JP2001208687A

JP2001208687A - 低コストの主流ガス分析器システム

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Publication number: JP2001208687A
Application number: JP2000395259A
Authority: JP
Inventors: James Edward Graham; ジェイムズ・エドワード・グラハム
Original assignee: GE Marquette Medical Systems Inc
Current assignee: GE Medical Systems Information Technologies Inc
Priority date: 1999-12-31
Filing date: 2000-12-26
Publication date: 2001-08-03
Anticipated expiration: 2020-12-26
Also published as: US6534769B1; EP1112716B1; DE60028916D1; EP1112716A2; JP4469491B2; DE60028916T2; EP1112716A3

Abstract

(57)【要約】【課題】低コストの主流ガス分析器システム（２２）
を含むガス流モニタ・システム（１０）を提供するこ
と。【解決手段】低コストの主流ガス分析器システム（２
２）は、ガス流モニタ・システム（１０）に含まれる側
流ガス分析器システム（５４）によって較正される。較
正が行なわれると、側流システム（５４）は、ガス流の
一部の進路変更を最小限に抑えることができるように待
機モードに置かれる。低コストの主流システム（２２）
から出力された較正済みの信号は、ガスの干渉、圧力変
化、温度変化、製造公差、構成要素の欠陥、および任意
のその他の誤差原因に対する補正を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、ガス分析
器システムとその製造方法に関する。より詳細には、本
発明は、低コストの構成要素を使用して二酸化炭素の濃
度を決定することができる、主流ガス分析器システムに
関する。

【０００２】

【従来の技術】数多くの適用分野では、ガス流中の成分
濃度を確認し、モニタすることが望ましい。例えば麻酔
学の分野では、亜酸化窒素やハロタン、エンフルラン、
デスフルラン、セボフルラン、イソフルランなど、患者
に吸入されるように調剤され、かつ／または患者から吐
き出される様々な気状の麻酔薬または治療薬の濃度をモ
ニタすることが望ましいことが多い。さらに、患者に関
係する二酸化炭素（ＣＯ ₂）濃度を連続的にモニタし表
示することは一般的であるが、これはＣＯ₂濃度が患者
の呼吸の有用な指標となるからである。血流中のＣＯ₂
は肺の中のＣＯ₂と速やかに平衡になり、そのため肺の
中のＣＯ₂の分圧は、血液中のＣＯ₂レベル、特に一呼吸
ごとの終わりでのＣＯ₂含有量、すなわち呼気終末炭酸
ガス濃度に相当に近似している。したがって、呼気終末
炭酸ガス濃度が異常なレベルであるのは、組織への血流
が不足しており、肺の内部を移送されるＣＯ₂が不十分
であり、または呼吸が過剰な状態を示している。逆に、
呼気終末炭酸ガス濃度が異常に高レベルであるのは、肺
を通して血流から運び去られるＣＯ₂の量が不十分であ
り、すなわち呼吸が不十分であることを示している。

【０００３】現在、ガス濃度を決定するための２つのタ
イプの非分散赤外（ＩＲ）ガス分析器、すなわち（１）
側流ガス分析器と（２）主流ガス分析器がある。側流ガ
ス分析器システムは、患者循環路の患者の気道から、患
者が吸い込んで吐き出した呼吸ガスの一部の進路を逸ら
し、または引き出す。次いでこの部分、またはガス試料
を、側流ガス分析器によって分析するために遠位に移送
する。分析したガス試料は、患者の循環路に戻すか、ま
たは完全に処分する。

【０００４】それとは対照的に、主流ガス分析器システ
ムは、患者の気道の一部をサンプリング・セルとして使
用するように構成されている。このため、患者の方に向
かい、患者から出て来るどのようなガスも、その進路を
そらすことは無い。主流ガス分析器システムは、サンプ
リング・セルとして働くように、長さの短い特別に構成
されたチューブ、すなわち気道アダプタを、患者の気道
の所に含んでいる。主流ガス分析器は、この分析器を構
成する光学的および電子的な構成要素が患者の気道をモ
ニタすることができるように、この気道アダプタに結合
している。患者の呼吸ガスが気道アダプタ内を移動する
ときに、ＣＯ₂などの所望のガスをモニタする。

【０００５】側流装置は、ガス試料を含む複数のガスを
同時に分析することができ、装置の重量が少なく、サイ
ズの制約が無いこと、ガス圧の変化および妨害ガスの存
在に対して補正できること、自己較正できることなど、
いくつかの魅力的な特徴を有する。一方、ガス試料とし
て使用するため患者の呼吸ガスの一部の進路を逸らし、
また実際の分析を行うために遠位にこのガス試料を移送
すると（一般には移送管を経て１０フィート（約３ｍ）
以上）、ガス試料中および患者の循環路内に歪みが生じ
る。

【０００６】例えばガス試料中の水蒸気は、周囲温度が
体温（約３７℃）から室温（約２３℃）まで変化するの
で移送管内で凝縮される。これは、大規模な水取扱いシ
ステムを必要とし、したがってガス試料にさらに歪みを
引き起こす。その他の問題とは、ガス試料が側流分析器
に向かって移動するとき、それらの連続的なガス試料が
混合されることである。吸気試料と呼気試料とが混合さ
れると、吸気−呼気への移行など、患者の気道の実際の
状態に関する情報が失われ、または歪められる可能性が
ある。さらに他の問題とは、ガス試料を分析した後のそ
れらの取扱いである。「使用済み」ガス試料を患者の循
環路に戻す場合、それらの試料は前の患者によって汚染
された可能性のある共通の装置を通過することになる。
したがって、戻されるガス試料を確実に濾過してそのよ
うな汚染物質を全て除去するように、注意を払わなけれ
ばならない。あるいは「使用済み」ガス試料を完全に処
分する場合、患者向けとして意図的に調剤された麻酔薬
など一部のガスが失われることになる。これらのガスの
いくつかは非常に高価であるばかりでなく、患者が実際
に適正な量の麻酔薬を受け取ることができるように、除
去されたガスをモニタして患者の循環路内で補わなけれ
ばならない。

【０００７】同様に主流装置は、この装置特有の利点お
よび欠点を有する。利点には、（１）患者の循環路から
進路をそらすことが無くしかも患者の循環路に干渉が無
いのでガス試料に歪みが無く、（２）連続的にモニタが
行われ、（３）素早い応答であり、（４）サンプリング
から測定値表示までの遅延時間が無視し得るものである
ことが含まれる。一方、分析用に分離した量のガスを決
して使用しないので、正確な絶対測定を行うことが困難
である。一般に、各主流装置によって、１種のガスのみ
モニタすることが可能である。したがって側流装置とは
異なり、存在する場合はその他のガスの濃度およびこれ
らのガスからの干渉に対して補正することができない。
その他の欠点とは、圧力変化を補正できないことであ
る。患者の気道内の全圧を測定することができず、した
がって、圧縮器のサイクルによって引き起こされた圧力
変化を考慮することができない。さらに別の欠点とは、
患者の気道に不快感を生じさせずに、または患者の気道
に引きつりを生じさずに主流装置を気道アダプタ上に取
り付けることができるように、この装置は小さく軽量で
なければならないということである。自立型の主流装置
を提供するために補償および較正の構成要素も含まなけ
ればならない場合、必要な寸法の制約を維持することが
非常に複雑になり、かつ費用のかかるものになってい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】両方のタイプのガス分
析器を使用することが好ましいと考えられるが、これら
のタイプのガス分析器はどちらも値段が非常に高いた
め、両方を使用することはめったに行われない。その代
わりに開業医または手術者は、最も望ましい特徴に応じ
てどちらか一方を購入することになる。したがって小型
で軽量の、しかも費用のかからない主流ガス分析器シス
テムが求められている。さらに、側流装置と共にすぐに
使用するのに十分安価な主流ガス分析器システムが求め
られている。さらに、側流装置を単独で使用する場合に
一般に行われているように、較正を目的として患者の循
環路からガス試料を連続的に引き出す必要性を少なくす
る主流ガス分析器システムが求められている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の一実施態様は、
低コストの主流ガス分析器システムに関する。このシス
テムは、ガス流の非侵襲性のモニタを可能にする入口側
プラスチック窓および出口側プラスチック窓を含んだ気
道アダプタを含む。このシステムは、気道アダプタに結
合されてリフレクタを含んだガス分析器をさらに含む。
このリフレクタは、反射被覆を有するプラスチック構成
要素を含む。

【００１０】本発明の別の実施態様は低コストの主流ガ
ス分析器システムに関する。このシステムは、ガス流と
のインターフェース手段を含む。このインターフェース
手段は、ガス流の非侵襲性のモニタを可能にする入口側
プラスチック窓と出口側プラスチック窓を含む。このイ
ンターフェース手段には分析手段が結合されている。こ
の分析手段は、反射手段を含む。この反射手段は、反射
被覆を有するプラスチック構成要素を含む。

【００１１】本発明の別の実施態様はガス分析システム
に関する。このシステムは、問題とされるガス流と、当
該ガス流に結合された側流システムとを含む。このシス
テムは、当該ガス流に結合された主流システムをさらに
含む。主流システムは、待機モードで側流システムを配
置することができる費用のかからない分析器となるよう
に構成されている。側流システムは、主流システムから
出力され感知された信号の較正を行うため、当該ガス流
の一部の進路をそらすよう、必要に応じてアクティブ・
モードになるように構成されている。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下の詳細な説明を添付図面と共
に説明することによって、好ましい実施形態がより十分
に理解されよう。この添付図面で、同様の符号は同様の
要素を示す。

【００１３】図１を参照すると、患者呼吸モニタ・シス
テム１０の主要な構成要素が示されている。患者呼吸モ
ニタ・システム１０は、患者１２に吸気用ガスを与えて
モニタするように、かつ呼吸ガスのガス濃度をモニタす
るように構成されており、それによって患者１２の状態
に関する情報が提供される。システム１０は、患者呼吸
循環路１６、側流循環路５４、ガス濃度発生ユニット５
６、および主流ガス分析器システム２２を含む。

【００１４】所望の吸気混合物を患者１２に与える患者
呼吸循環路１６には、患者１２、気道チューブ１４、レ
スピレータ／ガス・サプライ１８、およびフィルタ／リ
サイクラ２０が含まれる。患者１２に気道チューブ１４
が接続され、気道チューブ１４はフィルタ／リサイクラ
２０に結合する。フィルタ／リサイクラ２０はレスピレ
ータ／ガス・サプライ１８に結合し、レスピレータ／ガ
ス・サプライ１８は気道チューブ１４に結合し、それに
よってループが完成する。

【００１５】患者１２には、マウスピース、気管内チュ
ーブ、または麻酔用マスク（図示せず）を介して気道チ
ューブ１４が接続されている。気道チューブ１４は、入
口４６、出口４８、およびポート５０を含む。気道チュ
ーブ１４は、吸気が入口４６およびポート５０を介して
レスピレータ／ガス・サプライ１８から患者１２に向か
って一方向に流れるのを可能にし、かつ呼気がポート５
０および出口４８を介して患者１２からフィルタ／リサ
イクラ２０に向かって一方向に流れるのを可能にする、
逆止め弁などの適切な一方向弁を含む。気道チューブ１
４は、Ｙ字形のものが示されている。しかしその代わり
に、本明細書で記述する機能を果たすことができる限
り、Ｔ字形などその他の形状および構成のものにするこ
とができる。

【００１６】レスピレータ／ガス・サプライ１８は、気
道チューブ１４の入口４６に吸気用ガスを供給する。吸
気用ガスは、治療薬、麻酔薬、亜酸化窒素、酸素、二酸
化炭素（ＣＯ₂）、放射性物質により標識された粒子、
および／または様々なその他の気状の薬剤を含むことが
できる。レスピレータ／ガス・サプライ１８は、ガス・
キャニスタ、ゲージ、弁、制御器、および患者１２に所
望のガス混合物を提供するためのその他の構成要素を含
む。

【００１７】フィルタ／リサイクラ２０は、気道チュー
ブ１４の出口４８から呼気を受け取る。呼気は、患者１
２が吐き出したガス（ＣＯ₂など）、回収された吸気、
および有害な材料（マイクロプローブやその他の汚染物
質など）の混合物でよい。フィルタ／リサイクラ２０
は、有害な材料などの望ましくない成分を呼気から除去
し、残りの成分、特に回収された吸気を、再使用のため
レスピレータ／ガス・サプライ１８に戻す。患者呼吸循
環路１６は、この患者呼吸循環路１６内でガス流の圧力
および流量を調節するために、圧縮器などの追加の構成
要素をさらに含んでよいことが企図される。

【００１８】側流循環路５４は、側流切換え管５２、第
１の弁２４、側流移送管２６、側流ガス分析器２８、第
２の弁３０、ベント３２、ポンプ３４、および第３の弁
３６を含む。気道チューブ１４は、ポート５０の所に側
流切換え管５２を受容するアパーチャを含む。あるいは
側流切換え管５２は、気道管１４と一体的な部分を含む
ことができる。側流切換え管５２は第１の弁２４に結合
され、第１の弁２４は側流移送管２６に結合される。側
流移送管２６は側流ガス分析器２８に結合され、側流ガ
ス分析器２８は第２の弁３０に結合する。第２の弁３０
はポンプ３４およびベント３２に結合され、ポンプ３４
は第３の弁３６に結合される。第３の弁３６はフィルタ
／リサイクラ２０に結合される。あるいは第３の弁３６
は、フィルタ／リサイクラ２０および出口４８に結合す
ることができる。

【００１９】第１の弁２４は、ポート５０内の呼吸ガス
の一部を患者呼吸循環路１６から側流循環路５４へと逸
らしまたは引き出して側流ガス分析器２８で分析するこ
とができるように構成された一方向弁である。第１の弁
２４は、コンピュータ制御されたソレノイドで動作する
球形弁または仕切り弁でよく、その結果、呼吸ガスの一
部は、側流ガス分析器２８によって分析を行うためにガ
ス試料が必要とされるときのみ患者呼吸循環路１６から
逸らせばよい。進路が逸れたガス試料のそれぞれは、吸
気および／または呼気を含んでよい。

【００２０】進路が逸らされたガス試料は、第１の弁２
４から側流移送管２６を経て側流ガス分析器２８に移動
する。側流移送管２６は、１０フィート（約３ｍ）また
はそれ以上になる可能性があり、したがって、進路が逸
らされたガス試料中の水蒸気は、側流移送管２６の内部
で凝縮する可能性がある。図示しないが、側流循環路５
４は、水取扱いシステムを含むことができる。

【００２１】進路が逸らされたガス試料を側流ガス分析
器２８で分析した後、この試料を、ベント３２を介して
処分することができ、または第３の弁３６を介して患者
呼吸循環路１６に戻すことができる。第２の弁３０は、
進路が逸らされたガス試料をベント３２または第３の弁
３６に向けるように構成されている。第２の弁３０は、
当技術分野で周知の３ポート、二方弁でよい。

【００２２】ポンプ３４は、進路が逸らされたガス試料
が側流循環路５４内を移動するように構成されている。
第２の弁３０およびポンプ３４の作動および／または位
置は、望ましくないガス流および圧力の問題が側流循環
路５４内に生じないように、互いに協働させることがで
きる。例えば、進路が逸らされたガス試料を処分するよ
うに第２の弁３０を位置決めするとき、ポンプ３４の回
転を停止させる必要がある。さらにポンプ３４は、図１
に示すように側流循環路５４内の異なるポイントに位置
決めすることができる。

【００２３】側流ガス分析器２８は、以下により詳細に
述べるようにガス濃度発生循環路５６に結合され、とり
わけ進路が逸らされたガス試料のそれぞれを含む１種ま
たは複数の成分ガスのガス濃度を測定し、測定されたガ
ス濃度を圧力変化に対して補正し、測定されたガス濃度
を妨害ガスの影響に対して補正し、室温の変化など条件
の変化を補償するために必要に応じて自己較正するよう
に構成される。

【００２４】ガス濃度発生ユニット５６は、信号増幅器
３８、アナログ−デジタル（Ａ−Ｄ）変換器４０、プロ
セッサ４２、およびオペレータ・コンソール４４を含
む。信号増幅器３８はＡ−Ｄ変換器４０に結合され、Ａ
−Ｄ変換器４０はプロセッサ４２に結合され、プロセッ
サ４２はオペレータ・コンソール４４に結合される。主
流ガス分析器システム２２または側流ガス分析器２８の
出力は、信号増幅器３８への入力になる。

【００２５】シグナル・バッファとも呼ばれる信号増幅
器３８は、システム２２、５４の双方からのアナログ信
号を増幅し、それによってＡ−Ｄ変換器４０でデジタル
信号に変換できるようにする。Ａ−Ｄ変換器４０から出
力されたデジタル信号は、プロセッサ４２への入力にな
る。

【００２６】プロセッサ４２はデジタル信号を使用し
て、相関させたガス濃度信号を出力する。ガス濃度信号
の計算は、正確なガス濃度信号を発生させるため、較正
の調整およびその他の必要な調整も考慮に入れる。ガス
濃度信号は、最後にオペレータ・コンソール４４に出力
され、ユーザはそれを実時間または準実時間で見ること
ができる。オペレータ・コンソール４４は、ある期間に
わたってガス濃度信号を記憶するための記憶装置と、表
示された情報を操作しかつ／または主流ガス分析器シス
テム２２または側流循環路５４の機能を実行するための
操作ツールを含むこともできる。

【００２７】図２〜５を参照すると、気道アダプタ１０
０および主流装置１５０を含む主流ガス分析器システム
２２が示されている。主流装置１５０は、以下により詳
細に述べるように気道アダプタ１００に結合され、主流
装置１５０は保護ハウジング（図示せず）で包封されて
いることが好ましい。

【００２８】気道アダプタ１００は、第１の端部１０
２、第２の端部１０４、接続部１０６、および１対のア
パーチャ１０８を含んだ長さの短い特別に形作られたチ
ューブを含む。第１および第２の端部１０２、１０４
は、気道アダプタ１００の、反対側にある２つの端部を
構成し、両方とも気道アダプタ１００内を走る中心軸に
沿って位置している。第１および第２の端部１０２、１
０４は、患者の気道への接続点である。気道アダプタ１
００は、患者１２と気道チューブ１４の間に結合される
ことが好ましく、マウスピース、挿管用チューブ、また
はマスクと気道チューブ１４との間に結合されることが
より好ましい。

【００２９】第１の端部１０２と第２の端部１０４の間
に位置付けられている接続部１０６は、アパーチャ１０
８を含んだカットアウト状の部分を含み、それによっ
て、主流装置１５０で患者の呼吸を妨げることなくサン
プリングを行うことが可能になる。アパーチャ１０８
は、気道アダプタ１００内を走る中心軸に対して対称的
であり、この中心軸に直角に向けられた平面に沿って位
置している。

【００３０】全体寸法（例えば第１および第２の端部１
０２、１０４の直径）、製作技法（例えばモールドされ
たワン・ピース構造）、および気道アダプタ１００を構
成する材料（例えばプラスチック）は、当技術分野で周
知である。しかし一実施形態では、アパーチャ１０８は
窓１１０で覆われる。窓１１０のそれぞれは、ガスが気
道アダプタ１００から漏れないようにアパーチャ１０８
を封止する。窓１１０は、ある波長で光子エネルギーを
透過させることが可能な透光性材料である。窓１１０を
構成する材料は、そのような波長で１００％の透過率と
する必要がなく、また、そのような波長で光子エネルギ
ーのみを伝える必要もない。上記条件を満足させる様々
な材料、特に低コストのどの材料も、窓１１０に適して
いる。

【００３１】例えば、システム２２を使用して二酸化炭
素（ＣＯ₂）濃度をモニタするため、窓１１０はＣＯ₂吸
収波長点である４．２６マイクロメートルで透過性を有
すべきである。窓１１０は、ポリカーボネートなどのプ
ラスチック・フィルムにすることができる。ポリカーボ
ネートは、非常に安価で容易に入手できる材料であり、
さらにポリカーボネートは、４．２６マイクロメートル
のＣＯ₂吸収点でかなりの透過率である。（その他の波
長での透過率特性はほとんど重要ではない。）実際、窓
１１０は、プラスチック・タイプのステッカでもよいと
考えられる。あるいはシステム２２を使用してその他の
ガスをモニタするとき、窓１１０は、そのような他のガ
スの吸収波長で望ましい透過率特性を有するように、そ
れ相応に選択されるべきである。

【００３２】アパーチャ１０８および窓１１０は、円
形、長方形などの任意の形状のものでよく、約０．５イ
ンチ（約１．３ｃｍ）に近い直径を有することが好まし
い。比較的大きい窓であると、主流装置１５０の集束要
件は少なくなる。窓１１０の厚さは各アパーチャ１０８
の直径に一部依存する。気道アダプタ１００内の圧力
は、大気圧よりも１平方インチ（約６．５ｃｍ²）あた
り１ｃｍ分の水圧だけ高い。したがって各アパーチャ１
０８の直径が大きくなると、窓１１０に対する全圧が大
きくなる。窓１１０のどちらかが非常に薄い場合、過大
な圧力が生じてその窓を風船のように膨らませ（すなわ
ち変形させ）、または破裂させる可能性さえある。しか
し窓１１０では、材料がより厚くなると、透過する光子
エネルギーの減衰量が大きくなる。したがって窓１１０
の厚さは、材料のタイプ、アパーチャ１０８の直径、お
よび透過率の要件に応じて変えてよい。

【００３３】主流装置１５０は、ベース１５２、赤外線
（ＩＲ）ソース１５４、第１のリフレクタ１５６、第２
のリフレクタ１５８、干渉フィルタ１６０、および検出
器１６２を含む。ＩＲソース１５４および検出器１６２
は、ベース１５２の上部に取り付けられる。第１のリフ
レクタ１５６はＩＲソース１５４の上方で結合されてお
り、第２のリフレクタ１５８は同様に検出器１６２の上
方で結合されており、干渉フィルタ１６０は、第２のリ
フレクタ１５８と検出器１６２の間に挟まれている。し
たがって光路は、ＩＲソース１５４から第１のリフレク
タ１５６、第２のリフレクタ１５８、干渉フィルタ１６
０、そして最後に検出器１６２に達するように示すこと
ができる。

【００３４】ベース１５２は、主流装置１５０に電力を
供給するように構成されたプリント回路板が好ましい。
ベース１５２は、信号処理回路、およびその他のタイプ
の回路を含むことができる。ＩＲソース１５４は、患者
の呼吸ガスの分析を開始するため、約０．６ワットのＩ
Ｒエネルギー・ビーム２００（図５）を供給するように
構成される。ＩＲソース１５４は、ＩＲソース超小型ラ
ンプが好ましく、あるいはＩＲソース１５４は、白熱電
球やＩＲ光を出力することが可能なダイオードなどのそ
の他のＩＲソースにすることができる。

【００３５】第１および第２のリフレクタ１５６、１５
８はそれぞれ、ＩＲソース１５４からのＩＲエネルギー
・ビーム２００を窓１１０を通して集束させ反射させ、
次いで窓１１０から出た変更されたＩＲエネルギー・ビ
ーム２０２を検出器１６２に反射するように構成されて
いる（図５参照）。したがって第１および第２のリフレ
クタ１５６、１５８は、ビーム２００、２０２に対して
集束および反射の機能を実行することができる限り、ど
のような形状でもよい。例えば、第１および第２のリフ
レクタ１５６、１５８は放物線状の形（または放物線の
一部）であり、互いに図３〜４に示すように向き合せる
ことができる。さらに、リフレクタ１５６、１５８は、
少なくとも内方に向かって対面している曲面に反射被覆
が付加された、モールド成型されたプラスチックで作製
することができる。反射被覆は、蒸着またはその他の被
覆プロセスを使用して付着されたアルミニウム被覆にす
ることができる。その他のタイプの反射被覆を代わりに
使用できることも理解されるべきである。上述の材料に
よれば、リフレクタ１５６、１５８を非常に安価にする
ことができ、かつ製造の精度およびアセンブリの位置合
せを高度にすることなく使用でき、高いパーセンテージ
の反射率がもたらされる。

【００３６】干渉フィルタ１６０は、周辺光および変更
されたＩＲエネルギー・ビーム２０２からのその他の望
ましくない波長（すなわちモニタされるガスの吸収帯の
外の波長）をカットするように構成されている。例えば
干渉フィルタ１６０は、ＣＯ ₂濃度をモニタするために
使用するとき、４．２６マイクロメートルに中心があ
る。しかし干渉フィルタ１６０は、非常に狭い帯域のフ
ィルタなどの、非常に精密なフィルタである必要はな
い。当技術分野で周知であるように、患者の呼吸ガスを
含むガスは、ＣＯ₂とは十分に異なる吸収波長帯を有
し、そのため、４．２６マイクロメートルに中心がある
干渉フィルタ１６０は、その他のガスに対応する可能な
吸収波長を著しく通さないと考えられる。

【００３７】検出器１６２は、フィルタにかけられたビ
ーム、すなわち干渉フィルタ１６０から出力されてその
上に入射したビームを感知するように、かつフィルタに
かけられて入射したそのビームをそれに比例する電気信
号（すなわちアナログ信号）に変換してガス濃度発生ユ
ニット５６に送り、信号処理をするように構成されてい
る。検出器１２は、セレン化鉛（ＰｂＳｅ）タイプの検
出器、焦電タイプの検出器、および熱電対列タイプの検
出器を含む、種々のＩＲ検出装置のいずれか１つにする
ことができる。

【００３８】図５に示すように、主流装置１５０を気道
アダプタ１００に「留める（ｓｎａｐ）」。気道アダプ
タ１００の接続部１０６は、患者の呼吸ガスを患者呼吸
循環路１６からそらすことなく、かつ患者の呼吸ガスと
直接接触するようなことがない状態で（したがってそれ
によって汚染されまたは別の方法で変更されることがな
い状態で）、ＩＲソース１５４から患者の呼吸ガスを通
して検出器１６２までの光路が得られるように、第１お
よび第２のリフレクタ１５６、１５８と接触する。

【００３９】ＩＲソース１５４から出力されたＩＲエネ
ルギー・ビーム２００は上方に移動し、内側に面する第
１のリフレクタ１５６の曲面に入射する。第１のリフレ
クタ１５６の曲率および反射性に起因して、ＩＲエネル
ギー・ビーム２００は反射されて第１の窓１１０、患者
の呼吸ガス、次いで第２の窓１１０内を移動し、その
後、気道アダプタ１００の他方の側に出る。気道アダプ
タ１００内を移動する間、ＩＲエネルギー・ビーム２０
０の一部は患者の呼吸ガスに吸収される（ＣＯ₂をモニ
タする場合は４．２６マイクロメートル波長またはその
付近のビーム２００を吸収することを含む）。ＩＲエネ
ルギー・ビーム２００の残りは第２の窓１１０を通過し
続け（すなわち変更されたＩＲエネルギー・ビーム２０
０）、第２のリフレクタ１５８で反射されて下方の干渉
フィルタ１６０に向かい、最後に検出器１６２に到達す
る。

【００４０】主流分析器システム２２をできる限り安価
に保つため、参照フィルタまたは自己較正要素を含まな
いことが好ましい。その代わり、主流分析器システム２
２、好ましくは検出器１６２から出力された電気信号ま
たはアナログ信号（すなわち主流信号）であって信号処
理用のユニット５６に伝達された信号は、分析器２８か
ら出力された電気信号またはアナログ信号（すなわち側
流信号）を使用して較正される。プロセッサ４２は、複
数の主流信号を、対応する複数の側流信号に相関させ
て、この２組の信号の相関パターンを決定する。この相
関パターンを使用して、次の較正が生じるまで後続の主
流信号を適宜調整する。較正プロセスは、患者１２が２
呼吸する時間（すなわち約２０秒）内に完了させること
ができる。

【００４１】オペレータ・コンソール４４に出力された
較正済みの主流信号は、評価される側流装置の全ての補
正、例えばガスの干渉、圧力変化、温度変化、製造公
差、構成要素の制限の補正や、任意のその他の誤差原因
の補正などを含み、したがってシステム２２について工
場出荷時の較正も行う必要がない。較正が行われると、
側流循環路５４は待機モードになり、それによって患者
呼吸循環路１６の乱れが減少する（すなわち患者の呼吸
ガスの一部を循環路１６からそらす）。

【００４２】システム１０は、再度相関を行うように、
かつ新しい較正パラメータを提供するようにさらに構成
されており、それによって、主流装置１５０から発生し
たガス濃度の正確さが維持される。再較正は、システム
１０または周囲の変化（圧力や温度の変化など）が感知
されるとき、較正された主流信号が不可能な値であると
き（ガス濃度の値が負であるなど）、かつ／または任意
のその他の理由で、ユーザの要求に応じて周期的かつ自
動的に行われる。

【００４３】したがって、従来の側流システムに低コス
トの主流ガス分析器システム２２を付加することによっ
て、ユーザは、費用の増加をごくわずかに抑えた状態で
両方のタイプの装置の利益を得る。主流ガス分析器シス
テム２２は、金属構成要素またはヒータの使用が最小限
に抑えられるので、システム２２を室温と平衡名状態に
保つことができ、したがって、その後に生じる室温の変
化だけが再較正する理由と考えられる。さらに、システ
ム２２を構成する要素の材料および寸法は、製造公差が
大きくなるように、かつ組立て後の位置合せが無視でき
るように選択される。

【００４４】図および上記の記述に示される本発明の実
施形態および適用例が現時点で好ましいが、これらの実
施形態は単なる例示を目的として提供されることが理解
されよう。例えば、患者に対する医療上の適用例につい
て示したが、代わりに任意のガス流中のガスを分析する
ためにも使用できる。別の実施形態では、システム１０
内で複数の主流システムを利用することができ、この主
流システムのそれぞれは異なるガスを分析するように構
成されるものである。したがって、本発明は特定の実施
形態に限定されず、それでもやはり上述の特許請求の範
囲内に含まれる様々な変形例にも適用される。

【図面の簡単な説明】

【図１】患者呼吸モニタ・システムのブロック図であ
る。

【図２】図１の患者呼吸モニタ・システムの一部を形成
する、主流ガス分析器システムの斜視図である。

【図３】図２の主流ガス分析器システムの一部を形成す
る、気道アダプタの斜視図である。

【図４】図２の主流ガス分析器システムの一部を形成す
る、主流装置の斜視図である。

【図５】図２の主流ガス分析器システムの断面図であ
る。

【符号の説明】

１０モニタ・システム１２患者１４気道チューブ１６間者呼吸循環路２２主流ガス分析器システム２６移送管３２ベント５０ポート５４側流循環路５６ガス濃度発生ユニット１００気道アダプタ１１０プラスチック窓１５０主流装置１５４ＩＲソース１６０干渉フィルタ１６２検出器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガス流の非侵襲性モニタを可能にする入
口側プラスチック窓（１１０）および出口側プラスチッ
ク窓（１１０）含む気道アダプタ（１００）と、気道アダプタ（１００）に結合されてリフレクタ（１５
８）を含むガス分析器（１５０）であって、リフレクタ
（１５８）が、反射被覆を有するプラスチック構成要素
を含むガス分析器（１５０）とを含む低コストの主流ガ
ス分析器システム（２２）。
【請求項２】ガス分析器（１５０）が、リフレクタ
（１５８）に類似する別のリフレクタ（１５６）を含
み、別のリフレクタ（１５６）およびリフレクタ（１５
８）がそれぞれ、入射ビーム（２００）を入口側プラス
チック窓（１１０）に反射させ、出口側プラスチック窓
（１１０）からの出射ビーム（２０２）を反射するよう
に位置決めされている請求項１に記載のシステム（２
２）。
【請求項３】ガス分析器（１５０）が、リフレクタ
（１５６）に近接して結合されて入射ビーム（２００）
を発生するように構成された赤外線ソース（１５４）を
含む請求項２に記載のシステム（２２）。
【請求項４】ガス分析器（１５０）が、別のリフレク
タ（１５８）に近接して結合されて出射ビーム（２０
２）を感知するようにかつそれに比例する電気信号を出
力するように構成された検出器（１６２）を含む請求項
２に記載のシステム（２２）。
【請求項５】出射ビーム（２０２）が、検出器（１６
２）に入射する前に、ガス分析器（１５０）に含まれる
干渉フィルタ（１６０）によってフィルタリングされる
請求項４に記載のシステム（２２）。
【請求項６】入口側および出口側プラスチック窓（１
１０）が、４．２６マイクロメートル付近の波長で透過
率特性を有し、干渉フィルタ（１６０）が、４．２５マ
イクロメートル付近に中心がある請求項５に記載のシス
テム（２２）。
【請求項７】ガス分析器（１５０）が、主に非加熱要
素であることから自己誘導された温度変化を比較的免れ
易い請求項１に記載のシステム（２２）。
【請求項８】ガス流とのインターフェース手段（１０
０）であって、ガス流の非侵襲性モニタを可能にする入
口側プラスチック窓（１１０）および出口側プラスチッ
ク窓（１１０）を含むインターフェース手段（１００）
と、インターフェース手段（１００）に結合されて反射手段
（１５８）を含む分析手段（１５０）であって、反射手
段（１５８）が、反射被覆を有するプラスチック構成要
素を含む分析手段（１５０）とを含む、低コストの主流
ガス分析器システム（２２）。
【請求項９】分析手段（１５０）が、反射手段（１５
８）に類似する別の反射手段（１５６）を含み、別の反
射手段（１５６）および反射手段（１５８）がそれぞ
れ、入射ビーム（２００）を入口側プラスチック窓（１
１０）に反射させ、出口側プラスチック窓（１１０）か
らの出射ビーム（２０２）を反射するように位置決めさ
れている請求項８に記載のシステム（２２）。
【請求項１０】分析手段（１５０）が、反射手段（１
５６）に近接して結合されて入射ビーム（２００）を発
生するように構成された赤外線ソース（１５４）を含む
請求項９に記載のシステム（２２）。
【請求項１１】分析手段（１５０）が、別の反射手段
（１５８）に近接して結合されて出射ビーム（２０２）
を感知するようにかつそれに比例する電気信号を出力す
るように構成された検出手段（１６２）を含む請求項９
に記載のシステム（２２）。
【請求項１２】出射ビーム（２０２）が、検出手段
（１６２）に入射する前に、分析手段（１５０）に含ま
れる干渉フィルタ（１６０）によってフィルタリングさ
れる請求項１１に記載のシステム（２２）。
【請求項１３】入口側および出口側プラスチック窓
（１１０）が、４．２６マイクロメートル付近の波長で
透過率特性を有し、干渉フィルタが、４．２６マイクロ
メートル付近に中心がある請求項１２に記載のシステム
（２２）。
【請求項１４】分析手段（１５０）が、主に非加熱要
素であることから自己誘導された温度変化を比較的免れ
易い請求項８に記載のシステム（２２）。
【請求項１５】問題とされるガス流と、当該ガス流に結合される側流システム（５４）と、当該ガス流に結合され、側流システム（５４）を待機モ
ードで配置することができる費用のかからない分析器と
なるように構成された主流システム（２２）であって、
側流システム（５４）が、主流システム（２２）から出
力された感知された信号の較正を行うため、当該ガス流
の一部をそらすよう必要に応じてアクティブ・モードと
なるように構成された主流システム（２２）とを含む、
ガス分析システム（１０）。
【請求項１６】主流システム（２２）が、主流装置
（１５０）に結合された気道アダプタ（１００）を含む
請求項１５に記載のシステム（１０）。
【請求項１７】気道アダプタ（１００）が、当該ガス
流の非侵襲性モニタを可能にする入口側プラスチック窓
（１１０）および出口側プラスチック窓（１１０）を含
み、主流装置（１５０）が第１および第２のリフレクタ
（１５６、１５８）を含み、第１および第２のリフレク
タ（１５６、１５８）がそれぞれ反射被覆を有するプラ
スチック構成要素を含む請求項１６に記載のシステム
（１０）。
【請求項１８】主流装置（１５０）が、ソース（１５
４）、フィルタ（１６０）、および検出器（１６２）を
含み、ソース（１５４）、第１のリフレクタ（１５
６）、入口側プラスチック窓（１１０）、出口側プラス
チック窓（１１０）、第２のリフレクタ（１５８）、フ
ィルタ（１６０）、次いで検出器（１６２）という連続
した順序で示される光路が感知された信号を出力する請
求項１７に記載のシステム（１０）。
【請求項１９】入口側および出口側プラスチック窓
（１１０）が、４．２６マイクロメートル付近の波長で
透過率特性を有し、フィルタが、４．２６マイクロメー
トル付近に中心がある請求項１８に記載のシステム（１
０）。
【請求項２０】当該ガス流に結合されて、当該ガス流
に含まれるガス成分の濃度をモニタするように構成され
た別の主流システムをさらに含み、ガス成分が、主流シ
ステム（２２）によってモニタされるガス成分とは異な
るものである請求項１５に記載のシステム（１０）。
【請求項２１】感知された信号を使用して、ガスの干
渉、圧力変化、温度変化、製造公差、構成要素の欠陥、
および主流システム（２２）に関する任意のその他の誤
差原因のいずれか１つの補正を含む較正済みの感知され
た信号を発生させる請求項１５に記載のシステム（１
０）。