時の上記検出の信号
最小値を検出し、記憶されている上記最大値との差を算
定して炭酸ガス濃度「０」でその時点の最大受光量にお
ける基準値として記憶させ、この基準値と濃度信号の比
を算定してこの濃度信号の感度を補正して濃度成分を算
定する感度補正手段とを備え、この濃度成分に基づいて
炭酸ガス濃度を求める制御手段と、最大値及び基準値を
記憶する記憶手段とを具備するものである。

【０００８】請求項２に係る発明は、請求項１記載の炭
酸ガス濃度測定装置において、光源を呼吸周期より長い
所定周期でオフにする。

【０００９】請求項３に係る発明は、請求項１記載の炭
酸ガス濃度測定装置において、光源を吸気に同期させて
オフにする。

【００１０】請求項４に係る発明は、請求項１記載の炭
酸ガス濃度測定装置において、光源を補正値が所定範囲
を越えた変化をした場合にオフにする。

【００１１】

【作用】請求項１に係る発明では、呼吸ガスを透過した
赤外線を受光して熱検出器により検出される検出信号か
ら、現在の吸気時の最大値を検出して記憶手段に記憶さ
せる。次の吸気時の最大値を検出する前に、熱検出器２
の検出信号の最大値が記憶された最大値を越えた場合、
記憶されている最大値を更新して大きいほうの最大値を
記憶する。このようにして記憶された最大値を時系列に
読み出して、カルマンフィルタ処理を行って補正値を得
る。この補正値を検出信号との差を算定して時系列的に
変化する濃度信号を求めるドリフト補正を行う。次に、
光源を瞬時オフさせ、オフ時の検出信号の最小値を検出
して記憶してある最大値との差を計算し、炭酸ガス濃度
「０」でその時点の最大受光量における基準値を求めて
記憶させる。この基準値と濃度成分との比を求めて、こ
の比により濃度成分の感度補正を行い、炭酸ガス濃度を
求めるようにした。

【００１２】請求項２に係る発明では、光源を予め定め
た一定の周期でオフにする。

【００１３】請求項３に係る発明では、光源を吸気に同
期させてオフにする。

【００１４】請求項４に係る発明では、光源を補正値が
所定範囲を越えた変化をした場合にオフにする。

【００１５】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の炭酸ガス濃度
測定装置の実施例について説明する。図１は、本発明の
実施例の構成を示すブロック図である。図２は、図１の
実施例の炭酸ガス濃度算定の処理を示すフローチャート
である。図３は、ドリフトしている検出信号に補正値で
補正を行う説明図である。図４は、感度変化した検出信
号に対する感度補正の説明図である。図５は、図１の実
施例において、一定周期で光源をオフする説明図であ
る。図６は、図１の実施例において、吸気時の検出信号
に同期して光源をオフする説明図である。図７は、図１
の実施例における補正値が感度補正基準値から予め定め
た範囲を越えた場合に光源をオフにする説明図である。
図８は、図１の実施例により得られる炭酸ガス濃度の波
形図である。

【００１６】実施例の説明に先立ち、本発明の原理につ
いて説明する。本発明は、呼気ガス中の炭酸ガス濃度に
応じて変化する熱量を検出する熱検出器としてサーモパ
イルを使用した。サーモパイルは、従来使用されている
ＰｂＳｅに比較してドリフトが少なくしかも安価である
が、特有の性質があり、この特性に対応して用いること
が要求される。即ち、炭酸ガス濃度測定装置に必要な応
答速度は２００ｍｓ以下であるが、サーモパイルの応答
速度が５０ｍｓ〜２００ｍｓと遅いため、従来の如く光
源の光をチョッピングする方式では、２００ｍｓ以下の
応答速度を達成するのは困難である。

【００１７】しかしながら、例えば光源の赤外線量の変
化、呼気ガス検出部の窓の曇り又は汚れ、サーモパイル
自体の構造により、検出信号にドリフトが発生する。こ
の内、サーモパイル自体の構造による検出信号のドリフ
トは、使用環境温度の変化に伴って生じるので補正が必
要となる。即ち、サーモパイルは温接点と冷接点を有
し、この両接点間の熱時定数の違いにより検出信号にド
リフトが発生する。周囲温度の急激な変化に対して熱容
量の小さい温接点は速かに応答するが、容器に熱的に接
触している冷接点は熱容量が大きいため、温接点より応
答が遅れる。このため、温接点と冷接点間の温度差に応
じて出力される信号を検出する際、冷接点が熱的に周囲
温度と平衡に達するまでドリフトが生じることになる。

【００１８】また、呼気ガス検出部の窓の曇り或いは汚
れにより、透過光量が低下してサーモパイルの出力感度
が変化するので、測定した炭酸ガス濃度も変化し、安定
した測定ができない。

【００１９】従って、サーモパイルを使用するためには
検出信号のドリフト及び出力感度による変動を補正した
上で、炭酸ガス濃度を測定する必要がある。

【００２０】本発明では、急激な温度変化に伴い、サー
モパイルの構造に起因して検出信号にドリフトが発生し
た場合、或いは検出部の窓の曇りや光源の光量変動に伴
うサーモパイルの出力感度が変化した場合、ドリフト補
正及び感度補正を行うようにした。

【００２１】通常は、サーモパイルの出力において、各
吸気毎の最大値を検出して記憶させ、各呼気毎の炭酸ガ
スにより低下した呼気期間における出力値を検出し、最
大値と呼気時の出力値との差を算定して濃度信号を求
め、ドリフト補正を行う。しかし、このドリフト補正
は、ドリフトが緩やかに変動する場合には有効である
が、ドリフトの変動が較的速い場合には、不連続点が生
じて十分な補正ができない。

【００２２】従って、本発明では、カルマンフィルタに
よる補正処理を導入することにより、ドリフトの変動が
速い場合にも、変動に十分に追随して補正できるカルマ
ンフィルタを用いてドリフト補正ができるようにした。
カルマンフィルタは、リアルタイムで処理でき再新野デ
ータの追随性がよいことが知られている。

【００２３】図３に示すカルマンフィルタにより出力さ
れる補正値に基づいて、サーモパイル出力のドリフト補
正について説明する。図３において、吸気時に検出され
る最大値をＰ１、Ｐ２、Ｐ３及びＰ４とし、例えばＰ２
で検出されるサーモパイルの検出信号の吸気時の最大値
をＶｍ（図の実線上の点）とする。図の破線で示すカル
マンフィルタの最適推定量として出力される補正値ＶＩ
は、上記最大値Ｖｍを入力データとして下記に示す式で
計算できる。

【００２４】 ＶＩ(n＋1)＝ＶＩ(n) ＋（Ｖｍ−ＶＩ(n) ）／Ｂ(n＋1 ) （１）

【００２５】ここで、Ｂ(n＋1 ）は次式で表わされる。
Ｂ(n＋1 ）＝（１＋α・Ｂ(n））ここではあらかじめ定
めておくカルマン係数であり、αの値によりフィルタの
補正特性が変る。ＶＩ(n＋1)は、現在時点のフィルタ出
力を表し、ＶＩ(n) は前の時刻のフィルタ出力を表して
いる。Ｖｍは現在時点における検出信号の最大値であ
る。

【００２６】即ち、サーモパイルの現在の最大値Ｖｍを
入力すると、上述した式（１）のカルマンフィルタの補
正値ＶＩ(n＋1)が得られる。

【００２７】この補正値は、図３に破線で示すように、
吸気時に検出される逐次時系列的に入力される最大値に
追随して漸近する。従って、この補正値と検出信号との
差を求めることにより炭酸ガス濃度に対応した濃度成分
を得ることができる。

【００２８】また、感度補正を行う場合は、以下のよう
にして行う。光源を瞬時にオフ／オンさせ、オフ直前の
吸気時のサーモパイルの最大値を検出して記憶保持し、
光源をオフにした時のサーモパイルの最小値を検出す
る。これら最大値と最小値との差を炭酸ガス濃度「０」
で且つその時点の最大光量における基準値として求め記
憶保持する。この基準値は、光源をオフ／オンする毎に
求めて更新する。

【００２９】また、既に求めて記憶された基準値と各呼
気毎に得られる濃度信号との比を求めて濃度信号の感度
補正を行って濃度成分を算定し、その濃度成分により炭
酸ガス濃度を算定する。基準値と濃度信号との比は、例
えばサーモパイルが窓の汚れにより急激な光量変化を受
けて検出信号が低下した場合にも炭酸ガス濃度が同じで
あれば一定である。従って、炭酸ガス濃度の測定中、光
源をオフ／オンすることにより、サーモパイルの出力感
度が変化した場合でも、基準値を求めて濃度信号との比
を算定し、この比に基づいて濃度信号の感度補正を行い
濃度成分を求め、その濃度成分により炭酸ガス濃度を求
めることができるので、安定した測定を行うことができ
る。

【００３０】図４により、上記原理によるサーモパイル
の検出信号の感度補正を行う場合について説明する。光
源のオフ直前の吸気時のＡ点の最大値Ｖａを検出してメ
モリに記憶させ、光源をオフにした時のサーモパイルの
オフセット電圧である最小値Ｖｂを検出する。次に、最
大値Ｖａと最小値Ｖｂとの差を、炭酸ガス濃度「０」で
且つその時点の最大受光量における基準値Ｖｏとして
（Ｖａ−Ｖｂ）により求め記憶保持しておく。

【００３１】次に、現在の吸気時の点Ｃにおける最大値
Ｖｃを検出すると共に、続く呼気時の炭酸ガスにより減
少した点Ｄにおける出力値Ｖｄを検出する。最大値Ｖｃ
と出力値Ｖｄとの差を算定して濃度信号Ｖｘを（Ｖｃ−
Ｖｄ）から求める。

【００３２】そして、記憶された基準値Ｖｏ及び各呼気
毎に算定される濃度信号Ｖｘの比（Ｖｘ／Ｖｏ）を求
め、この比に基づいて濃度信号の濃度補正を行い濃度成
分を求め、その濃度成分により炭酸ガス濃度を算定す
る。

【００３３】また、窓の汚れ等による光量が低下してサ
ーモパイルの出力感度が低下した場合にも同様にして濃
度成分を求めることができる。即ち、受光量が変化して
サーモパイルの出力が低下した場合、吸気時のサーモパ
イルのＥ点の最大値Ｖｅを検出して記憶し、及び光源が
オフになった時のＦ点におけるサーモパイルのオフセッ
ト電圧である最小値Ｖｆを夫々検出し、炭酸ガス濃度
「０」で且つその時点の最大光量における基準値Ｖ01
（Ｖｅ−Ｖｆ）より求めて記憶させておく。吸気時のＧ
点の最大値Ｖｇ及び続く呼気時の炭酸ガスによる減少点
Ｈの出力値Ｖｈを検出して、濃度信号Ｖx1を（Ｖｇ−Ｖ
ｈ）から求める。そして、基準値Ｖ01と濃度信号Ｖx1と
の比Ｖx1／Ｖ01を算定し、この比により濃度信号を感度
補正して濃度成分を求め、この濃度成分に基づいて炭酸
ガス濃度を計算する。

【００３４】上述したように、受光量が低下した場合で
も、炭酸ガス濃度が同じときの基準値と濃度信号の比は
一定、即ち、Ｖｘ／Ｖ0 ＝Ｖx1／Ｖ01（図４）であるか
ら、光源をオフ／オンして基準値と濃度信号との比を求
め、この比により濃度信号を感度補正をして濃度成分を
求め、この濃度成分に基づいて炭酸ガス濃度を算定する
ことができる。即ち、この比を求めることにより、サー
モパイルの出力が光量の変化等により出力感度が変化し
ても正確な炭酸ガス濃度を求めることができる。

【００３５】図１において、Ｔは呼気ガス及び吸気ガス
が流通する通気管で、所定位置の対向する部分にサファ
イア等の透明部材より成る窓Ｗ１及びＷ２が形成されて
いる。通気管Ｔは、一方の端部（図の左）が被検者の口
に挿入される挿入端となり、他方の端部（図の右側）が
大気中への開放端となる。窓Ｗ１及びＷ２には、呼気ガ
ス中の水蒸気等による曇りを防止する防曇加工が施され
ている。窓Ｗ１の上方付近にはランプ等の光源１が配置
され、窓Ｗ１へ光を照射する。また、窓Ｗ２の下方付近
には、前述したサーモパイルから成る熱検出器２が配置
され、光源１から、窓Ｗ１及びＷ２を透過して照射され
る赤外線を検出する。また、熱検出器２の受光面には、
呼気ガス中の炭酸ガスにより吸収される波長（およそ
４．３μｍ）のフィルタＦが配置されている。

【００３６】３は、例えば定電流回路から成る光源駆動
部で、スイッチＳＷによりオン／オフされる。スイッチ
ＳＷは、例えばトランジスタ等の半導体スイッチで構成
され、後述する制御部６から出力される制御信号により
オフ／オン制御される。

【００３７】４は熱検出器２の検出信号を増幅する増幅
器（例えば対数増幅器）、５は増幅器４の出力をデジタ
ル信号に変換するアナログ−デジタル変換器である。上
述した制御部６は、例えばＣＰＵから成り、後述するＲ
ＯＭ９に記憶された炭酸ガス濃度の測定を行う制御プロ
グラムに基づき装置の制御を行う。

【００３８】７は、例えば複数の押しボタンより成る操
作部で、光源１のオン／オフの周期期間や熱検出器２の
出力の判定に対する設定値等のパラメータの設定、所要
データの設定等を行う。

【００３９】８はＲＡＭで、設定されたパラメータ、熱
検出器２の吸気時に検出される最大値、光源オフ時に算
定される基準値、測定された炭酸ガス濃度のデータ等を
一時的に記憶保持する。９はＲＯＭで、前述の本発明の
原理による熱検出器２の検出信号に対してドリフト補正
及び感度補正を行って炭酸ガス濃度の測定を自動的に行
う制御プログラムが予め記憶されている。

【００４０】１０は、例えば複数のＬＥＤ（発光ダイオ
ード）等の発光素子又はブザー等の音響素子から成る表
示部で、測定された炭酸ガス濃度を濃度変化に応じたバ
ーグラフ表示を行い、又はブザーにより濃度変化に応じ
た変調音を報知する。或いはＬＥＤ及びブザーを両方備
えることもできる。両者を装備することにより、視覚及
び聴覚いずれでも被検者の呼吸状態を監視することがで
きる。

【００４１】次に上述の構成において、図２のフローチ
ャートにより動作を説明する。測定開始時には電源スイ
ッチ（図示せず）投入と同時に光源１がオンとされる
（ステップＳ１）。被検者の口に挿入された通気管Ｔの
挿入端を介して出入する呼吸に伴う炭酸ガスの濃度変化
による透過光を熱検出器２で受光し、熱検出器２の検出
信号が大きくなった時点を吸気と認識し、検出信号から
現在の吸気時の熱検出器２の最大値を検出してＲＡＭ８
に記憶する（ステップＳ２）。最大値は、熱検出器２の
検出信号を、例えば時間軸で前後のデータの差分値を算
定することにより検出できる。

【００４２】次の吸気時の最大値を検出する前に、熱検
出器２の検出信号の最大値がステップ２で記憶した最大
値を越える場合、この記憶されている最大値を更新し
て、この最大値を越えた最大値をＲＡＭ８に記憶させる
（テップＳ３）。

【００４３】制御部６は、このようにして記憶した各最
大値を逐次時系列的に読み出し、前述したカルマンフィ
ルタによる処理を施して補正値を出力する。（ステップ
Ｓ４）。

【００４４】現在の最大値検出時点に続く熱検出器２の
検出信号とステップＳ４で求められた補正値との差を計
算して時系列的に変化する濃度信号を求める（ステップ
Ｓ５）。

【００４５】なお、通常の処理では、ステップＳ５から
次に説明するステップＳ６に移行する。一点鎖線で囲ん
だステップＳ２０及び２１については、後述する。

【００４６】次に、光源１を瞬時オフにし（ステップＳ
６）、熱検出器２の光源オフ時の最小値とオフ直前の吸
気時の最大値との差を求めて、炭酸ガス濃度が「０」で
且つその時点の最大受光量における基準値として記憶す
る（ステップＳ７）。この基準値と呼気時の濃度信号と
の比を算定して濃度信号の感度補正を行って補正された
濃度成分を求め（ステップＳ８）、この濃度成分に基づ
いて炭酸ガス濃度を算定し、表示装置１０に濃度データ
を送り表示する（ステップＳ９）。表示する際、表示装
置１０を従来のバーグラフ表示装置で構成した場合、炭
酸ガス濃度は、図８に示す炭酸ガス濃度波形に応じたバ
ーグラフの長さの変化として表示される。

【００４７】このようにして、上述した実施例は、カル
マンフィルタを導入して周囲温度の急激な変化に伴う熱
検出器２のドリフトに追随して検出信号を補正するドリ
フト補正を行い、且つ光源を瞬時にオフさせ、その時の
最小値と直前の吸気時の最大値との差を基準値とし、こ
の基準値と濃度信号の比による感度補正を行って濃度成
分を求めこの濃度成分に基いて炭酸ガス濃度を算定する
ようにしたので、正確で安定した炭酸ガス濃度を得るこ
とができる。

【００４８】上述した図２のフローチャートは、光源を
任意にオフ／オンさせているが、図５に示すように、光
源を呼吸周期より長い一定の周期Ｔでオフさせるように
してもよい。周期Ｔは、ＲＯＭ９に予め設定して記憶さ
せておくか、操作部７を介して設定するかのいずれでも
よい。周期Ｔを予め設定しておくことにより、自動的に
熱検出器２の検出信号の補正が可能となる。所定周期
は、例えば３０秒或いは１分毎等、周囲温度の状況に応
じて設定できる。

【００４９】また、図６に示すように、光源１のオフの
周期は、例えば複数の吸気毎或いは１呼吸（吸気及び呼
気）毎でもよい。呼吸数はＲＯＭ９に予め設定して記憶
させておくか、操作部７を介して設定するかいずれかを
とることができる。図５に示した一定周期で光源をオフ
にすると呼気時にオフとなることがあり、この時の検出
データは使用できなくなるが、吸気に同期させることに
より呼吸データが確実に補正され、測定がより安定にな
る。

【００５０】前述の図６に示す場合に、最大値検出後、
予め定めた一定時間後にオフにする。これは、吸気時の
検出信号から最大値を検出する場合、検出される前後の
検出信号の大きさから最大値を求めるようにしているの
で、最大値を確実に検出するために所定時間を設定す
る。

【００５１】また、図７に示すようにカルマンフィルタ
の出力である補正値の変動が所定範囲以上であるとき所
定範囲を越えた時点の補正値を感度補正基準値として記
憶する。そして感度補正基準値から所定範囲を越えた場
合に光源１をオフにすることもできる。前述した図２の
フローチャートにおいて、ステップＳ２０及びＳ２１を
付加することにより処理する。即ち、前述の図２のステ
ップＳ５でドリフト補正した補正値により濃度信号を求
める際、補正値が感度補正基準値から予め設定した所定
範囲、例えば４mmＨｇを越えたか否か判定し（ステップ
２０）、越えている場合は、次のステップＳ６（図２）
へ移行して光源１をオフする。この場合、光源オフ時点
の補正値を新たな感度補正基準値としてＲＡＭ８に記憶
（ステップＳ２１）し、ステップＳ２０へ戻る。また、
ステップＳ２０で、補正値が感度補正基準値を越えてい
ないと判定された場合にもステップＳ２０に戻り、感度
補正基準値の監視を行う。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の本発
明の炭酸ガス濃度測定装置によれば、サーモパイルから
成る熱検出器を用いることにより、従来の光検出器に必
要なチョッパ（光断続器）やこれを回転駆動するモータ
等の機構部品が不要となるので、装置の小形化が容易と
なり、堅牢性も向上すると共に安価に構成できる利点が
ある。

【００５３】また、ドリフト補正及び感度補正の両方を
行うことができるので、周囲温度の急激な変化に伴う検
出信号のドリフトや窓の曇り等による出力感度の変化に
対しても確実にしかも安定した炭酸ガス濃度の測定がで
きる。

【００５４】請求項２記載の本発明によれば、光源を所
定周期毎に自動的にオフ／オンさせることにより、周囲
温度の急激な変動に伴う出力のドリフトや窓の曇り等に
よる出力感度の変化を速やかに補正でき、安定した且つ
正確な炭酸ガス濃度の測定ができる。

【００５５】請求項３記載の本発明によれば、周囲温度
の変動や通気管の窓の曇り等に伴う熱検出器の感度変化
があっても確実に呼吸データが補正できる。

【００５６】請求項４記載の本発明によれば、カルマン
フィルタを用いてドリフトを補正するようにしたので、
変動の速いドリフトにも追随した補正ができ、周囲温度
の変化の激しい環境でも正確な炭酸ガス濃度の測定がで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の炭酸ガス濃度測定装置の構成を示すブ
ロック図である。

【図２】図１の実施例の処理動作を説明するフローチャ
ートである。

【図３】図１の実施例によるドリフト補正を行うカルマ
ンフィルタの出力を示す図である。

【図４】図１の実施例による感度補正を行う光源のオフ
を示す図である。

【図５】図１の実施例における光源を一定周期でオフさ
せる説明図である。

【図６】図１の実施例における光源を吸気毎にオフさせ
る説明図である。

【図７】図１の実施例における光源を感度補正基準値が
所定値以上変化した場合にオフさせる説明図である。

【図８】図１の実施例により得られる炭酸ガス濃度の波
形図である。

【図９】従来のドリフト補正装置を備えた炭酸ガス濃度
測定装置の構成図である。

【符号の説明】

１ 光源 ２ サーモパイル ３ 光源駆動部 ４ 増幅器 ５ アナログ／デジタル変換器 ６ 制御部 ７ 操作部 ８ ＲＡＭ ９ ＲＯＭ １０ 表示部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊東 正美 東京都新宿区西落合１丁目31番４号 日本 光電工業株式会社内 (72)発明者 井上 正行 東京都新宿区西落合１丁目31番４号 日本 光電工業株式会社内 (72)発明者 杉浦 正規 東京都新宿区西落合１丁目31番４号 日本 光電工業株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 呼吸ガスに赤外線を照射し、透過量に応
   じた信号を検出して炭酸ガス濃度を測定する炭酸ガス濃
   度測定装置において、 赤外線の透過量を検出する熱検出器と、 光源をオン／オフさせるスイッチ手段ＳＷと、 上記熱検出器の検出信号から、現在の吸気時の最大値を
   検出して記憶させ、次の吸気時の最大値検出前に上記検
   出信号の最大値が記憶された上記最大値を越えた場合、
   最大値を更新して記憶させ、記憶した最大値を時系列的
   に読み出してカルマンフィルタによる処理を施して補正
   値を出力し、前記補正値を検出信号との差を算定して時
   系列的に変化する濃度信号を求めるドリフト補正手段
   と、光源を瞬時オフさせてオフ時の上記検出信号の最小
   値を検出し、記憶されている上記最大値との差を算定し
   て炭酸ガス濃度「０」でその時点の最大受光量における
   基準値として記憶させ、該基準値と上記濃度信号の比を
   算定して該濃度信号の感度を補正して濃度成分を算定す
   る感度補正手段とを備え、該濃度成分に基づいて炭酸ガ
   ス濃度を求める制御手段と、 上記最大値及び上記基準値を記憶する記憶手段とを具備
   することを特徴とする炭酸ガス濃度測定装置。
2. 【請求項２】 光源を呼吸周期よりも長い所定周期でオ
   フにすることを特徴とする請求項１記載の炭酸ガス濃度
   測定装置。
3. 【請求項３】 光源を吸気に同期させてオフにすること
   を特徴とする請求項１記載の炭酸ガス濃度測定装置。
4. 【請求項４】 光源を補正値が所定範囲を越えた変化を
   した場合にオフにする請求項１記載の炭酸ガス濃度測定
   装置。