JPH08280812A

JPH08280812A - ガス試料の自動識別装置

Info

Publication number: JPH08280812A
Application number: JP8055705A
Authority: JP
Inventors: Russell John Fischer; ジョンフィッシャーラセッル; Patrick Francis Crane; フランシスクレインパトリック; Clement Lim Yu; リムユークレメント; Stephen Daniel Walker; ダニエルウォーカースティーヴン
Original assignee: Ohmeda Inc
Current assignee: Datex Ohmeda Inc
Priority date: 1995-03-13
Filing date: 1996-03-13
Publication date: 1996-10-29
Also published as: EP0732580A2; IL117432A0; US5920069A; CN1147633A; US5731581A; EP0732580A3

Abstract

(57)【要約】【課題】ガス試料中に含まれる検体及び該検体の濃度を
正確に識別するための新しい構成を使用する自動ガス試
料識別装置及び方法を提供する。【解決手段】予め定めた周波数帯域の少なくとも１本の
光ビームを、ガス試料チャンバ内に存在するガス試料に
通して伝達するガス試料識別装置。ガス試料中の種々の
薬剤の存在及び濃度が、ガス試料チャンバを通って伝達
された光ビームを検出器の配列に選択的に導くリニア可
変フィルタにより測定される。検出器の配列からの出力
信号が多変量統計プロセッサにより処理されて、ガス試
料中に含まれる１つ以上の薬剤の存在及び濃度の両方を
正確に識別する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス試料、例えば
麻酔を受けている患者（被麻酔患者）から得られる呼吸
ガス試料中に含まれる呼吸ガス及び麻酔ガスの成分及び
該成分の濃度を正確に識別するのに使用される装置に関
する。より詳しくは、本発明は、光源からの放射光線
を、屈折光路上で、選択されたデューティサイクルに従
って、試料ガスチャンバ及び基準ガスチャンバを介して
検出器へと伝達するスペクトルガス分析装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】医療用モニタリング機器の分野で問題と
なっていることは、安価で、簡単に使用でき、非常に正
確で、高速測定ができ且つ麻酔学の分野に導入される新
しい麻酔薬の測定にも適用できる、呼吸ガス試料中の麻
酔薬の濃度測定装置を作ることである。麻酔学の分野で
は、一般的に使用される麻酔薬として、亜酸化窒素（笑
気）、ハロタン、エンフルラン及びイソフルランの４種
類がある。既存の殆どの赤外線麻酔薬モニタリング装置
は、４つの波長の光で呼吸ガス試料の光学的透過性を測
定することにより作動する。得られた測定値は、ガス試
料中に含まれる４種類の麻酔薬のうちの１つの麻酔薬及
びその濃度を識別すべく、行列数学を用いて処理され
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】既存の赤外線麻酔薬モ
ニタリング装置は、一般に２つの機能、すなわち、呼吸
ガス試料中に存在する麻酔薬を識別する第１の機能、及
び呼吸ガス試料中の識別された麻酔薬の濃度を決定（測
定）する第２の機能を遂行する。これらの２つの機能
は、装置の別々の２組の回路又は共通組の回路により遂
行される。これらの装置は、該装置に使用されるスペク
トルフィルタの個数と、装置が識別すべく設計された麻
酔薬の種類数とが等しい決定形システム（ｄｅｔｅｒｍ
ｉｎｅｄｓｙｓｔｅｍｓ）である。スペクトルフィル
タを透過する波長の選択は、問題とする麻酔薬により強
く且つユニークに吸収される波長の使用を望む者により
決定される。ベールの法則（Ａ＝ＥＣＬ）は、呼吸ガス
試料により示される吸光度が、呼吸ガス試料中に含まれ
る麻酔薬の濃度と実質的にリニアに関連していることを
教示している。この式における符号Ｅ及びＬは定数であ
るから、麻酔薬の存在及び分圧は、波長特定吸光度の値
をモニタリングすることにより測定される。各麻酔薬が
唯一の選択波長でのみエネルギを吸収するならば、各麻
酔薬の濃度が当該一波長で測定される吸光度にリニアに
関係することから、分析作業は簡単である。しかしなが
ら、麻酔薬は化学的に同類であり且つ麻酔薬の吸光度ス
ペクトルは全体的にオーバーラップして、共直線性の変
化する度合いを呈する。この吸光度のユニークさが欠如
するため、呼吸ガス試料中に含まれる麻酔薬を識別し且
つ定量化するには、全ての選択波長で呼吸ガス試料の吸
光度を測定することが必要になる。

【０００４】既存の決定形赤外線麻酔薬モニタリング装
置の基本的制限は、呼吸ガス試料がアルコール及びメタ
ンのような共通汚染物質を含むときには、麻酔薬を正確
に識別すべくスペクトルの波長を充分に試験できないこ
とである（これらの汚染物質の吸光度スペクトルと麻酔
薬の吸光度スペクトルとがオーバーラップしてしまうか
らである）。この問題が生じる理由は、検体（麻酔薬プ
ラス汚染物質）の個数の方が麻酔薬モニタリング装置に
利用できるスペクトル測定値の個数より多くなってしま
い、麻酔薬モニタリング装置を不足決定形（ｕｎｄｅｒ
ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ）システムにするからである。ま
た、新しい麻酔薬が導入されると、麻酔薬モニタリング
装置が設計し直され、このため、多数の麻酔薬の組にも
係わらず不足決定形システムになる。また、従来技術の
麻酔薬モニタリング装置は、呼吸ガス試料中のＣＯ₂ガ
スの濃度を測定できない。ＣＯ₂ガスの測定を行なうに
は、別の装置が定型的に設ける。或る既存の麻酔薬モニ
タリング装置の他の基本的制限は、多数の薬剤をモニタ
リングするのに、多数の放射光源、多数の光学フィルタ
及び／又は多数の放射光線検出器を使用することに関す
る。このような装置における誤差の潜在的原因として、
光源強度すなわちスペクトル出力の変動、光源と検出器
との間の光学要素及び光路に関する変動、及び検出器の
応答変動がある。これらの変動の幾つかは多数のシステ
ム構成部品（例えば、多数の光源及び検出器）間の差
異、又は単一構成部品の経時性能変動によるものであ
り、他は大気温度の変化等の環境的要因によるものであ
る。潜在的誤差をもたらすこれらの原因を最小にするこ
とは、呼吸ガス及び麻酔ガスのモニタリングを含む多く
の適用においてきわめて重要であることが理解されよ
う。

【０００５】誤差原因を無くすことに加え、放射光線源
及び受光部品等の作動部品の個数を制限し、従って分析
器の設計を簡単化し、コスト、電力条件及び発熱を低減
させ且つ信頼性を高めることが望ましい。また、スペー
スが制限される多くの用途では、分析器のサイズを小形
化するのが好ましい。或る既存の麻酔薬モニタリング装
置の他の制限は、このような装置が効率の悪い光源を使
用する傾向にあることである。ガス試料中の多くの成分
を分析するため、ガス試料を通って伝達される光は多く
の波長で別々に分析される。いくつかの慣用的な装置
は、異なる波長透過特性をもつ光学帯域通過フィルタを
装置のビーム経路内に連続的に配置することにより、こ
のような多くの波長分析を行なう。他の慣用的な装置
は、互いに間隔を隔てた多数の検出器及びこれらに関連
するフィルタを使用し、これらは全て幅広ビーム領域内
に配置される。いずれにせよ、光源エネルギの大部分
は、ガス分析の目的には使用されない。この結果、この
ような装置は、光源エネルギの使用に関して効率が悪く
且つ必要以上の熱を発生させる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記問題は、ガス試料中
に含まれる検体及び該検体の濃度を正確に識別するため
の新しい構成を使用する本発明の自動ガス試料識別装置
及び方法により解決され且つ当該技術分野での技術的進
歩が達成される。本発明の装置の一用途は、呼吸ガス試
料中に含まれる麻酔薬並びに該麻酔薬の相対濃度を識別
することである。本発明の装置は、所定周波数帯域の少
なくとも１本の光ビームを、ガス試料チャンバに導かれ
る呼吸ガス試料に通して伝達する。この周波数帯域は、
関心をもつ全ての検体からのユニークなスペクトル符号
を含むように選択される。呼吸ガス試料中の二酸化炭素
（ＣＯ₂）及び麻酔薬の両者の存在及びこれらの濃度
は、光路（本発明の一実施例では、ガス試料チャンバを
通って光検出器の配列に伝達される光ビームの選択され
た波長成分（７〜１０ミクロン）を透過する可変フィル
タを有する）の使用により測定される。各光検出器は、
ガス試料チャンバを通って伝達される光ビームの狭い通
過帯域成分のみを受け入れる可変フィルタに関して位置
決めされる。プロセッサは光検出器の配列からの出力信
号を受け、且つ呼吸ガス試料中に含まれる１種類以上の
麻酔薬の存在及び濃度の両方を正確に識別する。

【０００７】本発明の装置は、麻酔薬とＣＯ₂とを同時
に測定する。ＣＯ₂信号は、可変フィルタに当接する別
のＣＯ₂フィルタの下に位置する専用検出器（単一又は
複数）により発生される。この専用検出器はリニア可変
フィルタをサービスする検出器から光学的に分離されて
いるけれども、単一検出器配列の一部に留めることがで
きる。２つのフィルタの使用とは別の構成は、３〜５ミ
クロンのような単一帯域に跨がるＣＯ₂及び麻酔薬の選
択波長成分を使用することである。プロセッサは多変量
統計学的技法を用いて、多数の麻酔薬間の差異を正確に
区別する。より詳しくは、本発明の麻酔薬モニタリング
装置は、計算方法として部分最小２乗法を使用する。こ
の方法は、各検体の回帰係数及び予測濃度を互いに独立
して計算できる点で、他の計算技法より優れている。ま
た、部分最小２乗技法は、非直線性が存在する場合の検
体濃度の予測に良く適している。部分最小２乗法は、
「過大決定形（ｏｖｅｒｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ）」シス
テムであるガス試料識別システムで使用され、有効（高
Ｓ／Ｎ比）情報を得るべくスペクトル的にリッチな領域
に調整された可変フィルタの使用により各サンプリング
期間中に過度のスペクトル情報を与える。過大決定形シ
ステム（検体より多くの波長を試験するシステム）は、
より多くのスペクトル情報を入手でき且つ化学的に同類
の検体の吸光度スペクトル間の微妙な差異を、決定形シ
ステムより良く分解できる。過大決定形システムは、麻
酔薬のスペクトル符号の単一のユニークな特徴を追求す
るのではなく、麻酔薬のユニークなスペクトル符号から
得られるスペクトル測定パターンを処理する。この麻酔
薬モニタリング装置は、関心のある全スペクトルを同期
的に獲得し、これにより、呼吸ガス試料中に含まれる麻
酔薬のより迅速且つ正確な認識及び定量化が行なえる。

【０００８】麻酔薬及び麻酔薬の組合せの学習組（ｔｒ
ａｉｎｉｎｇｓｅｔ）は、自動ガス試料識別装置に供
給されて、特定麻酔薬又は麻酔薬の組合せについての光
検出器からの出力信号の組合せを表示するデータを発生
する。プロセッサはこのデータを使用して、連続的測定
に使用されるキャリブレーション組を作り、この測定値
とキャリブレーション組とを比較することにより呼吸ガ
ス試料中に存在する麻酔薬及び該麻酔薬の濃度を識別す
る。プロセッサは、新しいキャリブレーション組を与え
ることにより新しい入力に適合でき且つこれにより装置
の改良を必要とすることなく新しい麻酔薬及び麻酔薬の
濃度をカバーすべくその知識を補外（ｅｘｔｒａｐｏｌ
ａｔｅ）することができる。注目する麻酔薬は選択され
た波長範囲で強い吸光度を有し且つ新しい麻酔薬もこの
範囲内で強い吸光度を有する傾向がある。上記特徴は、
収束する放射ビームを、試料チャンバの光源側から試料
チャンバを通して直接検出器に衝突するように伝達する
装置構成を用いて有効に実施でき、これにより検出器側
の収集光学要素の必要性を低減又は省略できる。このよ
うな装置は、試料チャンバの一方の側に設けられた放射
光源と、試料チャンバの反対側に設けられた放射光検出
器と、試料チャンバの光源側に設けられた収集光学要素
であって、光源からの放射光を収集し、試料チャンバを
通って検出器に指向される収束ビームを形成する収束光
学要素とを有している。前述のような多成分分析又は多
色分析ができるようにするには、検出器と組み合わせて
フィルタ（好ましくは可変フィルタ）を使用できる。こ
のようにすれば、反対側に配置された光源からの放射光
が試料チャンバを出るときに、フィルタ及び検出器によ
り受け止められ、これにより、検出器側の構成部品及び
スペース的条件が軽減され且つ下流側の光学的損失が低
減される。

【０００９】一実施例では、単一放射光源から単一放射
光検出器に至る２つの光路が設けられる。一方の光路
は、分析すべきガスを含む試料チャンバを通る。他の光
路により伝達される放射光は基準光として使用され、且
つ真空引きされ且つ大気に露出されているか既知のガス
成分をもつ試料が入れられたチャンバに通される。光源
から基準光路を経て検出器へと伝達された放射光は、分
析中のガス成分を正確に測定するのに使用する貴重な光
学性能情報を与える。光源はガスチャンバから上流側に
配置され且つ感熱光学要素、検出器要素及びガス試料か
ら熱的に遮断して、熱による好ましくない光分散を低減
させるのが好ましい。好ましい装置は更に光学チョッパ
を使用し、単一光源からの放射光を、選択されたデュー
ティサイクルに従って２つの光路を介して選択的に伝達
できるようになっている。各光路は、光源からの放射光
を受けるレンズ又は鏡のような光学要素により一部が形
成されている。光学チョッパは、放射光が通り得る少な
くとも１つの開口を備えた可動放射光マスクを有してい
る。各光路は、光源に対して少なくとも約９０°の間隔
を隔てるように配置されたそれぞれの光学要素を有して
いる。それぞれの光学要素及び光源は約１８０°隔たっ
ている（すなわち、共直線上にある）のがより好まし
い。また、マスクは、光源の回りに配置された回転可能
なシリンダの形態にするのが好ましい。シリンダは、光
学的マスキングに加え、一定度合いの断熱効果を与え
る。所望のサンプリング速度すなわちデューティサイク
ルを達成するように、チョッパの作動は形成のサイクル
と整合させることができる。

【００１０】本発明の好ましい装置はまた、新規な赤外
線（ＩＲ）光源を使用している。ＩＲ光源は、長いエミ
ッタプレートと熱接触する電気抵抗ヒータ要素を備えて
いる。好ましくは、エミッタプレートは実質的に平らな
エミッタ面を有し、より好ましくは、２つの光路を照射
する互いに反対方向を向いた実質的に平らな２つのエミ
ッタ面を有している。一実施例では、エミッタ面は少な
くとも約３ｍｍの幅と、少なくとも約１２ｍｍの長さと
を有している。エミッタは黒窒化ケイ素で構成できる。
ヒータ要素は１００Ｖｒｍｓで電力を供給する外部電
源に相互接続できるようになっている。ＩＲ光源は、好
ましくは、少なくとも約８００〜９００℃の温度で作動
し且つ４〜１２ミクロン（より好ましくは７〜１０ミク
ロン）の波長領域内の放射光を含む黒体放射光を発生す
る。より好ましくは、ＩＲ光源は少なくとも約１２００
℃の温度で作動する。以下に詳述するシステムにおい
て、好ましい温度範囲での作動により、高Ｓ／Ｎ比をも
つ高精度の分析が行なえることが判明している。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は、自動ガス試料識別装置の
全体的システム構成をブロック図の形態で示し、一方、
図２はこの装置の実施例の詳細を示すものである。この
ガス試料識別装置１は、ガスチャンバ２０に通されるガ
ス試料中に含まれる検体の存在の検出と、検体濃度の測
定とを行なう機能を有する。本発明の好ましい実施例と
して本願明細書で説明する麻酔薬モニタリングシステム
装置は本発明の概念の一用途を代表し、且つこのガス試
料識別装置１の全体的構成は、ガス試料中に１つ以上の
検体が含まれ且つこれらの検体の存在及び濃度を正確に
測定しなければならない他の用途にも等しく適用され
る。基本システム構成図１には、光源１０と、鏡１３〜１６と、ガスチャンバ
２０と、検出器回路３０と、計算回路４０とからなるガ
ス試料識別装置１が示されている。作動に際し、ガス試
料はガスチャンバ２０に通され、同時に、光源１０によ
り発生される少なくとも１本の光ビームがガスチャンバ
２０を通って伝達される。ガス試料は、該ガス試料中に
含まれる成分の種類及び濃度により決定される光伝達特
性を有している。従って、ガスチャンバ２０を通る光ビ
ームは、検出器回路３０に含まれる種々のフィルタ要素
及び検出器要素により光学的に処理され、ガス試料中に
含まれる成分並びに該成分の相対濃度を正確に識別すべ
く、計算回路４０に使用できる電気信号を発生する。こ
の装置を麻酔薬モニタリングに適用するに際し、被麻酔
患者から得られる呼吸ガスがガスチャンバ２０に通さ
れ、二酸化炭素（ＣＯ₂）の存在及び濃度並びに患者の
呼吸ガス中の１つ以上の麻酔薬の存在及び濃度を識別す
る。これらの測定は、患者への危害を避けるため、使用
時における麻酔薬の識別及び該麻酔薬の濃度の識別は非
常に正確でなくてはならない。

【００１２】麻酔学の分野では、一般に４つの麻酔薬、
すなわち亜酸化窒素（笑気）、ハロタン、エンフルラン
及びイソフルランが使用されている。また、新しい麻酔
薬として、デスフルラン及びセボフルランが導入されて
いる。従って、検出器回路３０及び計算回路４０は、種
々の麻酔薬と、種々の濃度で使用される麻酔薬の組合せ
とを区別するため、ガス試料中の光学的透過率の微妙な
差異を測定できなくてはならない。ガス試料識別装置のハウジング図２は、ガス試料識別装置１の一部を更に詳細に示す。
一般に、ガス試料識別装置１は、周囲の環境からガス試
料識別装置１の要素を保護する包囲体を形成すべく機能
するハウジング２０１内に配置される。ハウジング２０
１は、ガス放出が低レベルであり且つ広い温度範囲に亘
る寸法的安定性が得られるアルミニウムのような材料か
ら製造される。また、ハウジング２０１は、ガス試料識
別装置１の種々の要素が固定され且つ位置決めされる剛
性基板としても機能する。ガス試料識別装置１の図２の
平面図は、ハウジング２０１のカバー板を取り外したと
ころを示すものである。ハウジング２０１は、２つのセ
クション２１１、２１２に区分される。第１セクション
２１１は光学要素１１〜１６及びガスチャンバ２０を収
容し、一方、第２セクション２１２は光検出器３０及び
少なくとも幾つかの計算回路４０を収容する。隔壁２１
３は、第１セクション２１１と第２セクション２１２と
の共通壁を形成し且つ第１セクション２１１から第２セ
クション２１２への迷光の伝達を制限するバリヤを形成
する機能を有する。光源図５及び図６は、このガス試料識別装置１に使用される
光源１０の２つの側面図である。光源１０は、図２のハ
ウジング２０１内に取り付けられる赤外光の「黒体（ｂ
ｌａｃｋｂｏｄｙ）」源１１からなる。赤外光源１１は
ドラム形チョッパ４１２により包囲され、該チョッパ４
１２は、ハウジング２０１のカバー板２０２に取り付け
られ且つ所望の波長帯域の光ビームを発生する。赤外光
源１１は、該光源１１から反対方向に伝達される２つの
光ビームを作るべく１８０°反対方向を向いた２つの平
らな放射面を備えた無特徴のい「バー」状要素である。
光源１１の像（イメージ）は、無特徴の平らな光源の使
用によりガスチャンバ２０に適用される光ビームの均一
性が最高になるように、鏡１３〜１６によりガスチャン
バ２０に伝達される。

【００１３】例示の光源１１は、関心をもつ少なくとも
１つの呼吸／麻酔成分の固有吸収帯域を含む光を伝達す
る。ＩＲ波長、可視波長及び紫外波長範囲を含む種々の
波長すなわちスペクトルを使用できるけれども、例示の
光源１２は、幾つかの呼吸／麻酔成分の強い吸収帯域を
含む４〜１２ミクロン（より詳しくは、７〜１０ミクロ
ン）の波長範囲の光を伝達する多色黒体ＩＲ源（ｐｏｌ
ｙｃｈｒｏｍａｔｉｃｂｌａｃｋｂｏｄｙＩＲｓｏ
ｕｒｃｅ）である。図１１及び図１２に示すように、光
源１１は、実質的に均質な長いストリップの形態に構成
されている。後述のように、例示システムの検出器は、
検出器要素の長い柱状配列（例えば、１×Ｎ配列）から
なる。この検出器配列は、検出器配列要素が所望のスペ
クトル範囲にまたがる多くの波長又は波長帯域の強度検
出を行なえるように、可変フィルタに関連して使用され
る。例示の結像光学要素と組み合わされる長い均質光源
１１は、高性能の多色分析を行なうための検出器配列の
完全で、実質的に均一な強い照射を可能にする。光源１
１は、エミッタプレート１２４、１２６の間にサンドイ
ッチされたヒータ要素１２２を有している。ヒータ要素
１２２（任意の適当な抵抗要素で構成できる）は、基板
として機能するいずれか一方のエミッタプレート１２４
又は１２６に取り付けるのが好ましい。例示のエミッタ
プレート１２４、１２６は黒窒化ケイ素から作られ且つ
約１２ｍｍの長さ及び約３〜３．５ｍｍの幅を有してい
る。例示の加熱要素のリード線は、直接窒化ケイ素基板
１２４又は１２６を介して電源に接続される。所望の照
度を得るには、光源は少なくとも８００〜９００℃（よ
り好ましくは９００℃以上）の温度で作動するのが好ま
しい。例示の光源１２は１００Ｖ実効値電源１２８によ
り給電され、約１２００℃の温度に達する。この好まし
い範囲での作動は、例示の高周波チョップ形光路装置１
に関して優れたＳ／Ｎ比及び全体的性能が得られること
が判明している。

【００１４】チョッパ１２は軸を介してチョッパドラム
４１２に取り付けられたモータ４１１を有し、チョッパ
ドラム４１２には少なくとも１つの孔４１３が形成され
ている。チョッパドラム４１２が回転すると、赤外光源
１１から出る２本の光ビームが孔４１３（該孔４１３は
球面鏡１３、１４のうちの対応する球面鏡に光ビームを
通す）により交互に伝達される。孔４１３は、角が丸め
られた実質的に矩形の形状を有する。孔４１３のサイズ
及び形状は、チョッパドラム４１２の回転サイクル時間
の２５％の長さの間ガス試料チャンバ２２ａが照射さ
れ、次にサイクル時間の２５％の長さの暗時間が続き、
サイクル時間の２５％の長さの間基準チャンバ２２ｂを
照射し、次にサイクル時間の２５％の間暗時間が続くよ
うに定められる。球面鏡１３、１４は、チョッパドラム
４１２から受けた光ビームを、それぞれ平面鏡１５、１
６に合焦させる。平面鏡１５、１６は、狭い分散角の光
ビームを作り、該光ビームは、それぞれ、ガスチャンバ
２０のガス試料チャンバ２２ａ及び基準チャンバ２２ｂ
に供給される。この構成により、チャンバ２２ａ、２２
ｂへの光ビームの入射角を小さな値に維持できる。鏡１
３〜１６は、研摩アルミニウムのような熱的に安定した
高反射材料から作られる。これらの鏡は、赤外線波長を
反射し且つこれらの整合を維持しなければならず、この
条件は、鏡が同じ材料から製造され、これによりファク
タとしての不整合温度特性がなくなるという事実により
簡単化される。

【００１５】球面鏡１３、１４、平面鏡１５、１６及び
ガスチャンバ２０のこの幾何学的構成は、検出器回路３
０へのビームの入射角がほぼ垂直となる光路を形成す
る。可変フィルタを含む検出器回路３０の作動を高める
には、入射角は垂直から、３０〜３５°より非常に小さ
くするのが好ましい（例えば、この角度は、ビームを、
平面鏡１５、１６を介在させることなく球面鏡１３、１
６から検出器回路３０へと直接反射させることにより得
られるであろう）。スペクトルのスミアリング（不鮮明
化）を低減させるには、垂直から約１５°より小さくす
るのがより好ましい。例示の実施例では、限界入射角
は、垂直から約１５°（例えば、検出器配列の中央に位
置する画素については約１０°、フィルタ仕様内の全て
の外側画素については約１４°）より小さい。麻酔薬検出器−オプチカルプロ図７及び図８は、ガスチャンバ２０のそれぞれ正面図及
び平面図であり、図９は分解図である。ガスチャンバ
は、互いに同一平面に並べて配置されたガス試料チャン
バ２２ａ及び基準チャンバ２２ｂからなる。ガスチャン
バ２０はフレーム２０ａを有し、該フレームには、０〜
１２ミクロンの範囲内の波長のみの光を両セクション２
２ａ、２２ｂに導くフッ化バリウム窓２０ｂが取り付け
られる。また、窓２０ｂとは反対側で、フレーム２０ａ
にはフッ化バリウム窓２０ｃが取り付けられる。フレー
ム２０ａと、窓２０ｂ、２０ｃとの組合せにより、シー
ルされた基準チャンバ２２ｂが創成され、該基準チャン
バ２２ｂは大気圧及びハウジング２０１の大気圧内部に
開口するポートを備えている。基準チャンバ２２ｂは、
真空引きされるか、ガス試料チャンバ２２ａが関心をも
つ波長では吸収しない選択ガスを収容することができ
る。光源１０から出る２本の同一光ビームは、ガス試料
識別装置１を通る同一光学経路を横切る。光路における
唯一の差異は、基準チャンバ２２ｂは呼吸ガス試料を収
容していないけれども、ガス試料チャンバ２２ａは呼吸
ガスを収容していることである。基準チャンバ２２ｂを
横切る光ビームの光強度を測定することにより、装置
は、選択された波長での吸収値についてのベースライン
基準を確立できる。なぜならば、呼吸ガス試料が存在す
るか否かの点を除き、両光路は同一だからである。ガス
試料チャンバ２２ａ内に存在する呼吸ガス試料の濃度
は、ガス試料チャンバ２２ａを通過した光ビームの強度
のｌｏｇに対する基準チャンバ２２ｂを通過した光ビー
ムの強度のｌｏｇの比を計算することにより決定され
る。

【００１６】フレーム２０ａと、窓２０ｂ、２０ｃとの
組合せは、また、一端に入口ポート２１ａ及び出口ポー
ト２１ｂを備えた密封ガス試料チャンバ２２ａを創成す
る。図７及び図８に最も明瞭に示すように、患者からの
呼吸ガスは、入口ポート２１ａを通ってガス試料チャン
バ２２ａに入り、窓２０ｂに隣接するガス試料チャンバ
２２ａの長さに沿って通過し、次に、窓２０ｃに沿って
流れ、出口ポート２１ｂから出る。すなわち、窓２０ｂ
は入口チャンネル２２０の一壁を形成し且つ窓２０ｃは
出口チャンネル２２２の一壁を形成するため、呼吸ガス
試料は、図８に概略的に示すようにガス試料チャンバ２
２ａを通って循環される。ガス入口チャンネル２２０及
びガス出口チャンネル２２２は、これらの長さに沿う実
質的に一定の断面積を形成し且つ両チャンネルがガス試
料チャンバ２２ａに入るときに最終の平らなファン状孔
まで徐々に形状を変化させ、これにより窓２０ｂの全幅
に沿ってガス試料を均一に拡散させる。この点に関し、
チャンネル２２０、２２２は、上方から見たときに細く
なっており（図８）、且つ側方から見たときに拡がって
いて（図７）、チャンバ２２ａの入口ポート及び出口ポ
ートにおいてガスの細い後流（ｓｌｉｐｓｔｒｅａｍ）
を形成する。このようにして徐々にガスを形成すること
により、最小の混合でより良い層流及びより均一な拡散
が達成され、これにより精度が向上する。或いは、入口
ガスは、窓２０ｂに対して垂直方向を向くように入口チ
ューブ２１ａを配置することにより拡散できる。ガス試
料は、光源１０により発生される２つの同一光ビームの
うちの一方の光ビームによりガス試料チャンバ２２ａの
全長に沿って照射される。

【００１７】ガス試料識別装置１の光学要素の構成の決
定に際し、使用される光のスペクトルの内容及び個々の
画素のスペクトル分解能が主要設計事項であることに留
意することが重要である。使用される光の波長は、目標
検体の幾つかのユニークな吸収パターンを含むと同時に
汚染物質が低吸収性をもつ範囲をカバーすることが好ま
しい。検出器の個数は、関心のある成分の組をユニーク
に識別するのに必要なスペクトル測定値の個数の関数で
ある。ガス試料の別のスペクトル特徴を得ることによっ
て分析能力が高められるけれども、単一の呼吸ガス試料
から全吸収スペクトルが同時に収集されるため、検出器
の個数は、個々の検出器の増大したＳ／Ｎ比の関数でも
ある。また、スペクトル試料の個数が多ければ多いほ
ど、ガス試料チャンバ２２ａのサイズ（リニア可変フィ
ルタのスパン）が大きくなり且つガス試料チャンバ２２
ａを通るガスの移動の遅延により応答時間が遅延する。
ガス試料チャンバ２２ａの通路長さは、測定される成分
の関数として選択される。通路長さは、光吸収成分が強
度の測定可能な変化を充分に引き起こすことができるけ
れども、吸収性の大きな成分が、選択された波長で実質
的に全ての入射光を吸収することがない長さにすべきで
ある。スペクトル分解能に関しては、画像帯域幅は、リ
ニア可変フィルタ、画像幅、フィルタへの検出器の近
接、及び検出器への光の入射角の設計により定められ
る。この用途のために選択される画像帯域幅は、中心が
合わされた波長の０．６９％である。高スペクトル分解
能を維持するには、ベールの法則からの偏差を最小にし
且つ関心のある成分の識別可能なスペクトル的特徴を保
持することが重要である。スペクトル分解能は画像幅を
狭めることにより増大されるけれども、これにより、各
検出器に対する入射光は減少し且つＳ／Ｎ比も低下す
る。検出器図３及び図４は、光検出器装置３０のそれぞれ分解側面
図及び側面図である。光検出器装置３０はセラミックパ
ッケージ３１を有し、該セラミックパッケージ３１内に
は多数の要素が取り付けられる。オプチカルグレードの
ゲルマニウムから製造される閉鎖フィルタ３２は、パッ
ケージを密封し且つ４〜１２ミクロンの波長の光を透過
する。閉鎖フィルタ３２の下には２つのフィルタ要素、
すなわちＣＯ₂フィルタ３４と、該ＣＯ₂フィルタ３４
に当接される可変フィルタ３５とが取り付けられる。Ｃ
Ｏ₂フィルタ３４はオプチカルグレードのサファイヤか
ら製造され且つ約４．２６ミクロンの波長（この波長
は、ＣＯ₂の吸収スペクトルを表す）に中心が合わされ
た狭い帯域の光を透過する。可変フィルタ３５は、７〜
１０ミクロンの波長範囲内の空間的に変化するフィルタ
特性を創出する構造からなる。従って、可変フィルタ３
５の後ろに配置される各検出器の物理的位置が、検出器
により検出される周波数帯域の選択された通過帯域成分
を決定する。本願に開示する好ましい実施例では、実質
的にリニアに変化するフィルタ特性が選択され、関心の
ある通過帯域での測定を行なう。これは多数の方法で行
なうことができ、好ましくは、透明基板上に選択的に蒸
着される高／低屈折率ＮＯ交互層からなるウェッジフィ
ルタを用いて行なう。これらの層の厚さは、正確に制御
された可変特性をもつ２次元境界フィルタを創出すべく
制御された方法でテーパ状に形成される。別の構成とし
て、リニア配列に構成された複数の帯域通過フィルタを
用いることができ、この好ましい実施例では、リニア可
変フィルタ３５の長さに沿う位置の関数として、リニア
可変フィルタ３５の一端が、７．２ミクロンの波長から
の光を、９．８ミクロンの波長までの光を透過するリニ
ア可変フィルタ３５の他端に導く。可変フィルタ３５
は、光の波長が特定位置における可変フィルタ３５のフ
ィルタ特性と一致する場合にのみ、光がガス試料チャン
バ２２ａを出ることを許容する。かくして、可変フィル
タ３５の長さに沿う種々の位置に検出器３３ｌ〜３３ｎ
を配置することにより、選択された波長にほぼ中心が合
わされた光の狭い通過帯域が検出される（本願では、単
に「波長」と呼ぶ）。各検出器の位置はガス試料チャン
バ２２ａから受ける光の波長を定める。検出される光の
波長の数は、単に、リニア可変フィルタ３５の長さに沿
って配置される光検出器３３ｌ〜３３ｎの個数の関数で
ある。光の付加通過帯域を検出するのに必要なことは、
単に、光の所望波長に一致する位置に別の検出器３３^*
を付加することである。要素のこの構成により、装置の
複雑さを最小にでき且つ比較的簡単に付加及び変更を行
なうことができる。検出器３３ｌ〜３３ｎにより作られ
る信号は信号リード線５２に出力され、後述するよう
に、種々のガス試料の存在及び濃度の両方を識別すべく
更に処理される。

【００１８】ＣＯ₂フィルタ３２及びリニア可変フィル
タ３５の下に取り付けられる検出器要素３３^*の配列
は、該配列における各検出器要素３３^*への入射光の強
度に比例する大きさの信号を発生すべく機能する。配列
における各検出器３３^*への入射光は、それぞれ各１つ
のＣＯ₂フィルタ３２及びリニア可変フィルタ３５の下
の検出器３３^*の位置の関数である。光検出器装置３０
には、光学的な前置増幅器回路３６も含まれ、該前置増
幅器回路３６は、検出器３３^*により発生された信号
を、リード線５２を介して計算回路４０に伝達できるよ
うにコンディショニングする機能を有する。データ変換装置各光検出器３０^*から出力されるアナログ信号は、リー
ド線５２を介して、計算回路４０の一部であるデータ変
換装置に供給され、該データ変換装置は、光検出器３０
^*から出力される（且つ前置増幅器回路３４によりコン
ディショニングされる）アナログ測定値を、計算回路４
０で使用できるデジタル値に変換してその決定を行な
う。特に図１０には一般的なデータ変換装置の全体的構
成が示されており、ここでは、光検出器３０^*の出力
が、更に処理するのに充分な大きさの信号を作るための
所定のゲイン特性をもつ増幅器４２に供給される。各検
出器３３^*からの増幅器出力はプロセッサ４６の制御下
でＡ／Ｄ変換器回路４４に供給され、該Ａ／Ｄ変換器回
路４４は、アナログ増幅された大きさを、対応する光検
出器要素３３^*が受けた光ビームの強度を表示するデジ
タル表示に変換する。次に、Ａ／Ｄ変換器４４により作
られたデジタルデータが入力レジスタ４５にロードさ
れ、ここで、デジタルデータはプロセッサ４８により使
用されて、受けた光ビームの大きさを表すデジタル値を
作る。次に、これらの計算されたデジタル値が、計算回
路４０の付加回路に伝達するための出力レジスタ４７に
ロードされ、分析機能を完了する。検出器の試料処理の考察ベールの法則から、ガス試料中に含まれる成分の吸収
は、ガス試料の照射に使用される光の選択された波長で
の成分の吸光係数と、ガス試料中の成分の濃度と、光が
ガス試料を通る経路の長さとの積であることが良く知ら
れている。ガス試料中の各成分は、波長の関数としてユ
ニークな吸光パターンを有し、これはその吸収スペクト
ルと呼ばれる。成分の吸収はベールの法則に従うので、
リニア分析技術をガス試料中に含まれる種々の成分の濃
度の識別及び決定に使用できる。ガス試料中にＮ種の成
分のうちの何らかの成分が存在することをユニークに決
定するのに、明確な波長（スペクトル吸収のピーク）で
吸収されるＮ種の各成分（Ｎ種のみのスペクトル成分）
が必要になる。しかしながら、スペクトル吸収ピークは
種々の関連成分間で幾分オーバーラップしており、更
に、成分の吸収スペクトルは比較的明白である。かくし
て、Ｎ個のスペクトル測定値より大きい測定値を用いて
ガス試料をサンプリングすることにより、ガス試料中に
含まれる成分並びに該成分の濃度の正確な識別を確保す
るのに充分な分析データを得ることができる。ガス試料
識別装置１において、採取されるスペクトル試料は、ガ
ス試料中に含まれる成分並びに該成分の濃度を識別すべ
く、計算回路４０により使用される。計算回路４０は、
多数の麻酔薬を正確に区別するため、多変量統計技法を
使用する。より詳しくは、麻酔薬モニタリング装置１
は、計算方法として、部分最小２乗法を使用する。この
方法は、他の計算技法に比べ、各検体についての回帰係
数及び予測濃度を互いに独立的に計算できるという長所
を有する。また、部分最小２乗法は、検体濃度の決定
（これはシステムにより行なわれる２つの測定のうちの
１つである）における誤差を最小にする。また、部分最
小２乗法は、成分の吸収スペクトルの学習が可能であ
る。成分の吸収符号（ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｓｉｇｎａ
ｔｕｒｅ）のパターンを学習するのに、キャリブレーシ
ョン中にリニア分析技法が使用される。種々の濃度での
麻酔薬の１つのトレーニング組は、キャリブレーション
プロセスの一部として自動ガス試料識別装置に取り入れ
られる。次に、これらの成分のための予測可能な分析モ
デルが作られ、ガス試料中にどのような成分の組合せ及
び成分濃度が含まれていても、計算回路４０が学習組を
補外できるようにする。部分最小２乗スペクトル分析法部分最小２乗モデリングは、データの定量分析に使用さ
れる多変量統計ツールである。この方法はフルスペクト
ル法にすることができ、フルスペクトル法は信号平均化
の長所を有する。ガス試料の測定された吸光度と成分濃
度との間には実質的にリニアな関係があるため、キャリ
ブレーション試料の学習組から吸光度スペクトルと成分
濃度との間の関係を決定するのにキャリブレーションス
テップが使用される。キャリブレーションステップの次
には予測ステップが続き、該予測ステップでは、キャリ
ブレーションの結果を使用して、ガスサンプリングチャ
ンバ２０内に存在する「未知」の試料の成分濃度の予測
すなわち見積りを行なう。また、これらの作動ステップ
は、古典的な最小２乗法及び重リニア回帰法等の他の多
変量統計ツールにも使用される。古典的な最小２乗法の
主要な欠点は、関心のあるスペクトル領域におけるあら
ゆる妨害化学成分を知り且つキャリブレーションに含め
る必要があることである。重リニア回帰法の主要な欠点
は、分析を小さな周波数に制限しなければならないこと
である。これは、周波数がキャリブレーション混合によ
り制限され、且つ周波数の増大が実際的でないほど大き
いキャリブレーション組をもたらすことによる。また、
重リニア回帰法には測定ノイズが含まれるため、予測精
度は、通常、部分最小２乗モデルより悪くなる。部分最
小２乗プロセスは、後述のように、データの減少のため
測定ノイズが大幅に低下する。部分最小２乗プロセス
は、他の計算技法と比べ、各検体についての回帰係数及
び予測濃度を互いに独立して計算できる点で優れてい
る。また、部分最小２乗技法は、非線型性の存在下で検
体濃度を予測するのに非常に適している。

【００１９】部分最小２乗プロセッサ４８の一実施例で
は、部分最小２乗分析は、行列式、すなわちｃ＝Ａｂ＋ｅで定義される逆リニアモデルとなる。ここで、符号Ａは
一連のキャリブレーション試料についての機器の応答行
列（例えば、スペクトルの収集のようなもの）、符号ｃ
は全てのキャリブレーション試料について関心のある麻
酔薬の濃度をもつベクトル（ここで、モデルは一度に１
つの検体について構成される）、符号ｂはモデルパラメ
ータを含む回帰ベクトル、符号ｅは濃度残差（ｃｏｎｃ
ｅｎｔｒａｔｉｏｎｒｅｓｉｄｕａｌｓ）のベクトル
である。部分最小２乗法による分析は、一般逆行列の見
積りを計算することにより回帰ベクトル〔ｂ〕を次のよ
うに見積もる。〔ｂ〕＝Ａ⁺ｃ部分最小２乗法よる分析における一般逆行列の見積り
は、３ステップ手順である。最初に、応答行列Ａが次の
ように２つの行列に分解される。Ａ＝Ｔｐ^T ここで、Ｔ行列の列は直交する。Ｔ行列及びＰ行列は、
一般に、それぞれ、スコアマトリックス（ｓｃｏｒｅｓ
ｍａｔｒｉｘ）及びローディングマトリックス（ｌｏ
ａｄｉｎｇｓｍａｔｒｉｘ）と呼ばれる。ローディン
グマトリックスＰは、次のように更に２つの行列に分解
される。

【００２０】Ｐ＝ＳＶ^T ここで、Ｖ行列の列は直交し、Ｓは双直交行列（ｂｉｄ
ｉａｇｏｎａｌｍａｔｒｉｘ）である。従って、応答
行列Ａは、最終的に次のように３つの行列に分解され
る。Ａ＝ＴＳＶ^T 次に、行列の打切りによる低次元近似がなされ、これに
より、あらゆる関連情報が保持されると同時に、ノイズ
が濾過除去される。最後に、この近似の一般逆行列が次
のようにして計算される。

【００２１】

【数１】

【００２２】ここで、この行列に付した上バーは、行列
が最適疑似ランク（ｏｐｔｉｍａｌｐｓｅｕｄｏ−ｒａ
ｎｋ）に打ち切られたことを示す。疑似ランクは、打切
り行列の列の数と一致する。疑似ランクの選択は、モデ
ルのノイズが最小になり且つモデルの予測能力が最適化
されるようにすることが重要である。キャリブレーショ
ンステップの間に、ひとたびＡの一般逆行列が計算され
ると、回帰ベクトルｂが見積もられ且つモデルが得られ
る。ひとたびモデルが構成されると、このモデルは将来
の予測に使用される。従って、未知の呼吸ガス試料にお
ける関心のある検体の濃度は次式により見積もられる。〔ｃ_un〕＝ａ_un ^T〔ｂ〕ここで、ｃ_unは、未知の試料「ｕｎ」における関心のあ
る検体の濃度の見積り、ａ_unは未知の試料について測定
した器具の応答である。かくして、ひとたび適当な学習
組を用いてガス試料識別装置１を初期化したならば、計
算回路４０の部分最小２乗法による処理システム４８に
与えられるデータが上記関係を用いて処理される。この
処理の結果、ガス試料チャンバ２２ａ内に存在するガス
試料中に含まれる特定成分が識別され且つ特定成分の濃
度が決定される。この計算の結果は、英数字読出し等の
人が読み得る形態で、決定された成分及びその濃度の識
別を表すディスプレイ装置４９を介してユーザに表示さ
れる。表示される結果の精度は、システム並びに該シス
テムに存在する非線型性の度合いを初期化するのに使用
されるキャリブレーション試料の組からのガス試料の発
散の関数である。

【００２３】以上、本発明の特定実施例について説明し
たが、当業者ならば、特許請求の範囲の記載に含まれる
本発明の他の実施例を設計できるであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の自動ガス試料識別装置の全体的構成を
示すブロック図である。

【図２】本発明の自動ガス試料識別装置の実施例の詳細
を示す平面図である。

【図３】光検出装置の一実施例を示す分解ブロック図で
ある。

【図４】光検出装置の一実施例を示す側面図である。

【図５】発光装置を示す側面図である。

【図６】発光装置を示す他の側面図である。

【図７】ガス試料チャンバ及び基準チャンバの正面図で
ある。

【図８】ガス試料チャンバ及び基準チャンバの平面図で
ある。

【図９】ガス試料チャンバ及び基準チャンバの分解斜視
図である。

【図１０】検出器回路に使用されるデータ変換装置の構
成を示すブロック図である。

【図１１】図１の装置の光源を示す側面図である。

【図１２】図１の装置の光源を示す底面図である。

【符号の説明】

１０光源１２チョッパ１３鏡（球面鏡）１４鏡（球面鏡）１５鏡（平面鏡）１６鏡（平面鏡）２０ガスチャンバ２２ａガス試料チャンバ２２ｂ基準チャンバ３０検出器回路４０計算回路２０１ハウジング２０２カバー板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者クレメントリムユーアメリカ合衆国イリノイ州 60089 バッファログローヴアバディーンレーン 740 (72)発明者スティーヴンダニエルウォーカーアメリカ合衆国コロラド州 80303 ボールダーカッシンコート 1472

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】呼吸ガス試料中に含まれるｎ種（ｎは、
０より大きい整数）の麻酔薬成分の濃度を識別する装置
において、入口ポート及び出口ポートを備えたガス試料チャンバを
有し、分析すべき呼吸ガス試料が前記入口ポートから出
口ポートへとガス試料チャンバを通って詰め込まれ、前記呼吸ガス試料が前記ガス試料チャンバを通るとき
に、所定の周波数帯域の光で前記ガス試料を照射する手
段と、前記所定の周波数帯域の光で前記呼吸ガス試料を照射す
る結果として前記ガス試料チャンバから出る光を、ｎよ
り大きい選択された波長で検出する手段と、前記麻酔薬成分の濃度を識別するため、前記検出した光
を多変量統計処理する手段と、を更に有することを特徴
とする装置。
【請求項２】前記各麻酔薬成分はスペクトル波長吸光
度特性のユニークなパターンを有し、前記ｎより大きい
選択された波長の光は、光の特徴的吸収波長及び前記麻
酔薬成分の特徴的吸収波長を表示し、前記検出手段は前
記光の強度を検出し、前記多変量統計処理手段は、前記ガス試料を前記所定の周波数帯域の光で照射する結
果として、前記ｎ個より大きい選択されたスペクトル波
長のうちの対応する波長で前記ガス試料チャンバから出
る光の強度を表す、前記検出手段からのデータを受ける
最小２乗プロセッサを有し、該最小２乗プロセッサが、
前記識別された麻酔薬成分の濃度を表示するデータを出
力するための少なくとも１つの出力を有することを特徴
とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】前記各麻酔薬成分はスペクトル波長吸光
度特性のユニークなパターンを有し、前記ｎより大きい
選択された波長の光は、前記麻酔薬成分の特徴的吸収波
長を表示し、前記検出手段は前記光の強度を検出し、前
記検出手段は、７〜１０ミクロンの帯域内に含まれる波長範囲に亘って
空間的に分散される態様で前記ガス試料チャンバから出
る前記光を濾過する手段を有し、前記ｎより大きい波長
の各光が、複数の位置のうちの予め定めた対応する１つ
の位置で前記濾過手段を出て、複数の検出器手段を更に有し、各検出器手段は、前記対
応位置で前記濾過手段を出る選択された波長の光の強度
を測定すべく、前記濾過手段の対応する位置に対向して
配置されていることを特徴とする請求項１に記載の装
置。
【請求項４】前記濾過手段はリニア可変フィルタから
なり、該フィルタの周波数応答は該フィルタの長さに沿
う少なくとも１次元内で変化し、前記複数の検出器手段
は、前記リニア可変フィルタの前記長さに沿うリニア配
列に構成されていることを特徴とする請求項３に記載の
装置。
【請求項５】前記リニア可変フィルタは、７．２〜
９．８ミクロンの間の波長の光を透過することを特徴と
する請求項４に記載の装置。
【請求項６】前記濾過手段は、前記選択された波長に
ほぼ中心が合わされた狭帯域の光を透過することを特徴
とする請求項４に記載の装置。
【請求項７】前記濾過手段を透過する前記狭帯域の光
は、前記中心が合わされた波長の０．６９％の帯域幅を
有することを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】４〜５ミクロンの範囲内の選択された通
過帯域の光を透過させるため、前記ガス試料チャンバか
ら出る前記光を濾過する手段と、該濾過手段を透過する
前記光の強度を決定することにより、前記ガス試料中の
ＣＯ₂濃度を決定する手段とを更に有することを特徴と
する請求項３に記載の装置。
【請求項９】前記４〜５ミクロンの濾過手段が前記７
〜１０ミクロンの濾過手段と並べて配置され、これらが
協働して前記ガス試料チャンバから出る前記光を受ける
ことを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】呼吸ガス試料中に含まれるｎ種（ｎ
は、０より大きい整数）の麻酔薬成分の濃度を識別する
方法において、分析すべき呼吸ガス試料を、入口ポート及び出口ポート
を備えたガス試料チャンバの前記入口ポートから出口ポ
ートへとガス試料チャンバに通すステップと、前記呼吸ガス試料が前記ガス試料チャンバを通るとき
に、所定の周波数帯域の光で前記ガス試料を照射するス
テップと、前記所定の周波数帯域の光で前記呼吸ガス試料を照射す
る結果として前記ガス試料チャンバから出る光を、ｎよ
り大きい選択された波長で検出するステップと、前記麻酔薬成分の濃度を識別するため、前記検出した光
を多変量統計処理するステップとを有することを特徴と
する方法。
【請求項１１】前記多変量統計処理するステップは、
前記ガス試料を前記所定の周波数帯域の光で照射する結
果として、前記ｎより大きい選択されたスペクトル波長
のうちの対応する波長で、前記ガス試料チャンバから出
る光に応答してｎ個以上の検出器からデータを受ける最
小２乗プロセッサを有し、該最小２乗プロセッサが、前
記識別された麻酔薬成分の濃度の決定に使用するデータ
を出力するための少なくとも１つの出力を有することを
特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】前記各麻酔薬成分はスペクトル波長吸
光度特性のユニークなパターンを有し、前記ｎより大き
い選択された波長の光は、前記麻酔薬成分の特徴的吸収
波長を表示し、前記検出ステップでは前記光の強度が検
出され、該検出ステップが、空間的に変化するフィルタを用いて７〜１０ミクロンの
帯域内に含まれる波長範囲に亘って空間的に分散される
態様で前記ガス試料チャンバから出る前記光を濾過する
ステップを有し、前記ｎより大きい波長の各光が、複数
の位置のうちの予め定めた対応する１つの位置で前記空
間的に変化するフィルタを出て、前記フィルタの対応する位置に対向して配置された複数
の検出器を用いて、前記対応位置で前記フィルタを出る
選択された波長の光の強度を測定するステップを更に有
することを特徴とする請求項１０に記載の方法。