JPH09510550A

JPH09510550A - 呼吸ガス分析器

Info

Publication number: JPH09510550A
Application number: JP7524674A
Authority: JP
Inventors: スティーヴンドルッカー; アレクセイゴーダー; ダヴォードカリーリ; ケヴィンウィリアムス; ケンクリステンセン; エメリーメイジャー
Original assignee: アンドロスインコーポレイテッド
Priority date: 1994-03-21
Filing date: 1995-03-09
Publication date: 1997-10-21
Also published as: US5464982A; WO1995025950A1; EP0755509A4; EP0755509A1

Abstract

(57)【要約】呼吸ガス中の二酸化炭素の濃度を測定するための改良装置及び方法を提供する。装置は、どんなホスト装置とも万能的に互換性のあり、呼吸気管と直列に取り付けられる非分散ガス分析器である。ガス分析器は呼吸ガス分析器を収容するサンプルセルを支持し、衝撃吸収材料で包囲された赤外線放射源を収容するハウジングと、放射をサンプルセルを通して平行ビーム路へ差し向けるための装置と、ビーム路を分割し、それをサンプルセル内の二酸化炭素の吸収量を測定するための一対の赤外線検出器に差し向けるための装置とを含む。ガス分析器は、１つが曇りの出来るのを阻止するためにサンプルセル窓の温度を調整するためのもの、もう１つがより正確な測定値を確保するように検出器を取り囲む周囲温度を調整するためのものの２つの加熱サーボの使用によって更に改善される。ガス分析器のハウジング内には、ガス分析器の性能パラメータを特徴付ける情報を記憶し且つ提供するための校正装置が含まれる。

Description

【発明の詳細な説明】呼吸ガス分析器発明の分野本発明は一般的には非分散赤外線分光計に関する。特に本発明は患者の気管と直列であるサンプルセル内に存在する呼吸ガス中の炭酸ガスの濃度を測定する改良ガス分析器に関する。発明の背景非分散形式のガス分析器は典型的には指定されたガスの濃度を、(1)ガスに赤外線放射ビームを通すことによって、(2)指定されたガスによって吸収される狭い波長帯域のエネルギーの減衰を、ガスの中を通る狭い波長帯域のエネルギーに比例する電気出力信号を発生させることのできる検出器で確かめることによって測定することができるということの前提で作動する。かかるガス分析器の例は米国特許第４,８５９,８５８号、同第４,８５９,８５９号、同第４,９１４,７２０号及び同第５,０９２,３４２号に開示されている。これらのガス分析器の医療適用では、呼吸終期の二酸化炭素、即ち患者の呼気中の二酸化炭素の濃度の監視を含む。医療職員がこの吐きだされた二酸化炭素レベルを採用して、患者が呼吸するのを補助するために患者に繋がれた機械的換気装置の運転を監視することができる。或る代表的な装置では、患者が吐きだす鼻カニューレからなる系統が、吐きだされた息をラインを経てガス分析器に伝えるように採用される。鼻カニューレを採用する先行技術の装置は米国特許第４,９５８,０７５号に示され且つ開示されている。血液中のガスの測定用ガス測定装置の代表的な医療適用では、取り替え可能な又は交換可能なサンプルセル又はキュベットが患者の気管に差し込まれたチューブを機械的な換気装置の配管に接続するのに用いられる。サンプルセルは吐きだされたガスを正確な横寸法をもった流路に閉じ込め、両方ともガス分析器「ベンチ」の部品である赤外線放射エミッターと赤外線放射検出器ユニットに光路を備える。赤外線放射はサンプルセルアダプターの中のガス分析器を横切り、放射の一部が分析すべき指定ガスによって吸収されるので赤外線は減衰される。次いで減衰された赤外線報放射ビームはろ過されて測定されるガスによって吸収された狭い帯域の外側に位置する周波数のエネルギーを除去する。その帯域内の赤外線放射は検出器に当たり、その結果、検出器は大きさが検出器に当たる赤外線放射の強さに比例する電気信号を発する。米国特許第４,８５９,８５８号、同第４,８５９,８５９号、同第４,９１４,７２０号及び同第５,０９２,３４２号に開示された先行技術の装置は各々ガス分析器及び使い捨てサンプルセル又はキュベットを含む。サンプルセルは換気装置に繋がれた患者の気管に挿入されるように設計され、そして赤外線放射ビームをサンプルセルに通せるように、サンプルセルに対して横に位置決めされた視線を有する一対の対向した窓を含む。サンプルセルは、窓が上記の赤外線源のビーム路と整合しているようにセンサーユニットの中へ置かれるように設計されている。米国特許第４,８５９,８５８号、同第４,８５９,８５９号、同第４,９１４,７２０号に開示されたガス分析器装置は呼吸ガス中の二酸化炭素含有量を測定する。呼吸ガスはサンプルセルの中を流れ、赤外線ビームがこのサンプルセルに差し向けられる。放射はパルス式赤外線放射源から発し、パラボラミラーによって指向される。ミラーは放出された放射を平行にして平行光線のビームにし、このビームを光路に沿ってサンプルセルを通して直接、サンプルセルの下流に位置した赤外線感応検出器に焦点を結ばせる。ビームは、これがガス混合物を横切るとき減衰される。というのは放射の一部がＣＯ₂ガスによって吸収されるからである。検出器は呼吸ガスによって赤外線ビームに引き起こされる減衰量を測定する。減衰量は呼吸ガス中のＣＯ₂の濃度に相当する。米国特許第４,８５９,８５９号に開示された検出器の感度を改善するために、光ファイバーが、ＣＯ₂によって吸収される赤外線放射の波長だけの狭い帯域を通るように検出器の前に設けられる。普通は、ほぼ４．３ミクロンの波長がこの目的のために選択される。帯域内の残っている赤外線放射は検出器に当たる。次いで、検出器は大きさが検出器に当たる赤外線放射の強さ、即ちＣＯ₂の濃度に比例する電気信号を生じさせる。ＣＯ₂濃度を測定する際の精度を高めるために、第２検出器ーフィルター対が採用され、これは第１検出器ーフィルター対と並置して又はこれに隣接して位置決めされる。第２フィルターはＣＯ₂によって吸収されない波長の赤外線放射の同様な狭い帯域を通るように設計されている。この赤外線放射帯域は典型的には、ほぼ３.７ミクロンの波長を有し、そして吸収可能な放射帯域に隣接する。第２検出器は又ＣＯ₂によって吸収されない放射の大きさに比例する電気信号を発生させる。検出器によって発生された出力信号は信号処理器に送られる。信号はＣＯ₂の測定濃度の誤差を除去するように比演算される。これらの誤差は異物（例えば、キュベット窓に付着した凝縮物）及び赤外線源及び又は検出器の他の不安定状態のようなファクターに帰する。米国特許第５,０９２,３４２号に開示されたガス分析器は上記の二重検出器ーフィルター対を採用するが、検出器の感度及び精度を高めるために２つの追加の部品、即ちビーム分割器及びレンズを追加する。二色ビーム分割器が検出器の前のビーム路に設けられる。このビーム分割器は放射スペクトルの外の測定すべき２つの波長に分離し、予め選択された波長だけをその対応した検出器に差し向ける。特に、二色ビーム分割器は３.７ミクロンの波長を有する赤外線放射を伝達し、且つこの波長の光線を「基準」用検出器に当てさせる材料で作られている。換言すれば、４.３ミクロンの放射波長を有する光線は反射されて「測定」用検出器に差し向けられる。加えられたレンズはビーム分割器の前に位置決めされたレンズからなり、該レンズは、ビームがサンプルセルを通過した後、ビームを検出器に焦点合わせする。これらの追加の特徴の両方は、キュベット窓の曇り及び異物によって引き起こされるぼんやりした光路により検出器精度を減ずる。このレンズの１つの欠点は、レンズ公差の誤差の累積効果によって引き起こされる２つの所定波長ビーム路間の非対象の高い可能性である。換言すれば、光路の妨害によって引き起こされた僅かな公差誤差でもぼんやりしたビーームが各レンズによって焦点合わせされるので或るファクターによって増大される。特に、誤差がビーム路の１つだけに存在する場合には、２つの路の間の非対象は正確さの小さいＣＯ₂濃度測定を与える。従って、２つの選択されたビーム路間の非対象を増すことなく選択された波長のビームを正確に焦点合わせさせるガス分析器を設計することが望ましい。本発明は改良されたレンズのなし設計によってこれを達成するものである。検出器測定の対象に手伝うことに加えて、レンズの除去はより安価でより計量なユニットにする。再び、米国特許第４,８５９,８５８号、同第４,８５９,８５９号、同第４,９１４,７２０号に開示された先行技術の装置を言及すると、２つの検出器の並置のために、両検出器に達する赤外線放射は、あらゆる実施目的のために、サンプルセル窓の曇り及び赤外線放射エミッターと検出器との間の光路に沿う汚染によって等しく減衰される。又、赤外線放射は熱ドリフト及び周囲温度の変化によって等しく影響される。曇り、汚染、熱ドリフト又は周囲温度の変化によって引き起こされるいかなる誤差をも除去するために、検出器によって発生される信号を比演算する。上記の先行技術の装置は好ましくは高感度及び比較的低コストのためにセレン化鉛の検出器を採用する。しかしながら、セレン化鉛の検出器は大変温度に敏感であり、温度変化が検出器材料の全体の抵抗率及び感度に影響を及ぼす。検出器の温度変化によって発生される誤差を上記の比例技術を採用することによって除去することはできない。事実、赤外線放射検出器からの信号は、検出器の温度が０.１℃位変化すれば、比演算にもかかわらず、失われることがある。従って、検出器を一定且つ正確な温度に維持するために、非演算技術を採用するのに加えて、検出器加熱装置を設ける。検出器のこの加熱はまた、検出器を組み込んだ組立体の光学部品に欲しない曇りが形成されないようにする。先行技術の加熱装置は在来構造のストリップヒータと、検出器ユニットの温度を感知するためのサーミスタとを採用する。ストリップヒータとサーミスタの両方は検出器ユニットの検出器及びハウジング又はケーシングと熱伝達関係にこれに隣接して並置される。サーミスタはアナグロ信号を温度制御回路に送り、温度制御回路はその信号をデジタル形態に変換する。この温度デジタル信号はストリップヒータの動作サイクルを制御するためにフィードバックループに利用される。この加熱装置の欠点は、サンプルセル窓が検出器ユニットからの熱の伝達によって間接的に加熱されるに過ぎない。かくして、サンプルセル窓の曇りは効果的に蒸発されない。上記の加熱装置の代わりに、他の先行技術の装置はサンプルセル窓加熱装置を利用する。例えば、米国特許第５，０９２，３４２号は、電熱エレメントをサンプルセルと反対に面したそれぞれの側でサンプルセルホルダー窓の一方又は両方の面に直接付けたガス分析器を開示する。幾つかの電導性バンド又はトラック形態が開示されており、この場合には、ビーム路は邪魔されない。加熱された窓は、バンドからサンプルセル窓への良好な熱伝達を考慮するためにサンプルセルがガス分析器ベンチに着座されるとき、サンプルセルと実質上接触状態にある。この方法では、サンプルセル窓の内面に起こることがある水蒸気の凝縮が回避される。検出器組立体とこれに最も近いサンプルセル窓との間にも熱伝達関係が存在する。この目的のために、検出器をうゅうようするブロックは熱伝導性材料で作られる。検出器ブロックに埋設され或いは該ブロックと加熱された窓との間に位置決めされた温度センサーがガス分析器の温度を制御するのに採用される。しかしながら、この加熱装置は、検出器ブロック及びサンプルセル窓の温度が互いに従属関係にある点で制限される。換言すれば、たった１つの熱源、即ち窓ヒータ及び両方のための１つの温度センサーがある。米国特許第４,８５９,８５８号、同第４,８５９,８５９号、同第４,９１４,７２０号に開示された先行技術の装置は各々ガス分析器ベンチから遠隔の手持ちユニットを含み、これは装置の電子制御、処理及び電力回路を全て収容する。この設計では、電子回路はベンチ部品から遠くに収容される。遠隔のユニットはマイクロコンピュータ、アナグローデジタル変換器、信号処理回路及び電力供給回路を保持する。マイクロコンピュータは赤外線エミッター、検出器を一定の正確な温度に保つヒータ、及び測定されるガスに関する種々の情報の表示の操作を制御する。アナグローデジタル変換器は検出器によって放出された信号を呼気ガスサンプル中のＣＯ₂ の濃度を指示する比演算された信号に変換する。信号処理回路はガス分析器の操作を制御し、そして検出器で発生した信号を処理してかかる医療関係の情報を、ＣＯ₂の瞬時の濃度に加えて、最小の吸い込みＣＯ₂、呼吸速度、及び呼吸終期ＣＯ₂として表示する。装置の制御回路をガス分析器ベンチから遠隔に置くことによって、上記の装置は同じ手持ち電子装置ユニットとともに同じベンチを使用するように要求される欠点を有する。このマッチングは、各ガス分析器の赤外線源、検出器及びフィルターが比較電子装置ユニットによって適応される新規な操作仕様及び性能特性を有するので必要である。ベンチと電子装置との間の互換性は仕様者が校正ミスマッチを回避するためにベンチをその対応した電子ユニットと組ませる際に用心する必要がある。かかる装置が交換可能なベンチを備えていたとしても、ここのガス分析器の性能を特徴付ける情報が、ホストモニターが検出器からの信号を正確に解釈することになれば、処理装置に利用できなければならない。これはガス分析器が対応するホストユニットに接続される度に校正される必要がある。その上、これらの装置は複数の部品、即ちガス分析器ベンチ、電子装置ユニット、相互接続ケーブルにより厄介である。また外部ケーブルによる電子信号の伝達に帰するひずみやノイズの付加的な欠点がある。従って、個々のガス分析器ベンチが取り外し可能で、それら自身の電子装置を収容するガス分析器装置を設計することが望ましい。かかる設計によりベンチをどんなホストモニターとも交換させられ、外部伝達線によるひずみやノイズの作用を除去する。またかかる交換可能なベンチはそれぞれの校正特性を記憶することができ、且つかかる情報を対応するホストユニットに与えることができることが望ましい。米国特許第４,８５９,８５８号、同第４,８５９,８５９号、同第４,９１４,７２０号に開示された先行技術の装置は戻り止め及び補足し合う凹部を使用してガス分析器べんちをサンプルセルと係合させる方法をさらに開示する。球形の戻り止め及びばね戻り止め組み合わせがベンチハウジングの孔内に配置される。球形戻り止めはサンプルセルケーシングの中央部分に設けられた１つ又は４つの補足し合う凹部にトラップされ、従ってベンチを幾つかの向きのうちの任意の１つでサンプルセルケーシングに結合することができる。この設計の目的は、ベンチ及びサンプルセルを組み立てるのに必要とされる正確さを減ずることによってベンチとサンプルセルとの係合を容易にすることにある。先行技術の設計の欠点は、戻り止めの移動の結果ケーシングに磨耗を生じさせ、これはついには拡大凹部にさせ、ベンチとサンプルセルとの間の嵌まりを緩くさせてしまう。このようなことは、金属部品（例えば、ばね戻り止め）がプラスチックケーシングと一緒に用いられるときにさらに大きくなる。緩い嵌まりは光ビーム路をドリフトさせ、その結果ＣＯ₂測定の正確さを低下させる。従って、部品の磨耗をもたらさないベンチーサンプルセルマッチング構造を有するガス分析器を設計することが望ましい。米国特許第５,０９２,３４２号に開示されたガス分析器を含む多くの先行技術の装置は赤外線源として白熱灯を採用する。白熱灯は、比較的安価であり、急速な消滅時間及び低電力要件を有する点で赤外線源として望ましい。しかしながら、白熱灯の欠点は、大変耐久性が高められず、従って、落としたら故障し易いことである。従って、耐久性が高く、良好な作動特性を有する低コストの赤外線放射源を備えたガス分析器装置を設計することが望ましい。従って、本発明の目的は先行技術を改善した二酸化炭素測定装置及び方法を提供することにある。本発明の目的は又二酸化炭素測定の精度を高めるようにレンズなしガス分析器ベンチ設計を採用する二酸化炭素測定装置を提供することにある。本発明の目的は又改善された熱安定性を有する二酸化炭素測定装置を提供することにある。本発明の他の目的は検出器組立体及びサンプルセル窓の温度を独立に制御するするための二重加熱制御装置を有する二酸化炭素測定装置を提供することにある。本発明の他の目的は、装置が故障したら加熱制御装置を止める二酸化炭素分析器測定装置を提供することにある。本発明の目的は又、取り外しでき、互換性のあるホストユニットと交換できるガス分析器ベンチを備えた二酸化炭素測定装置を提供することにある。本発明の更なる目的は又、ホストユニットに接続される度にベンチを校正する必要性を除去するように記憶された校正情報を各々有する交換可能なベンチをもった二酸化炭素測定装置を提供することにある。本発明の更成る目的は又、ガス分析器をベンチハウジングの磨耗を減じる方法でサンプルセルと組み立てることができる二酸化炭素測定装置を提供することにある。本発明の更なる目的はまた、物理的な衝撃に耐える安価な赤外線放射源を採用する二酸化炭素測定装置を提供することにある。センサー内の検出器ユニットによって受けられる赤外線放射の強さに大きさが比例する電気信号を受入れることができ、且つ吸い込み段階中、患者の呼吸ガス中のＣＯ₂濃度を呼吸終期ピークに連続的に表示しかつ患者の呼吸速度を表示する出力を供給することができる集積回路を有する炭酸ガス測定装置を提供することにある。本発明のもっと一般的な目的は先行技術の装置よりも安価かつ計量である二酸化炭素測定装置を提供することにある。発明の概要本発明は先行技術の装置及び方法の欠点を解消し、上記の目的を達成する二酸化炭素測定の新規な装置及び方法を提供する。従って、本発明の１つの観点は、選択されたガスを含有するガス混合物中の選択されたガスの濃度を決定し、該選択されたガスを表す電気信号を出す装置に向けられる。装置は、ハウジングと、ガス混合物を収容するための、ハウジングで支持されたサンプルセルと、赤外線放射を放出するための、ハウジング内に設けられた赤外線源装置と、選択されたガスの特性吸収波長で前記サンプルセルを通る赤外線放射を検出し、その赤外線放射を表す出力信号を出すための、ハウジング内に設けられた測定用検出器と、選択されたガスの特性吸収波長の赤外線放射以外の波長でサンプルセルを通る赤外線放射を検出し、その赤外線放射を表す出力信号を出すための、ハウジング内に設けられた基準用検出器と、赤外線放射を、サンプルセルを通してビーム路を走るビームヘ差し向けるための、ハウジング内に設けられた光学装置と、赤外線放射源とビーム分割装置との間でビーム路にサンプルセルを手で解放自在に保持するための、ハウジング内に形成されたホルダー手段とを含む。光学装置はサンプルセルに差し向けられた平行ビームを形成するための反射体と、サンプルセルを通るビームの各々の部分を測定用検出器及び基準用検出器に差し向けるためのビーム分割装置と、それぞれのビーム部分を測定用検出器及び基準用検出器に焦点合わせさせるための測定用検出器及び基準用検出器と関連した集光装置とを含む。本発明を特徴付ける新規な種々の特徴はこの開示の一部をなす特許請求の範囲で指摘される。本発明と本発明の使用によって得られた利点のより良い理解のために、発明の好ましい実施形態を示す添付図面及び記載事項を参照する。図面の簡単な説明図１は本発明のガス分析器の分解側面図を示す。図２は本発明のガス分析器の分解概略図を示す。図３は本発明のガス分析器内に収容された電子回路のブロックダイヤグラムを示す。図４は本発明のスパンチェックフィルターの分解概略図を示す。図５は本発明の赤外線源の断面側面図を示す。図６は本発明の１つの実施形態による戻り止め−凹部合わせ形態を有するガス分析器及びサンプルセルの斜視図を示す。図７は図６に示す合わせ形態の戻り止めの拡大正面図を示す。好ましい実施形態の詳細な説明本発明は新規なガス分析器及び換気装置に繋がれた患者の気管と直列をなしているサンプルセル内にある呼吸ガス中の二酸化炭素を検出することによって血液中の溶解ガスを測定するための方法を提供する。サンプルセルは取り外しでき且つ交換可能であり、気管内のガスに対するガス分析器の光学的アクセスを提供する。本発明は先行技術の装置の欠点を解消し、上記の利点を達成する。今、一般的には、同じ番号が幾つかの図面を通して同じ要素を指している図面を、そして特に図１を参照すると、一例として、麻酔状態の患者の呼吸空気中のＣＯ₂含有量を決定する本発明のガス分析器の断面図が示さられている。ガス分析器１はガス分析器ベンチ８及び取り外し可能なサンプルセル１０を含む。一般的に、ガス分析器ベンチ８はガス分析器の光学、測定及び電子制御部品を収容する。光学部品は赤外線源放出器１４と、反射器１６と、を含み、反射器１６は赤外線ビームを、呼吸ガスを収容するサンプルセル１０を通してビーム分割器の方に差し向け、ビーム分割器は特定の波長の放射３５及び４５をそれぞれの集光器３８及び４８へ差し向け、集光器３８及び４８は赤外線ビームのそれぞれの部分３５及び４５を放射検出器３４及び４４に焦点を結ばせる。測定部品はそれぞれのビームの放射強度を測定する検出器３４及び４４を含む。これらの測定値は電気信号の形態で予備増幅器５０に送られ、次いで、ハイブリッドボード５２の制御回路に送られる。特に、ガス分析器ベンチ８はハウジング又はケーシング１２を含み、この中で、タングステンフィラメントランプ１４のような適当な源が赤外線源として構成される。赤外線源１４は当業者に良く知られた非分散赤外線技術に使用される。赤外線源１４によって放出れさた放射はパラボラミラー１６のような反射器によって反射される。赤外線源１４はパラボラミラー１６の焦点近くに配置されているので放出された赤外線は本質的に平行な光線のビーム1８を形成する。平行ビーム１８は反射器１６を出て、光軸の光路に沿って進み、第１ホルダー窓２２を通してベンチ８のＵ形ホルダー部分２０のハウジング１２を出て、第１サンプルセル窓２４からサンプルセル１０に入り、サンプルセル１０の中の呼吸ガス混合物と相互作用する。ガス混合物中の二酸化炭素は４．２６ミクロンの波長の赤外線を吸収する。減衰したビームは第２サンプルセル窓２６を通してサンプルセル１０を出て、第２ホルダー窓２２を通してベンチ８に再び入り、そして開口３２を経て検出器組立体３０に入る。検出器組立体３０はビーム１８を受光し、受光した放射の強さを表す電気信号を出す。検出器組立体３０は、好ましくはセレン化鉛材料の測定用検出器３４及び基準用検出器４４を含む。ビーム１８を測定ビーム３５及び基準ビーム４５に分割するための適当な装置、例えば二色性ビーム分割器４０が測定に必要とされる放射を検出器３４及び４４に与える。二色性ビーム分割器４０は、好ましくは、４.３ミクロンの範囲内の放射波長を有する光線を反射させ、例えば、３.７ミクロンの範囲内の波長を交互に透過させる材料で作られている。検出すべきＣＯ₂ はほぼ４.３ミクロンの測定波長に敏感であるからＣＯ₂の吸収はその濃度の測定値である。換言すれば、３.７ミクロンの基準波長の放射はＣＯ₂によって影響されない。測定ビームとして用いられる反射ビーム３５は、指示したように平行ビームの方向と直角に位置した光路に沿って差し向けられる。基準ビームとして用いられる透過ビーム４５をビーム分割器４０を通過させ、そして透過ビーム４５は基準用検出器４４に当たる。測定ビーム３５は測定用フィルター３６を通過し、基準ビーム４５は基準用フィルター４６を通過してそれぞれ測定波長範囲、基準波長範囲の正確な決定を行う。次いでビーム３５、４５の各々はパラボラ光学集光器３８、４８に入り、パラボラ光学集光器３８、４８はビーム３５、４５を測定用検出器３４、基準用検出器４４にそれぞれ焦点を結ばせる。測定用検出器３４及び基準用検出器４４によって生じさせた信号は予備増幅器回路ボード５０に位置した予備増幅器に送られ、次いで、ハイブリッドボード５２に位置したマルチプレクサー（図３参照）に送られ、そして当業者によって通常使用れさる信号処理ボード（図示せず）に送られ、この信号処理ボードは２つの信号の比をとって検査中のガス混合物の中のＣＯ₂の濃度を指示する出力信号を生じさせる。又、他の情報を信号から抽出する事が出来る。医療適用では、本発明は処理されたＣＯ₂データを、０.０乃至１００.０トルの最大及び最小ＣＯ₂濃度を０．１分解能及び−５.０乃至１２０.０トルの全体範囲でレポートするのに設ける。負のガス濃度は負のドリフトを指示するためにレポートされる。その上、ＣＯ₂濃度は６.２５マイクロセカンドの割合で連続的に測定され、２、４等の測定データパケットの倍数でホスト装置に伝達れさる。呼吸終期ＣＯ₂測定値は、下から上閾値を通るフィルターにかけられたデータの第１偏位と上から下閾値を通るフイルターに掛けられたデータの第１偏位との間のピークなフィルターに掛けられなかったデータを追跡することによって決定される。呼吸終期ＣＯ₂測定値は、５秒平均ウインドウでピーク呼吸終期を追跡することによってさらに処理される。この平均ウインドウから、呼吸から呼吸までの平均時間が計算される。次いで呼気速度がこの平均の逆数として計算される。本発明の操作条件を最適にするために、新規な二重加熱制御装置がセンサーブロック及びサンプルセルの温度を互いに独立に安定化させるのに用いられる。加熱制御装置は、１つがサンプルセル窓に、１つが検出器ブロックにそれぞれ設けられた２つの加熱サーボ又は閉ループフィードバック制御装置からなる。デュアルサーボ設計は、検出器の測定値の正確さを増すために検出器ブロックの温度について周囲温度及びサンプルセル流量の変化の影響を除去する。この方法で、装置の温度を微調整して装置をより正確に働かせることができる。特に、検出器は、これらの部品が周囲温度の変動に最も敏感であるから独立制御の加熱によってもっとも良く働く。今、図２を参照すると、新規な温度制御装置を示す、本発明のガス分析器の分解図が示してある。２つの加熱サーボの各々は加熱装置と、温度センサーとを含み、温度センサーは加熱された部品の温度をヒータ制御回路にフィードバックする。すると、加熱装置によって加えられた加熱量を調整する事が出来る。特に、ガス分析器１００はベンチハウジング１０２を有し、ベンチハウジングは取り外し可能なサンプルセル１２０と、赤外線源エミッターユニット１３０と、検出器ブロック組立体１４０と、ハイブリッドボード1６０（図３参照）とを収容する。ハウジング１０２には、サンプルセル１２０をガス分析器ベンチ内の適所に保持するホルダー１１０が形成されている。ホルダー窓１１２（１つの窓だけを示す）が赤外線源エミッターユニット１３０によって放出された赤外線ビームを透過させ、サンプルセル窓１２２（１つの窓だけを示す）と面一になるように着座される。適当な加熱装置１１４がホルダー窓１１２の各々の面に、サンプルセル１２０と反対に面して設けられてサンプルセル窓１２２に加熱を加える。好ましい実施形態では、加熱装置はリング形加熱トラック１１４からなり、これは窓１１２の周囲に接着された厚いフィルムセットの抵抗で作られており、電流を与えるための線１１６が加熱トラック１１４の端に半田付けされている。抵抗は厚いフィルム技術、例えば当業者に普通に知られた技術を使って付けられる。加熱エレメントトラック１１４は、放射ビームが通過する妨げのない光路を残すように窓１１２の円周に沿って配列される。窓１１２はサファイヤのような熱伝導性の良好な材料で作られる。サンプルセル１２０を適所に着座させたときには、窓１１２はサンプルセル窓１２２と「熱接触」（物理的な接触ではないが）する。この方法で、熱エネルギーはサンプルセル１２０に流れ、その温度は水蒸気の凝縮点以上に維持され、それによって、窓の曇り及び赤外線ビームの吸収及び分散を防止する。又、窓サンプルセル加熱サーボの一部として、サンプルセル窓１２２の温度を感知するための適当な装置が含められる。好ましい実施形態では、温度センサーはサンプルセル窓１２２の面に、検出器ブロック１４０に最も近く位置決めされたサーミスタ１１８からなる。サーミスタ１１８は電気信号を線１１９を経てハイブリッドボード（図示せず）に与える。サーミスタ１１８はフィードバック信号を線１１９を経てハイブリッドボード１６０に与え、ハイブリッドボード１６０は窓ヒータトラック１１４に与えられた電流を調整する。検出器ブロック組立体１４０は又窓加熱サーボと無関係の加熱サーボを有する。検出器ブロック組立体１４０は検出器ブロック１４１と、測定用検出器１４２と、測定用集光器１４３と、測定用フィルター１４４と、二色性ビーム分割器１４５と、基準用検出器１４６と、基準用集光器１４７と、基準用フィルター１４８とを含む。好ましくは、抵抗エレメントを有するカプトンテープのストリップヒータ１５０がアルミニウムのような熱伝導性材料で作られた検出器ブロック壁の１つに面一に位置決めされている。検出器ブロック１４１に隣接した窓１１２は検出器ブロック自身の加熱エレメント１１４に加えて、検出器ブロック１４１からの対流によって熱を受ける。検出器ブロック１４１の温度は検出器ブロックに埋設されたサーミスタ１５２によって測定されそして調整される。この方法で、サーミスタ１５２はフィードバック信号を線１５４を経てハイブリッドボード１６０に与え、ハイブリッドボードは又ストリップヒータ１５０に与えられる電流を調整する。ケーブル１７０が装置の信号処理器及び電力制御ボードに対する電力、データ及びクロック線を収容する。ヒータ制御装置サーミスタの一方又は両方からのフィードバック信号が測定される実際の温度の正確な読みでない状況が起こるかもしれない。これは、サーミスタの半田付けが外れていることによる課も知れないし或いはサーミスタの潜在的な製造欠陥によるかもしれない。このような状態から保護するために、本発明は加熱装置の温度応答が装置に加えられた所定のエネルギー範囲について所定のスペクトル内にあるかどうかを決定するエネルギー─温度安全アルゴリズムを採用する。換言すれば、サーミスタの温度出力値は所定電圧又は電流入力について値の期待帯域に対してチェックされる。装置の温度上昇が予測した帯域内にない場合には、ハイブリッドボード上の処理器がコマンドを信号処理器に送ってヒータを切る。以下に説明するように、本発明のガス分析器装置の熱応答は特性方程式によって定義される。各ガス分析器ユニットの温度特性定数がハイブリッドボードのメモリー回路に記憶される。この方法で、ヒータ制御装置の温度応答を連続的にモニターすることができる。本発明の他の観点は、万能ガス分析器ーホスト装置互換性を考慮していることである。即ち、各ガス分析器組立体がどんなホストユニットでも作動する。本発明のガス分析器の互換性は分析器それ自体内の各ガス分析器の赤外線源及び検出器の新規な性能を特徴付ける情報を記憶し且つ提供するすることによって達成される。この校正データはガス分析器ハウジング内のハイブリッドボードに位置した不揮発性ランダムアクセスメモリーチップに記憶され、これは又窓ヒータ及びブロックヒータ並びに赤外線源ランプを駆動するとともに検出器及びサーミスタからデータを伝達する。本発明のガス分析器がホスト装置に接続されるときには、記憶された校正データが信号処理器に送られ、そしてホストユニットに連絡される。本発明のガス分析器内に収容された、ハイブリッドボードを含む電子回路に加えて、信号処理器ボード及び電力変換ボードが、データを管理し、且つ使用者にとって所望な情報を表示するホストユニットと連絡するのに用いられる。ハイブリッドボードは窓ヒータ及びブロックヒータ並びに赤外線源ランプを駆動する回路を収容する。加えて、ハイブリッドボードは校正データを記憶しそしてレポートし、且つ検出器及びサーミスタからデータを伝達する。電力変換ボードはハイブリッドボード及び信号処理器ボードの基準電圧を含む本発明の操作に必要なあらゆる電圧を提供する。信号処理器ボードは電力変換ボードからの電力分配を監視し、あらゆる加熱機能を開始し且つ調整し、ガス分析器からのＣＯ₂レベルを集め、処理しそしてレポートし、ホスト装置と連絡し、装置の故障及び誤りをモニターしそしてレポートする。今図３を参照すると、ガス分析器ハウジング内に位置する電子回路、特に回路ボード２００、予備増幅器ボード２１０、及びハイブリッドボード２２０に組み込まれていない部品のブロックダイヤグラムが描かれている。どの回路ボードにも含まれていない部品は測定用検出器２０１及び基準用検出器２０２、加熱サーボの温度センサーによって与えられる装置温度２０３、赤外線源ランプ２０５、検出器ブロックヒータ２０６及び窓ヒータ２０７である。予備増幅器ボード２１０は検出器信号をハイブリッドボード２２０によって受け入れられるレベルまで増幅する増幅器２１１、２１２を収容する。増幅された検出器信号に加えて、ハイブリッドボード２２０は窓及び検出器ブロックセンサー（図示せず）から発生した温度信号２０３を受けまた電力制御ボード（図示せず）によって提供される装置電圧（２０４）、例えば１０ボルト基準電圧及び接地電圧を受ける。ハイブリッドボード２２０は窓ヒータ２０６及びブロックヒータ２０７並びに赤外線源ランプ２０５を駆動する出力を出す。加えて、ハイブリッドボード２２０は信号処理ボード（図示せず）によって処理されるべきデータを送るデータライン２３９に出力を出す。特に、図３はマイクロプロセッサー２２２、マルチプレクサー２２３、ポスト増幅器２２４、電圧ドライバー２２５、電圧−制御電流源２２６、及び不揮発性ランダムアクセスメモリー２２７を有するハイブリッドボード２２０を示す。マイクロプロセッサー２２２はクロックライン２３１及び２方向シリアルデータライン２３２を経て信号処理器と連絡する。マイクロプロセッサー２２２は測定用検出器２０１、基準用検出器２０２、装置温度２０３及び装置電圧２０４からのデータの時分割多重方式の責任を負う。これはクロックライン２３３を経て行われる。多重出力信号２３４はポスト増幅器２２４で増幅され、次いで信号処理器に提供される。電圧制御電流源２２６を作動する電圧制御信号２３５がマイクロプロセッサー２２２によって出され、電圧制御電流源２２６は赤外線源ランプ２０５を２５％の動作サイクルの４０Hzの電流パルスで駆動する。加えて、マイクロプロセッサー２２２は電圧ドライバー２２５の制御ライン２３６を出し、電圧ドライバー２２５はブロックヒータ２０６及び窓ヒータ２０７を駆動する。特定なガス分析器の校正定数並びにユニットアイデンティティー（即ち、シリアルナンバー）が２方向シリアルデータライン２３７及びクロックライン２３８を経て不揮発性ランダムアクセスメモリー２２７に与えられる。不揮発性ランダムアクセスメモリー２２７はホスト装置を初期化するのに要するまでこの情報を記憶する。本発明の校正手順は先ずサンプルセルに導入されたガスサンプルのガス濃度を、２つの検出器信号の定量として表される、測定用検出器及び基準用検出器に当てられた放射の量と相関させることを必要とする。次いで多項方程式を各光学部品、即ち放射源、測定用検出器及び基準用検出器を特徴付ける係数で導びく。次いで、特性方程式の係数を不揮発性ランダムアクセスメモリーに記憶する。校正法は装置の「ゼロ点」、即ち検査中のガス分析器のゼロ濃度に対応する信号レベルを定める。この「ゼロ点」は光学部品の温度の関数であり、多項特性方程式の定数として不揮発性ランダムアクセスメモリーに記憶される。加えて、ガス分析器の温度挙動は又不揮発性ランダムアクセスメモリーに記憶されるその対応した係数で特徴付けられる。温度校正により、装置をゆるい精度帯域内で４０ ℃以上の温度で作動させる。ガス分析器ユニットの初期の校正後、ガス分析器ユニットがそのもとの性能特性を維持しているかどうか、或いはガス分析器ユニットが再校正を必要とするかどうかを周期的に決定することが必要である。このために、本発明は補助スパンチェックフィルターを提供する。スパンチェックフィルターはサンプルセルの代わりにガス分析器ハウジング内に位置決めされた光学装置である。スパンチェックフィルターは、例えば、測定用検出器及び基準用検出器に当たる赤外線放射の伝達差を発生させることによってＣＯ₂の既知濃度を模擬する。信号処理ボードに記憶され且つ使用者の命令によって初期化されたスパンチェックソフトウエアアルゴリズムによって、検出器からのＣＯ₂のレポートされた濃度をＣＯ₂濃度の許容値の帯域と比較する。レポートされたＣＯ₂の値が帯域仕様から外れている場合には、ガス分析器は再校正を必要とする。今図４を参照すると、本発明のスパンチェックフィルターが設けられている。スパンチェックフィルター４００はホルダー４１０を有し、該ホルダーは好ましくはサファイアで作られた２つの窓４３０と４３５との間に挟まれたフィルター４２０を収容する。窓４４５を有するカバー４４０は窓４３５と整合し且つこれと面一をなす。ガス分析器内に位置決めされたとき、カバー４４０は検出器組立体に通じる開口と並置し且つこれと面一をなす。本発明は赤外線放射源の手段として、タングステンフィラメントランプ、一種の白熱灯を採用する。タングステンフィラメントランプはその低コスト、急速減少時間及び低電力要件のために選択される。使用分野では、ガス分析器が落とされ或いは不用意に衝撃荷重を受けるのが普通である。３フィートの典型的な落下によりタングステンランプに３０００Ｇを超える衝撃荷重が及ぼされる。これらの衝撃荷重によりフィラメントをヒューズさせ或いは破断させ、その結果、赤外線源を故障させることがある。上記の影響を防止するために、本発明はエラストマー衝撃吸収装置を採用する。衝撃吸収装置はまた赤外線源の光学的整合を維持する。今図５を参照すると、本発明の赤外線放射源ランプの側面図が示してある。赤外線源エミッターユニット５００はパラボラミラー５２５を有する反射器５２０に着座させたタングステンフィラメントランプ５１０を含む。反射器５２０は環状設計の衝撃吸収体５３０の環状凹部内に着座され、衝撃吸収体は好ましくはネオプレンで作られる。今図６を参照すると、本発明のガス分析器装置の実施形態はガス分析器と気管アダプターとのカップリングを取り付けるための戻り止め−凹部合わせ装置を有する。サンプルセル６１０をもった気管アダプター６００は端６１２及び６１４に取り付けられたチューブ（図示せず）によって患者の気管と直列に接続されるようになっている。サンプルセル６１０をガス分析器６３０のホルダー部分６３８内に着座させたとき、気管は赤外線放射ビームの方向軸６１８に対して横方向に軸６１６に沿って延びる。ガス分析器６３０は気管アダプター６００を収容するために、プラスチックで作られたハウジングに大きな凹部６３２を有する。大きな凹部６３２の面には成形された隆起戻り止め６３４が位置する。気管アダプター６００をガス分析器６３０に結合するために、サンプルセル６１０がガス分析器６３０のホルダー部分６３８内に位置決めされる。気管アダプター６００を適所に押し入れると、戻り止め６３４及びサンプルセル６１０のケーシングへ成形された対応する凹部６２４が互いにしっかりと並置される。図６を依然として参照すると、第２の戻り止めー凹部対がサンプルセル６１０のフランジ６２８に設けられた戻り止め６２６及びガス分析器６３０のハウジングに成形された対応する凹部６３６によって示される。再び、気管アダプター６００がガス分析器６３０内の適所に押し入れられたとき、戻り止め６２８は凹部６３６としっかり並置されることになる。今図７を参照すると、隆起戻り止め６２６を有するフランジの拡大側面図が示してある。サンプルガス袋６２０がガス分析器内に挿入されるとき、フランジ６２８お「ドッグレッグ」設計が戻り止め６２６を凹部６３６内に固定するばね負荷力として作用する。本発明の成形された戻り止めー凹部合わせ装置は別個の部品又は可動部品を採用することなくガス分析器をサンプルセルと係合させることによってケーシングの磨耗を除去する。以上の説明は本発明の好ましい実施形態の説明であり、種々の変更及び修正を特許請求の範囲に記載された如き発明の精神及び範囲から逸脱することなく発明に対してなしうることは理解される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者カリーリダヴォードアメリカ合衆国カリフォルニア州 95050 サンタクララメインストリート 1285 (72)発明者ウィリアムスケヴィンアメリカ合衆国カリフォルニア州 94564 ピノールページコート 1280 (72)発明者クリステンセンケンアメリカ合衆国カリフォルニア州 94550 リヴァーモアリリアンストリート 1216 (72)発明者メイジャーエメリーアメリカ合衆国カリフォルニア州 94801 ポイントリッチモンドブリックヤードコーヴロード 1210

Claims

【特許請求の範囲】１．選択されたガスを含有するガス混合物中の選択されたガスの濃度を決定し、該選択されたガスを表す電気信号を出す装置であって、ハウジングと、ガス混合物を収容するための、ハウジングで支持されたサンプルセルと、赤外線放射を放出するための、ハウジング内に設けられた赤外線放射源装置と、選択されたガスの特性吸収波長で前記サンプルセルを通る赤外線放射を検出し、その赤外線放射を表す出力信号を出すための、ハウジング内に設けられた測定用検出器と、選択されたガスの特性吸収波長の赤外線放射以外の波長でサンプルセルを通る赤外線放射を検出し、その赤外線放射を表す出力信号を出すための、ハウジング内に設けられた基準用検出器と、赤外線放射を、サンプルセルを通してビーム路を走るビームへ差し向けるための、ハウジング内に設けられたレンズなし光学装置と、を含み、光学装置はサンプルセルに差し向けられた平行ビームを形成するための反射器を含み、更に前記特性吸収波長を含む帯域幅を有する前記平行ビームの一部を測定用検出器に差し向け、前記特性吸収波長を含まない帯域幅を有する前記平行ビームの一部を基準用検出器に差し向けるための二色ビーム分割装置を含み、前記光学装置はさらに、前記それぞれのビーム部分を測定用検出器及び基準用検出器に反射的に焦点合わせさせるための、測定用検出器及び基準用検出器の各々にそれぞれ隣接して位置決めされた第１及び第２集光装置を含み、通るエネルギーを前記特性吸収波長を含む前記帯域幅にさらに制限するための、前記測定用検出器と関連したフィルター装置と、通るエネルギーを前記特性吸収波長を含まない前記帯域幅にさらに制限するための、前記基準用検出器と関連したフィルター装置と、を更に有する、ガス混合物中の選択されたガスの濃度を決定するための装置。２．前記赤外線放射源装置と前記ビーム分割装置との間でビーム路に前記サンプルセルを手で解放自在に保持するための、ハウジング内に形成されたホルダー手段を更に含む、請求の範囲１に記載の装置。３．前記赤外線放射源装置は衝撃吸収材料で包囲されたタングステンフィラメントランプからなる、請求の範囲１に記載の装置。４．前記反射器は、前記赤外線放射源装置がその焦点に置かれるように位置決めされたパラボラミラーである、請求の範囲１に記載の装置。５．前記サンプルセル内に生じる曇りを阻止するための熱調整装置を更に含む、請求の範囲１に記載の装置。６．選択されたガスを含有するガス混合物中の選択されたガスの濃度を決定し、該選択されたガスを表す電気信号を出す装置であって、ハウジングと、ガス混合物を収容するための、ハウジングで支持され、前記ビームに対して横に位置決めされた第１及び第２窓を有するサンプルセルと、赤外線放射を放出するための、ハウジング内に設けられた赤外線放射源装置と、赤外線放射を、サンプルセルを通してビーム路を走るビームへ差し向けるための、ハウジング内に設けられた光学装置と、選択されたガスの特性吸収波長で前記サンプルセルを通る赤外線放射を検出し、その赤外線放射を表す出力信号を出すための、ハウジング内に設けられた測定用検出器と、選択されたガスの特性吸収波長の赤外線放射以外の波長でサンプルセルを通る赤外線放射を検出し、その赤外線放射を表す出力信号を出すための、ハウジング内に設けられた基準用検出器と、ビーム路に前記サンプルセルを手で解放自在に保持するための、ハウジング内に形成されたホルダー手段と、を含み、ホルダー手段は、前記サンプルセルの前記第１及び第２窓に対応し、前記ビームに対して横に位置決めされた第１及び第２窓を有し、前記ホルダー手段の第１窓は、前記第１サンプルセル窓の近くでその上流に位置決めされ、ホルダー手段の第２窓は、前記第２サンプルセル窓の近くでその下流に位置決めされ、前記第１及び第２サンプルセル窓にできる曇りを阻止するための窓温度調整装置を含み、該装置は熱を前記第１及び第２サンプルセル窓に付与するための窓加熱装置と、前記サンプルセルの温度をモニターするための窓温度センサー装置とを含み、窓温度センサー装置はサンプルセル窓にできる曇りを阻止するように前記窓加熱装置に与えられたエネルギーの量を増減するするこができる温度制御装置に前記温度を指示する出力信号を与え、前記窓加熱装置は前記ホルダー手段の前記第１及び第２窓に取り付けられた抵抗エレメントと、前記抵抗エレメントに電流を供給するための装置とを含み、更に、前記窓温度センサー装置は前記ホルダー手段の前記第２窓に取り付けられたサーミスタと、前記測定用検出器及び基準用検出器を取り巻く周囲温度の変化を最小にするための、検出器温度調整装置とを有し、該装置は前記測定用検出器及び基準用検出器を着座させる熱伝導性ブロックを有し、熱を前記熱伝導性ブロックに付与するためのブロック加熱装置を備え、該装置は熱伝導性ブロックの壁に取り付けられた抵抗材料のヒータストリップを有し、前記熱伝導性ブロックの温度をモニターし、前記ブロック温度を指示する出力信号を前記温度制御装置に与えるためのブロック温度センサー装置を備え、前記温度制御装置は前記ブロックに与えられたエネルギーの量を増減させることができる、ガス混合物中の選択されたガスの濃度を決定するための装置。７．前記窓温度を指示す出力信号の値が前記窓ヒータ装置に与えられたエネルギーについて選択された温度帯域の外にあるとき、前記窓ヒータ装置を切るための遮断装置を更に有する、請求の範囲６に記載の装置。８．前記ブロック温度センサーは前記熱伝導性ブロックに埋設されたサーミスタからなる請求の範囲６に記載の装置。９．前記熱伝導性ブロックはアルミニウムで構成される、請求の範囲６に記載の装置。 10．前記窓温度を指示す出力信号の値が前記窓ヒータ装置に与えられたエネルギーについて温度の値の選択された帯域の外にあるとき、前記窓ヒータ装置を切るための遮断装置を更に有する、請求の範囲６に記載の装置。 11．選択されたガスを含有するガス混合物中の選択されたガスの濃度を決定し、該選択されたガスを表す電気信号を出す装置であって、ハウジングと、ガス混合物を収容するための、ハウジングで支持され、前記ビームに対して横に位置決めされた第１及び第２窓を有するサンプルセルと、赤外線放射を放出するための、ハウジング内に設けられた赤外線放射源装置と、選択されたガスの特性吸収波長で前記サンプルセルを通る赤外線放射を検出し、その赤外線放射を表す出力信号を出すための、ハウジング内に設けられた測定用検出器と、赤外線放射を、サンプルセルを通してビーム路を走るビームヘ差し向けるための、ハウジング内に設けられた光学装置と、選択されたガスの特性吸収波長の赤外線放射以外の波長でサンプルセルを通る赤外線放射を検出し、その赤外線放射を表す出力信号を出すための、ハウジング内に設けられた基準用検出器と、前記赤外線放射源装置と前記受光装置との間でビーム路に前記サンプルセルを保持するための、ハウジング内に形成されたホルダー手段と、前記赤外線放射源装置の特性を特徴付ける特性情報を記憶するための、前記ハウジング内に設けられた校正装置と、前記特性情報が前記装置の性能を正確に表しているかどうかを決定するためのスパンチェックフィルター装置とを含み、該装置は、選択されたガス濃度の放射吸収特性をモニターするためのハードウエア装置と、スパンチェックアルゴリズムを処理するための装置とを含み、前記ハードウエア装置は第１窓、フィルター及び第２窓を有するホルダーと、前記第１窓、フィルター及び第２窓をホルダー内に固着するための手段とを含み、前記ハードウエア装置は前記サンプルセルの代わりにハウジングで支持され、更に、前記ソフトウエア装置は、前記監視された、選択されたガス濃度を表す検出器の出力信号の値が前記選択されたガス濃度を表す規定された値の範囲内にあるかどうかを確かめる、ことを特徴とする信号処理装置と一緒に用いるための、選択されたガスを含有するガス混合物中の選択されたガスの濃度を決定する装置。 12．前記校正装置は、選択されたガスを含有するガス混合物中の選択されたガスの濃度を決定する前記装置を複数の処理装置のうちの１つとインターフェースで接続することができるように前記特性情報を記憶するためのメモリー装置を含む、請求の範囲１１に記載の装置。 13．前記メモリー装置が非揮発性ランダムアクセスメモリーからなる、請求の範囲１２に記載の装置。 14．前記サンプルセル内にできる曇りを阻止し、前記測定用検出器及び前記基準用検出器を取り囲む周囲温度の変化をモニターするための熱調整装置を更に含む、請求の範囲１１に記載の装置。 15．呼吸ガスの流れの中の二酸化炭素の濃度を測定し、個人の呼吸状態を指示する情報を使用者に提供するように測定値を処理する方法じあって、赤外線放射を放出する段階と、該放射をビームに差し向ける段階と、ガスの流れを前記放射ビームにさらす段階と、前記ビームを予め選択された波長を有する第１及び第２成分ビームに分割する段階と、前記第１及び第２成分ビームをろ光する段階と、前記第１及び第２成分ビームを集光する段階と、前記第１及び第２成分ビームを検出する段階と、前記第１及び第２成分ビーム中の放射の強さを測定する段階と、前記第１及び第２成分ビーム中の放射の測定値を比演算する段階と、呼吸ガスの前記流れの中の二酸化炭素の濃度を指示する比演算値を指示する電気信号を処理装置に与える段階と、個人の呼吸速度及び呼吸二酸化炭素濃度を呼吸終期ピークに及び吸い込み中連続的にホストユニットに与えるため前記信号を処理する段階とを含む、前記方法。 16．赤外線放射を放出する段階、該放射をビームに差し向ける段階、ガスの流れを前記放射ビームにさらす段階、前記ビームを予め選択された波長を有する第１及び第２成分ビームに分割する段階、前記第１及び第２成分ビームをろ光する段階、前記第１及び第２成分ビームを集光する段階、及び前記第１及び第２成分ビームを検出する段階は所定温度で行われる、請求の範囲１５に記載の方法。