JPS6311619B2 - - Google Patents
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- JPS6311619B2 JPS6311619B2 JP10617482A JP10617482A JPS6311619B2 JP S6311619 B2 JPS6311619 B2 JP S6311619B2 JP 10617482 A JP10617482 A JP 10617482A JP 10617482 A JP10617482 A JP 10617482A JP S6311619 B2 JPS6311619 B2 JP S6311619B2
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- 210000000214 mouth Anatomy 0.000 claims 1
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- YBNMDCCMCLUHBL-UHFFFAOYSA-N (2,5-dioxopyrrolidin-1-yl) 4-pyren-1-ylbutanoate Chemical compound C=1C=C(C2=C34)C=CC3=CC=CC4=CC=C2C=1CCCC(=O)ON1C(=O)CCC1=O YBNMDCCMCLUHBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
- G01N33/483—Physical analysis of biological material
- G01N33/497—Physical analysis of biological material of gaseous biological material, e.g. breath
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/08—Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs
- A61B5/083—Measuring rate of metabolism by using breath test, e.g. measuring rate of oxygen consumption
- A61B5/0836—Measuring rate of CO2 production
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、呼吸気中に含まれるCO2、N2O、麻
酔ガス等の濃度を特定波長の透過光に対する吸収
度を基に測定する呼吸気ガス濃度測定装置に関す
るものである。
酔ガス等の濃度を特定波長の透過光に対する吸収
度を基に測定する呼吸気ガス濃度測定装置に関す
るものである。
この種の装置としては、Lambert−Beerの法
則 VS＝VOe-KC ………(1) ここで、VS：光電変換出力、VO：ガス濃度零
時のVS、Ｋ：比例定数、Ｃ：ガス濃度 を基に呼吸ガス濃度を測定する第１図による装置
が周知である（特開昭57−23843）。即ち、同図に
おいて２は一端に被検者１の口腔にくわえられる
接続端２１０、他端に大気に開口するか人工呼吸
器、麻酔器等に接続する開放端２２０、中間窓３
を有する接続管である。窓３は接続管２の中間付
近に対をなして開口され、透明のサフアイヤ等に
て気密に保持されている。４は光源、５は電源で
ある。６は回転体からなるチヨツパである。
則 VS＝VOe-KC ………(1) ここで、VS：光電変換出力、VO：ガス濃度零
時のVS、Ｋ：比例定数、Ｃ：ガス濃度 を基に呼吸ガス濃度を測定する第１図による装置
が周知である（特開昭57−23843）。即ち、同図に
おいて２は一端に被検者１の口腔にくわえられる
接続端２１０、他端に大気に開口するか人工呼吸
器、麻酔器等に接続する開放端２２０、中間窓３
を有する接続管である。窓３は接続管２の中間付
近に対をなして開口され、透明のサフアイヤ等に
て気密に保持されている。４は光源、５は電源で
ある。６は回転体からなるチヨツパである。
このチヨツパ６にはフイルタ７及び８が180゜隔
てて設けられている。このうちフイルタ７は例え
ばCO2ガスに吸収される波長の光のみを透過させ
るものである。又フイルタ８はCO2ガスによつて
吸収されない波長の光のみを透過させるものであ
る。モータ９はチヨツパ６を一定の周期で回転さ
せるためのものである。１０は光検出器であり照
射される光量を電気信号に変換する。第１の検波
器１２及び第２の検波器１３は増幅器１１からの
出力を各々入力としている。第１の検波器１２は
フイルタ７が窓３から透過される光路（図示の如
く）に位置したとき同期検波をするものであり、
又、第２の検波器１３はフイルタ８が窓３から透
過される光路に位置したとき同期検波するもので
ある。割算回路１４は第２の検波器１３からの出
力を分母とし、第１の検波器１２からの出力を分
子として割算をする。対数増幅器１５は割算回路
１４の出力を対数値に変換しCO2濃度を出力す
る。光源４から照射された光は矢印にて示す如く
接続管２に設けられた一方の窓３を介して入射
し、接続管２内の呼吸気ガスを透過し他方の窓３
を経て光検出器１０に到達する。しかるに接続管
２の窓３と光検出器１０との間にチヨツパ６を介
在しているためモータ９を回転させることによつ
てチヨツパ６も回転し光路は断続的な光に変えら
れる。このため光検出器１０はこの断続的な光を
電気信号に変換することになる。増幅器１１は前
記光検出器１０の出力を入力として増幅する。
てて設けられている。このうちフイルタ７は例え
ばCO2ガスに吸収される波長の光のみを透過させ
るものである。又フイルタ８はCO2ガスによつて
吸収されない波長の光のみを透過させるものであ
る。モータ９はチヨツパ６を一定の周期で回転さ
せるためのものである。１０は光検出器であり照
射される光量を電気信号に変換する。第１の検波
器１２及び第２の検波器１３は増幅器１１からの
出力を各々入力としている。第１の検波器１２は
フイルタ７が窓３から透過される光路（図示の如
く）に位置したとき同期検波をするものであり、
又、第２の検波器１３はフイルタ８が窓３から透
過される光路に位置したとき同期検波するもので
ある。割算回路１４は第２の検波器１３からの出
力を分母とし、第１の検波器１２からの出力を分
子として割算をする。対数増幅器１５は割算回路
１４の出力を対数値に変換しCO2濃度を出力す
る。光源４から照射された光は矢印にて示す如く
接続管２に設けられた一方の窓３を介して入射
し、接続管２内の呼吸気ガスを透過し他方の窓３
を経て光検出器１０に到達する。しかるに接続管
２の窓３と光検出器１０との間にチヨツパ６を介
在しているためモータ９を回転させることによつ
てチヨツパ６も回転し光路は断続的な光に変えら
れる。このため光検出器１０はこの断続的な光を
電気信号に変換することになる。増幅器１１は前
記光検出器１０の出力を入力として増幅する。
第１の検波器１２は光がフイルタ７を透過する
時に同期して増幅器１１の出力を検波し、その出
力は式(1)のVSに相当する。一方第２の検波器１
３はフイルタ８を光が透過する時に同期して増幅
器１１からの出力を検波し、その出力VCはCO2
濃度に影響されない値となり、つまり式(1)のVO
に対応する。このVOは光源４の光量の変動、光
検出器１０の感度変動等によりドリフトする可能
性があるが、VC＝VOであるとすると割算回路１
４の出力電圧VDは VD＝VS／VC＝VOe-KC／VO＝e-KC ………(2) となり、ドリフトの影響を補償することができ
る。しかしながら、光源の温度変動或は光検出器
等の特性により、両波長（吸収波長及び吸収され
ない波長）の検波出力の温度係数が異るとVC≠
VOとなり、ドリフトを生じることになる。そし
て実際上光検出器として例えばPbSeを用いると
この理由により依然温度ドリフトを生じていた。
時に同期して増幅器１１の出力を検波し、その出
力は式(1)のVSに相当する。一方第２の検波器１
３はフイルタ８を光が透過する時に同期して増幅
器１１からの出力を検波し、その出力VCはCO2
濃度に影響されない値となり、つまり式(1)のVO
に対応する。このVOは光源４の光量の変動、光
検出器１０の感度変動等によりドリフトする可能
性があるが、VC＝VOであるとすると割算回路１
４の出力電圧VDは VD＝VS／VC＝VOe-KC／VO＝e-KC ………(2) となり、ドリフトの影響を補償することができ
る。しかしながら、光源の温度変動或は光検出器
等の特性により、両波長（吸収波長及び吸収され
ない波長）の検波出力の温度係数が異るとVC≠
VOとなり、ドリフトを生じることになる。そし
て実際上光検出器として例えばPbSeを用いると
この理由により依然温度ドリフトを生じていた。
よつて、本発明は前述の特開昭57−23843によ
る呼吸ガス濃度測定装置の温度特性をより改善す
ることを目的とする。
る呼吸ガス濃度測定装置の温度特性をより改善す
ることを目的とする。
本発明は、第１図の装置における両検波器１
２，１３の出力の温度ドリフトが、光源４から光
検出器１０を経由して検波器１２，１３に至る系
のうち光検出器（例えばPbSe）を中心とした全
部品の温度ドリフトの総合されたものであり、ま
たこの温度ドリフトは特定の温度範囲（例えば10
℃〜40℃）内においてそれぞれの波長に固有の温
度係数の指数関係になる、との確認を基にしてい
る。つまり、CO2ガスにより吸収される波長に対
する温度係数をθ1、吸収されない波長に対する温
度係数をθ2とすると、 VS＝S01exp（−θ1T）・φ01・exp（−KC）
………(3) VC＝S02exp（−θ2T）・φ02 ………(4) となる。ここで、S01：吸収波長に対する０℃に
おける光感度、S02：吸収されない波長に対する
０℃における感度、φ01：吸収波長の入射光量、
φ02：吸収されない波長の入射光量 そして、本発明は両検波器の出力にこのような
関係が存在することを前提として式(4)のVCを温
度係数比ｍ＝θ1／θ2でべき乗した後に式(3)のVSを除 算して温度補償を行つた。即ち VS／Vm／C＝S01・φ01／Sm／02・φm／02・exp（−θ1T
）・exp（KC）／｛exp（−１／ｍθ1T）｝m＝S01・φ01
／Sm／02・φm／02・exp（−KC）………(5) となり、温度に影響される項が消去される。
２，１３の出力の温度ドリフトが、光源４から光
検出器１０を経由して検波器１２，１３に至る系
のうち光検出器（例えばPbSe）を中心とした全
部品の温度ドリフトの総合されたものであり、ま
たこの温度ドリフトは特定の温度範囲（例えば10
℃〜40℃）内においてそれぞれの波長に固有の温
度係数の指数関係になる、との確認を基にしてい
る。つまり、CO2ガスにより吸収される波長に対
する温度係数をθ1、吸収されない波長に対する温
度係数をθ2とすると、 VS＝S01exp（−θ1T）・φ01・exp（−KC）
………(3) VC＝S02exp（−θ2T）・φ02 ………(4) となる。ここで、S01：吸収波長に対する０℃に
おける光感度、S02：吸収されない波長に対する
０℃における感度、φ01：吸収波長の入射光量、
φ02：吸収されない波長の入射光量 そして、本発明は両検波器の出力にこのような
関係が存在することを前提として式(4)のVCを温
度係数比ｍ＝θ1／θ2でべき乗した後に式(3)のVSを除 算して温度補償を行つた。即ち VS／Vm／C＝S01・φ01／Sm／02・φm／02・exp（−θ1T
）・exp（KC）／｛exp（−１／ｍθ1T）｝m＝S01・φ01
／Sm／02・φm／02・exp（−KC）………(5) となり、温度に影響される項が消去される。
次に本発明を図示の実施例を基に説明する。
本発明による装置は、第１図による従来の装置
において第２の検波器１３及び割算回路１４間に
べき算回路２０を挿入することにより構成され
る。べき算回路２０は式(2)中のVCに相当する第
２の検波器１３の出力をべき指数ｍでべき算して
Vm Cに相当する信号を出力するように例えばべき
乗アンプ（例：アナログデバイス社製433）によ
り構成されている。べき指数ｍは、検波器のそれ
ぞれの出力の温度変動を基に温度係数θ1、θ2を検
出してその比を算出するか又はべき算回路２０の
ｍを可変にしておき最適値を実験的に設定する。
通常ｍはCO2の測定においては1.1〜1.2であるこ
とが確認されている。なおｍの値は測定対象のガ
スの種類により使用する赤外線の波長が異なるた
め、その都度決定されるものである。
において第２の検波器１３及び割算回路１４間に
べき算回路２０を挿入することにより構成され
る。べき算回路２０は式(2)中のVCに相当する第
２の検波器１３の出力をべき指数ｍでべき算して
Vm Cに相当する信号を出力するように例えばべき
乗アンプ（例：アナログデバイス社製433）によ
り構成されている。べき指数ｍは、検波器のそれ
ぞれの出力の温度変動を基に温度係数θ1、θ2を検
出してその比を算出するか又はべき算回路２０の
ｍを可変にしておき最適値を実験的に設定する。
通常ｍはCO2の測定においては1.1〜1.2であるこ
とが確認されている。なおｍの値は測定対象のガ
スの種類により使用する赤外線の波長が異なるた
め、その都度決定されるものである。
呼吸ガス例えばCO2濃度の測定に際して第１図
について説明したように第１の検波器１２の出力
電圧としてはその濃度に対応して式(3)による出力
VSが発生する。そしてこの出力VSは温度変化に
対して係数θ1の指数関数としてドリフトする。一
方第２の検波器１３の出力電圧としては濃度に関
係しない基準電圧即ち式(4)による出力VCが発生
する。そしてこの出力VCは温度変化に対して係
数θ2の指数関数としてドリフトする。この出力
VCはべき算回路２０においてべき算され、Vm Cに
相当する出力電圧が発生される。したがつて割算
回路１４において式(5)による割算が行われ、
S01・φ01／Sm／02・φm／02・exp（−KC）に相当する
出力VDが発 生される。この出力は対数増幅器１５において直
線化が行われ、最終的にCO2濃度Ｃに比例する出
力電圧が得られる。
について説明したように第１の検波器１２の出力
電圧としてはその濃度に対応して式(3)による出力
VSが発生する。そしてこの出力VSは温度変化に
対して係数θ1の指数関数としてドリフトする。一
方第２の検波器１３の出力電圧としては濃度に関
係しない基準電圧即ち式(4)による出力VCが発生
する。そしてこの出力VCは温度変化に対して係
数θ2の指数関数としてドリフトする。この出力
VCはべき算回路２０においてべき算され、Vm Cに
相当する出力電圧が発生される。したがつて割算
回路１４において式(5)による割算が行われ、
S01・φ01／Sm／02・φm／02・exp（−KC）に相当する
出力VDが発 生される。この出力は対数増幅器１５において直
線化が行われ、最終的にCO2濃度Ｃに比例する出
力電圧が得られる。
以上、両検波器の出力電圧が温度変化に対して
指数関数的に変動する限り、測定するガスにより
吸収される波長及び測定するガスにより吸収され
ない波長のそれぞれの温度係数の比をべき算回路
のべき指数として予め設定しておくことにより温
度ドリフトの無い高精度のガス濃度が測定され
る。
指数関数的に変動する限り、測定するガスにより
吸収される波長及び測定するガスにより吸収され
ない波長のそれぞれの温度係数の比をべき算回路
のべき指数として予め設定しておくことにより温
度ドリフトの無い高精度のガス濃度が測定され
る。
第１図は従来の呼吸ガス濃度測定装置の回路構
成及び第２図は本発明による装置の回路構成を示
す。
成及び第２図は本発明による装置の回路構成を示
す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 一端は口腔との接続端を形成し他端は開放端
を有する管状部材の両端間に気密の窓を設けた接
続管と、前記の窓を経て接続管内を透過する光路
へ光を発する光源と、前記光路に特定のガスによ
つて吸収される波長の光を透過するフイルタと前
記特定のガスによつて吸収されない波長の光を透
過するフイルタとを交互に位置せしめるチヨツパ
と、このフイルタを透過した光を電気信号に変換
する光検出器と、この変換された電気信号から特
定のガスによつて吸収される波長の光を透過する
フイルタからの出力を検波する第１の検波器と、
特定のガスによつて吸収されない波長の光を透過
するフイルタからの出力を検波する第２の検波器
と、この第２の検波器の出力をべき算するべき算
回路と、前記第１の検波器の出力を前記べき算回
路の出力で割算する割算回路とから成り、前記べ
き算回路のべき指数ｍが、温度変化に対して指数
関数的に変動する前記第１の検波器の出力の温度
係数θ1と同様に温度変化に対して指数関数的に変
動する前記第２の検波器の出力の温度係数θ2との
比、即ちｍ＝θ1／θ2であることを特徴とする呼吸ガ ス濃度測定装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57106174A JPS58223040A (ja) | 1982-06-22 | 1982-06-22 | 呼吸気ガス濃度測定装置 |
| US06/502,133 US4522204A (en) | 1982-06-22 | 1983-06-08 | Respiratory gas concentration measuring apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57106174A JPS58223040A (ja) | 1982-06-22 | 1982-06-22 | 呼吸気ガス濃度測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58223040A JPS58223040A (ja) | 1983-12-24 |
| JPS6311619B2 true JPS6311619B2 (ja) | 1988-03-15 |
Family
ID=14426881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57106174A Granted JPS58223040A (ja) | 1982-06-22 | 1982-06-22 | 呼吸気ガス濃度測定装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4522204A (ja) |
| JP (1) | JPS58223040A (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60117131A (ja) * | 1983-11-30 | 1985-06-24 | Toshiba Corp | 流体の流量・濃度同時測定用測定管 |
| US4791707A (en) * | 1986-08-26 | 1988-12-20 | Tucker Wilson H | Clip applicator, spreadable clips and method for applying the clips |
| US4817013A (en) * | 1986-10-17 | 1989-03-28 | Nellcor, Inc. | Multichannel gas analyzer and method of use |
| US4859858A (en) * | 1986-12-04 | 1989-08-22 | Cascadia Technology Corporation | Gas analyzers |
| US4914720A (en) * | 1986-12-04 | 1990-04-03 | Cascadia Technology Corporation | Gas analyzers |
| US4830022A (en) * | 1987-07-27 | 1989-05-16 | Medical Engineering And Development, Inc. | Animal monitoring system |
| JPH02228943A (ja) * | 1989-03-01 | 1990-09-11 | Nippon Koden Corp | ２波長式呼吸ガス濃度測定装置 |
| US5800360A (en) * | 1992-02-11 | 1998-09-01 | Spectrum Medical Technologies, Inc. | Apparatus and method for respiratory monitoring |
| US5570697A (en) * | 1994-07-15 | 1996-11-05 | Vixel Corporation | Sensor for analyzing molecular species |
| DE102009055320B4 (de) * | 2009-12-24 | 2011-09-01 | Humedics Gmbh | Messvorrichtung und Verfahren zur Untersuchung eines Probegases mittels Infrarot-Absorptionsspektroskopie |
| TW201135227A (en) * | 2010-04-15 | 2011-10-16 | Yayatech Co Ltd | Image capture device of biological sample |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3724954A (en) * | 1972-01-14 | 1973-04-03 | Photo Electronics Corp | Logarithmic circuit with automatic compensation for variations in conditions of operations |
| DE2520197C2 (de) * | 1975-05-06 | 1983-11-17 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Anordnung zur Driftkompensierung eines Gasanalysators |
| US4312593A (en) * | 1979-12-21 | 1982-01-26 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Direct readout apparatus for measuring light transmitted through liquids |
-
1982
- 1982-06-22 JP JP57106174A patent/JPS58223040A/ja active Granted
-
1983
- 1983-06-08 US US06/502,133 patent/US4522204A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58223040A (ja) | 1983-12-24 |
| US4522204A (en) | 1985-06-11 |
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