JPH10111236A - 炭酸ガス濃度測定装置 - Google Patents
炭酸ガス濃度測定装置Info
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- JPH10111236A JPH10111236A JP26295396A JP26295396A JPH10111236A JP H10111236 A JPH10111236 A JP H10111236A JP 26295396 A JP26295396 A JP 26295396A JP 26295396 A JP26295396 A JP 26295396A JP H10111236 A JPH10111236 A JP H10111236A
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- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 サファイヤを不要としたエアウエイアダプタ
を使用し、このアダプタ加熱用のヒータを不要とし、水
の層、窓の汚れ、光源の劣化やドリフトの影響を排除し
しかも低消費電力で炭酸ガス濃度を測定する。 【解決手段】 窓12a,12bの内面に防曇処理を施したエ
アウエイアダプタ12と、ビームスプリッタ15と、このビ
ームスプリッタに反射又はこれを透過して入射された赤
外線を検出する第１の光検出器17と、ビームスプリッタ
15を透過又はこれに反射して入射された赤外線を検出す
る第２の光検出器19と、第１の光検出器17又は第２の光
検出器19とビームスプリッタ15との間に配置され、内部
に炭酸ガスを封入したガスセルとを備え、第１及び第２
の光検出器17,19の出力信号の比を求めることにより炭
酸ガス濃度を測定するようにした。
を使用し、このアダプタ加熱用のヒータを不要とし、水
の層、窓の汚れ、光源の劣化やドリフトの影響を排除し
しかも低消費電力で炭酸ガス濃度を測定する。 【解決手段】 窓12a,12bの内面に防曇処理を施したエ
アウエイアダプタ12と、ビームスプリッタ15と、このビ
ームスプリッタに反射又はこれを透過して入射された赤
外線を検出する第１の光検出器17と、ビームスプリッタ
15を透過又はこれに反射して入射された赤外線を検出す
る第２の光検出器19と、第１の光検出器17又は第２の光
検出器19とビームスプリッタ15との間に配置され、内部
に炭酸ガスを封入したガスセルとを備え、第１及び第２
の光検出器17,19の出力信号の比を求めることにより炭
酸ガス濃度を測定するようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、呼吸ガス中に含ま
れる炭酸ガス濃度を赤外線の透過により測定する炭酸ガ
ス濃度測定装置に関する。
れる炭酸ガス濃度を赤外線の透過により測定する炭酸ガ
ス濃度測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、呼吸ガス中の炭酸ガス濃度を測
定する装置として、非分散型赤外線分析装置が知られて
いる。この装置は、呼吸ガスに光源から放射された赤外
線を透過させ、炭酸ガスが吸収する波長の光の減衰量を
測定することにより炭酸ガス濃度を測定している。この
場合、光の吸収のない３．７μｍの波長を基準波長と
し、光の吸収が生じる４．３μｍの波長を吸収波長とし
ている。一般に、炭酸ガス濃度と光量の関係は、入射光
量をＩin、透過光量をＩout とすれば、Lambert-Beerの
関係からＩout ＝Iin exp(-kcl) であることが知られて
いる。k,c,l は各々炭酸ガスの吸光係数、炭酸ガス濃度
及び光路長である。従って、炭酸ガス濃度（ｃ）は、他
の変数が判れば上記式から算定することができる。
定する装置として、非分散型赤外線分析装置が知られて
いる。この装置は、呼吸ガスに光源から放射された赤外
線を透過させ、炭酸ガスが吸収する波長の光の減衰量を
測定することにより炭酸ガス濃度を測定している。この
場合、光の吸収のない３．７μｍの波長を基準波長と
し、光の吸収が生じる４．３μｍの波長を吸収波長とし
ている。一般に、炭酸ガス濃度と光量の関係は、入射光
量をＩin、透過光量をＩout とすれば、Lambert-Beerの
関係からＩout ＝Iin exp(-kcl) であることが知られて
いる。k,c,l は各々炭酸ガスの吸光係数、炭酸ガス濃度
及び光路長である。従って、炭酸ガス濃度（ｃ）は、他
の変数が判れば上記式から算定することができる。
【０００３】このような原理を利用した炭酸ガス分析装
置は、米国特許第 5,153,436号として提案されており、
その概略構成を図３に示す。図３において、３０は測定
部の本体、３１は被検者の呼吸ガスを導入するエアウエ
イアダプタで、図示しないが紙面に垂直な方向に呼気及
び吸気を通過させる管が設けられている。エアウエイア
ダプタ３１には、両側に赤外線の透過性の良いサファイ
ヤで構成された窓３２及び３３が設けられている。ま
た、エアウエイアダプタ３１は本体３０に設けられた嵌
合部３４内に着脱可能に保持され、滅菌して再使用する
型と、高価であるがディスポーザブル（使い捨て）型と
して構成されている。
置は、米国特許第 5,153,436号として提案されており、
その概略構成を図３に示す。図３において、３０は測定
部の本体、３１は被検者の呼吸ガスを導入するエアウエ
イアダプタで、図示しないが紙面に垂直な方向に呼気及
び吸気を通過させる管が設けられている。エアウエイア
ダプタ３１には、両側に赤外線の透過性の良いサファイ
ヤで構成された窓３２及び３３が設けられている。ま
た、エアウエイアダプタ３１は本体３０に設けられた嵌
合部３４内に着脱可能に保持され、滅菌して再使用する
型と、高価であるがディスポーザブル（使い捨て）型と
して構成されている。
【０００４】更に、エアウエイアダプタ３１に接する本
体３０の部位（嵌合部３４）には、下部にヒータｈ及び
このヒータの温度を検出するサーミスタｓが取り付けら
れている。これは、ヒータｈによりエアウエイアダプタ
３１を加熱して高い湿度を有する呼気や加湿された吸気
により窓３２及び３３の内面の曇りを防ぐことにより測
定誤差を防止するためである。
体３０の部位（嵌合部３４）には、下部にヒータｈ及び
このヒータの温度を検出するサーミスタｓが取り付けら
れている。これは、ヒータｈによりエアウエイアダプタ
３１を加熱して高い湿度を有する呼気や加湿された吸気
により窓３２及び３３の内面の曇りを防ぐことにより測
定誤差を防止するためである。
【０００５】嵌合部３４の前部には光源３５が配置さ
れ、この光源から放射された光が、嵌合部３４の前面に
配置されたサファイヤの窓３４ａ、エアウエイアダプタ
３１の窓３２、３３及び嵌合部３４の後面に配置された
サファイヤの窓３４ｂを介してビームスプリッタ３６に
到達する。ビームスプリッタ３６は、例えば波長がおよ
そ４μｍ以上の光を反射し、４μｍ以下の光を透過する
ダイクロイックミラーで構成され、光源３５の光軸に対
してほぼ４５度に配置される。ビームスプリッタ３６に
入射された光は、波長が４μｍ以上の赤外線が反射され
て波長４．３μｍのバンドパスフィルタ３７を介してPb
Seから成る光検出器３８に入射されると共に、波長が４
μｍ以下の赤外線が透過して基準とする波長３．７μｍ
のバンドパスフィルタ３９を介して光検出器３８と同様
構成の光検出器４０に入射される。
れ、この光源から放射された光が、嵌合部３４の前面に
配置されたサファイヤの窓３４ａ、エアウエイアダプタ
３１の窓３２、３３及び嵌合部３４の後面に配置された
サファイヤの窓３４ｂを介してビームスプリッタ３６に
到達する。ビームスプリッタ３６は、例えば波長がおよ
そ４μｍ以上の光を反射し、４μｍ以下の光を透過する
ダイクロイックミラーで構成され、光源３５の光軸に対
してほぼ４５度に配置される。ビームスプリッタ３６に
入射された光は、波長が４μｍ以上の赤外線が反射され
て波長４．３μｍのバンドパスフィルタ３７を介してPb
Seから成る光検出器３８に入射されると共に、波長が４
μｍ以下の赤外線が透過して基準とする波長３．７μｍ
のバンドパスフィルタ３９を介して光検出器３８と同様
構成の光検出器４０に入射される。
【０００６】図４に示す炭酸ガス（ＣＯ2 ）の光の波長
に対する透過スペクトルから判るように、炭酸ガスにつ
いては波長４．３μｍ付近が最も透過率が低く、波長
３．７μｍでは透過率がほぼ１００％で減衰しない。従
って、２つの光検出器３８及び４０の入射光量に応じて
出力される電気信号の比を取ることにより、炭酸ガス濃
度を算定することができる。
に対する透過スペクトルから判るように、炭酸ガスにつ
いては波長４．３μｍ付近が最も透過率が低く、波長
３．７μｍでは透過率がほぼ１００％で減衰しない。従
って、２つの光検出器３８及び４０の入射光量に応じて
出力される電気信号の比を取ることにより、炭酸ガス濃
度を算定することができる。
【０００７】従来技術では、エアウエイアダプタ３１の
窓３２、３３は前述したようにサファイヤで構成されて
いる。この高価なサファイヤの代わりに、防曇処理を施
した膜を使用することが考えられる。防曇処理により膜
表面は親水性となり、窓３２及び３３を加熱することな
く、窓の内面に水滴が付着することを防止できるが、水
分の薄い層が形成されることは避けることができない。
また、主に水分から成る被検者の分泌物が窓３１、３２
の内面に付着することがある。
窓３２、３３は前述したようにサファイヤで構成されて
いる。この高価なサファイヤの代わりに、防曇処理を施
した膜を使用することが考えられる。防曇処理により膜
表面は親水性となり、窓３２及び３３を加熱することな
く、窓の内面に水滴が付着することを防止できるが、水
分の薄い層が形成されることは避けることができない。
また、主に水分から成る被検者の分泌物が窓３１、３２
の内面に付着することがある。
【０００８】光検出器３８及び４０に入射された赤外線
の入射強度を夫々Ｉd 、Ｉr とすれば、２つの光検出器
３８及び４０の入射光量に応じて出力される電気信号の
比はＩd ／Ｉr となる。水による光の透過率は、図４に
示す水（Ｈ2 Ｏ）の透過スペクトルから明らかなように
波長によって異なり、波長λの関数である。従って、エ
アウエイアダプタ３１の窓３２及び３３の内面に水分の
層が付着した場合、光の透過率はＴ（λ）となる。例え
ば、炭酸ガスによる吸収波長をλ1 とし、炭酸ガスによ
り吸収されない波長をλ2 とすると、光検出器３８及び
４０の出力信号は、夫々Ｔ（λ1 ）・Ｉd 及びＴ
（λ2 ）・Ｉr に応じたものになる。この時の光検出器
３８及び４０の出力信号の比は、Ｔ（λ1 ）／Ｔ
（λ2 ）×Ｉd ／Ｉrとなる。しかし、Ｔ（λ1 ）／Ｔ
（λ2 ）の比は、図４の水の透過スペクトルから明らか
なように、波長によって透過率が異なるため、この影響
により「１」とはならないことが判る。従って、従来技
術ではエアウエイアダプタ３１に防曇膜を使用すること
ができない。
の入射強度を夫々Ｉd 、Ｉr とすれば、２つの光検出器
３８及び４０の入射光量に応じて出力される電気信号の
比はＩd ／Ｉr となる。水による光の透過率は、図４に
示す水（Ｈ2 Ｏ）の透過スペクトルから明らかなように
波長によって異なり、波長λの関数である。従って、エ
アウエイアダプタ３１の窓３２及び３３の内面に水分の
層が付着した場合、光の透過率はＴ（λ）となる。例え
ば、炭酸ガスによる吸収波長をλ1 とし、炭酸ガスによ
り吸収されない波長をλ2 とすると、光検出器３８及び
４０の出力信号は、夫々Ｔ（λ1 ）・Ｉd 及びＴ
（λ2 ）・Ｉr に応じたものになる。この時の光検出器
３８及び４０の出力信号の比は、Ｔ（λ1 ）／Ｔ
（λ2 ）×Ｉd ／Ｉrとなる。しかし、Ｔ（λ1 ）／Ｔ
（λ2 ）の比は、図４の水の透過スペクトルから明らか
なように、波長によって透過率が異なるため、この影響
により「１」とはならないことが判る。従って、従来技
術ではエアウエイアダプタ３１に防曇膜を使用すること
ができない。
【０００９】また、啖等の分泌物で窓３１、３２の内面
が汚れた場合、４．３μｍと３．７μｍの波長で赤外線
の吸収量が異なると、炭酸ガス濃度の算定に影響を与え
る。
が汚れた場合、４．３μｍと３．７μｍの波長で赤外線
の吸収量が異なると、炭酸ガス濃度の算定に影響を与え
る。
【００１０】更に、従来技術では、光源として熱源やラ
ンプ等が用いられているが、それらの劣化やドリフトに
より発熱温度が変化すると、プランクの黒体放射式から
波長４．３μｍ及び３．７μｍの発光光量が変化するの
みならず、その発光量の比（Ｉd ／Ｉr ）も変化するこ
とになる。
ンプ等が用いられているが、それらの劣化やドリフトに
より発熱温度が変化すると、プランクの黒体放射式から
波長４．３μｍ及び３．７μｍの発光光量が変化するの
みならず、その発光量の比（Ｉd ／Ｉr ）も変化するこ
とになる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の炭酸ガ
ス濃度測定装置は、エアウエイアダプタの窓に高価なサ
ファイヤを使用し、装置コストが高くなっていた。
ス濃度測定装置は、エアウエイアダプタの窓に高価なサ
ファイヤを使用し、装置コストが高くなっていた。
【００１２】また、窓の曇りを防止するためにヒータを
用いてエアウエイアダプタを加熱するので、消費電力が
大きくしかも安定化するまでのウオームアップ時間が長
く、測定が迅速に行えない不都合があった。
用いてエアウエイアダプタを加熱するので、消費電力が
大きくしかも安定化するまでのウオームアップ時間が長
く、測定が迅速に行えない不都合があった。
【００１３】更に、４．３μｍと３．７μｍの２波長の
赤外線を用いて炭酸ガス濃度を測定しているので、窓の
汚れ、光源の劣化やドリフトの影響を受け、安定な測定
ができないという欠点があった。
赤外線を用いて炭酸ガス濃度を測定しているので、窓の
汚れ、光源の劣化やドリフトの影響を受け、安定な測定
ができないという欠点があった。
【００１４】従って、本発明は上記課題に鑑み、本体内
部に加熱用のヒータを用いず、かつサファイヤを不要と
したエアウエイアダプタを使用し、水の層、窓の汚れ及
び光源の劣化やドリフトの影響を受けることなくしかも
低消費電力の炭酸ガス濃度測定装置を提供することを目
的とする。
部に加熱用のヒータを用いず、かつサファイヤを不要と
したエアウエイアダプタを使用し、水の層、窓の汚れ及
び光源の劣化やドリフトの影響を受けることなくしかも
低消費電力の炭酸ガス濃度測定装置を提供することを目
的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】請求項１の本願発明によ
る炭酸ガス濃度測定装置は、呼吸ガスを導入する着脱可
能なエアウエイアダプタを備え、このエアウエイアダプ
タを介して光源からの赤外線を透過させ、ビームスプリ
ッタにより分離された赤外線を夫々検出して炭酸ガス濃
度を測定するようにした炭酸ガス濃度測定装置におい
て、窓(12a)(12b)の内面に防曇処理を施したエアウエイ
アダプタ(12)と、入射される赤外線を反射及び透過させ
るビームスプリッタ(15)と、このビームスプリッタに反
射又はこれを透過して入射された赤外線を検出する第１
の検出器(17)と、ビームスプリッタ(15)を透過又はこれ
に反射して入射された赤外線を検出する第２の検出器(1
9)と、第１の検出器(17)又は第２の検出器(19)とビーム
スプリッタ(15)との間に配置され、内部に炭酸ガスを封
入したガスセル(20)とを備え、第１及び第２の検出器(1
7)(19)の出力信号の比を求めることにより炭酸ガス濃度
を測定するようにした。
る炭酸ガス濃度測定装置は、呼吸ガスを導入する着脱可
能なエアウエイアダプタを備え、このエアウエイアダプ
タを介して光源からの赤外線を透過させ、ビームスプリ
ッタにより分離された赤外線を夫々検出して炭酸ガス濃
度を測定するようにした炭酸ガス濃度測定装置におい
て、窓(12a)(12b)の内面に防曇処理を施したエアウエイ
アダプタ(12)と、入射される赤外線を反射及び透過させ
るビームスプリッタ(15)と、このビームスプリッタに反
射又はこれを透過して入射された赤外線を検出する第１
の検出器(17)と、ビームスプリッタ(15)を透過又はこれ
に反射して入射された赤外線を検出する第２の検出器(1
9)と、第１の検出器(17)又は第２の検出器(19)とビーム
スプリッタ(15)との間に配置され、内部に炭酸ガスを封
入したガスセル(20)とを備え、第１及び第２の検出器(1
7)(19)の出力信号の比を求めることにより炭酸ガス濃度
を測定するようにした。
【００１６】エアウエイアダプタを透過した赤外線をビ
ームスプリッタにより反射及び透過させる。反射又は透
過した赤外線を第１の光検出器で検出し、透過又は反射
した赤外線は、高濃度の炭酸ガスを封入したガスセルを
介して４．３μｍの波長を強く吸収させて第２の光検出
器で検出する。第１の検出器の出力信号と第２の検出器
の出力信号の比から、呼吸ガス中の炭酸ガス濃度を求め
るようにした。
ームスプリッタにより反射及び透過させる。反射又は透
過した赤外線を第１の光検出器で検出し、透過又は反射
した赤外線は、高濃度の炭酸ガスを封入したガスセルを
介して４．３μｍの波長を強く吸収させて第２の光検出
器で検出する。第１の検出器の出力信号と第２の検出器
の出力信号の比から、呼吸ガス中の炭酸ガス濃度を求め
るようにした。
【００１７】請求項２の発明は、ビームスプリッタをシ
リコン板で構成した。
リコン板で構成した。
【００１８】
【発明の実施の形態】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要部断面図である。図
２は、図１の実施例の第１及び第２の検出器に入射する
赤外線光量と炭酸ガス濃度の関係及び両検出器の入射光
量の比を示す図である。
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要部断面図である。図
２は、図１の実施例の第１及び第２の検出器に入射する
赤外線光量と炭酸ガス濃度の関係及び両検出器の入射光
量の比を示す図である。
【００１９】図１において、炭酸ガス濃度測定装置の測
定部である本体１０の嵌合部１１には、エアウエイアダ
プタ１２が配置され、その左側面に反射型ミラーを有す
る光源１３が配置されている。エアウエイアダプタ１２
は、従来と同様に本体１０の嵌合部１１に着脱可能でデ
ィスポーザブル型であり、紙面に垂直方向に呼気及び吸
気用の管（図示せず）が接続されている。
定部である本体１０の嵌合部１１には、エアウエイアダ
プタ１２が配置され、その左側面に反射型ミラーを有す
る光源１３が配置されている。エアウエイアダプタ１２
は、従来と同様に本体１０の嵌合部１１に着脱可能でデ
ィスポーザブル型であり、紙面に垂直方向に呼気及び吸
気用の管（図示せず）が接続されている。
【００２０】エアウエイアダプタ１２の窓１２ａ及び１
２ｂは、赤外線の吸収量を少なくするために膜厚の薄
い、例えばポリエステルフィルムに防曇処理を施したも
のを光源１３の光軸方向の両側面に配置し、高い湿度を
持つ呼気・吸気による水滴（曇り）の付着を防止するよ
うにしている。
２ｂは、赤外線の吸収量を少なくするために膜厚の薄
い、例えばポリエステルフィルムに防曇処理を施したも
のを光源１３の光軸方向の両側面に配置し、高い湿度を
持つ呼気・吸気による水滴（曇り）の付着を防止するよ
うにしている。
【００２１】また、嵌合部１１には、光源１３の光軸方
向に開口１１ａ及び１１ｂが設けられ、開口１１ａ、開
口１１ｂには夫々サファイヤで構成される窓１４ａ及び
１４ｂが取り付けられている。
向に開口１１ａ及び１１ｂが設けられ、開口１１ａ、開
口１１ｂには夫々サファイヤで構成される窓１４ａ及び
１４ｂが取り付けられている。
【００２２】１５はビームスプリッタで、嵌合部１１及
びエアウエイアダプタ１２を介して入射する赤外線を反
射及び透過するように、光源１３の光軸に対してほぼ４
５度の角度に保持されている。本発明では同一波長の赤
外線を反射及び透過させるため、従来のように、波長の
異なる赤外線を分離させるダイクロイックミラーを用い
た高価なビームスプリッタを必要とせず、例えば安価な
シリコン板等で構成できる。
びエアウエイアダプタ１２を介して入射する赤外線を反
射及び透過するように、光源１３の光軸に対してほぼ４
５度の角度に保持されている。本発明では同一波長の赤
外線を反射及び透過させるため、従来のように、波長の
異なる赤外線を分離させるダイクロイックミラーを用い
た高価なビームスプリッタを必要とせず、例えば安価な
シリコン板等で構成できる。
【００２３】ビームスプリッタ１５で反射された赤外線
は、波長４．３μｍのバンドパスフィルタ１６を介し
て、従来と同様にＰｂＳｅ等の光電変換素子で構成され
る第１の光検出器１７に入射され、入射光量に応じた電
気信号として出力される。
は、波長４．３μｍのバンドパスフィルタ１６を介し
て、従来と同様にＰｂＳｅ等の光電変換素子で構成され
る第１の光検出器１７に入射され、入射光量に応じた電
気信号として出力される。
【００２４】また、ビームスプリッタ１５を透過した赤
外線は、波長４．３μｍのバンドパスフィルタ１８を介
して、第１の光検出器１７と同様構成の第２の光検出器
１９に入射され、入射光量に応じた電気信号として出力
される。
外線は、波長４．３μｍのバンドパスフィルタ１８を介
して、第１の光検出器１７と同様構成の第２の光検出器
１９に入射され、入射光量に応じた電気信号として出力
される。
【００２５】更に、本発明では、ビームスプリッタ１５
と第２の光検出器１９との間に高濃度の炭酸ガスを封入
したガスセル２０を配置して４．３μｍの波長を吸収さ
せ、残りの赤外線を透過させるフィルタ機能を持たせる
ようにした。このガスセル２０に入射される赤外線の光
軸方向の両側面には、サファイヤから成る窓２０ａ及び
２０ｂが設けられている。
と第２の光検出器１９との間に高濃度の炭酸ガスを封入
したガスセル２０を配置して４．３μｍの波長を吸収さ
せ、残りの赤外線を透過させるフィルタ機能を持たせる
ようにした。このガスセル２０に入射される赤外線の光
軸方向の両側面には、サファイヤから成る窓２０ａ及び
２０ｂが設けられている。
【００２６】上記構成において、光源１３から放射され
た赤外線は、嵌合部１１の窓１４ａ、エアウエイアダプ
タ１２の窓１２ａ、１２ｂ及び嵌合部１１の窓１４ｂを
介してビームスプリッタ１５に到達し、ここで反射され
た赤外線は、バンドパスフィルタ１６を介して第１の光
検出器１７に入射され、入射光量に応じた電気信号とし
て出力される。
た赤外線は、嵌合部１１の窓１４ａ、エアウエイアダプ
タ１２の窓１２ａ、１２ｂ及び嵌合部１１の窓１４ｂを
介してビームスプリッタ１５に到達し、ここで反射され
た赤外線は、バンドパスフィルタ１６を介して第１の光
検出器１７に入射され、入射光量に応じた電気信号とし
て出力される。
【００２７】また、ビームスプリッタ１５を透過した赤
外線は、ガスセル２０及びバンドパスフィルタ１８を介
して第２の光検出器１９に入射され、入射光量に応じた
電気信号として出力される。
外線は、ガスセル２０及びバンドパスフィルタ１８を介
して第２の光検出器１９に入射され、入射光量に応じた
電気信号として出力される。
【００２８】図２により、第１及び第２の検出器に入射
される赤外線光量と炭酸ガス濃度との関係及び両検出器
の入射赤外線光量の比について説明する。第１の検出器
１７に入射される赤外線の光量は、エアウエイアダプタ
１２内の炭酸ガス量の増加に伴い急激に減衰することが
判る（図２のＡ曲線）。一方、ガスセル２０を介して第
２の光検出器１９に入射される赤外線の光量はガスセル
２０内の高濃度の炭酸ガスにより強い吸収が生じるた
め、エアウエイアダプタ１２内の炭酸ガス量（濃度）が
変化しても赤外線光量の変化量は僅かである（図２のＢ
曲線）。従って、第１及び第２の光検出器の出力信号
（夫々Ａ0 、Ｂ0 で示す）も、図２の曲線Ａ及びＢに応
じたものとなる。
される赤外線光量と炭酸ガス濃度との関係及び両検出器
の入射赤外線光量の比について説明する。第１の検出器
１７に入射される赤外線の光量は、エアウエイアダプタ
１２内の炭酸ガス量の増加に伴い急激に減衰することが
判る（図２のＡ曲線）。一方、ガスセル２０を介して第
２の光検出器１９に入射される赤外線の光量はガスセル
２０内の高濃度の炭酸ガスにより強い吸収が生じるた
め、エアウエイアダプタ１２内の炭酸ガス量（濃度）が
変化しても赤外線光量の変化量は僅かである（図２のＢ
曲線）。従って、第１及び第２の光検出器の出力信号
（夫々Ａ0 、Ｂ0 で示す）も、図２の曲線Ａ及びＢに応
じたものとなる。
【００２９】炭酸ガス濃度は、第１の光検出器１７の出
力信号Ａ0 及び第２の検出器１９の出力信号Ｂ0 との比
（Ｂ0 ／Ａ0 ）を取ることにより、光源１３の発光量の
変動、エアウエイアダプタ１２の窓１２ａ及び１２ｂの
汚れによる影響を受けることなく算定することができ
る。実際には、炭酸ガスの濃度の算定は図示しない制御
部に第１及び第２の光検出器１７及び１９の出力信号を
送出して行う。
力信号Ａ0 及び第２の検出器１９の出力信号Ｂ0 との比
（Ｂ0 ／Ａ0 ）を取ることにより、光源１３の発光量の
変動、エアウエイアダプタ１２の窓１２ａ及び１２ｂの
汚れによる影響を受けることなく算定することができ
る。実際には、炭酸ガスの濃度の算定は図示しない制御
部に第１及び第２の光検出器１７及び１９の出力信号を
送出して行う。
【００３０】本発明においては、第１及び第２の光検出
器１７及び１９で検出する赤外線の波長を１波長として
いるため、たとえエアウエイアダプタ１２の窓１２ａ、
１２ｂ内面に呼吸ガスによる水分の層等による４．３μ
ｍ及び３．７μｍの波長で赤外線吸収量が異なる汚れ或
いは光源１３の劣化やドリフトがが生じても、夫々の検
出器に入射される赤外線光量の比に変化はなく、水分の
層による影響は回避できる。
器１７及び１９で検出する赤外線の波長を１波長として
いるため、たとえエアウエイアダプタ１２の窓１２ａ、
１２ｂ内面に呼吸ガスによる水分の層等による４．３μ
ｍ及び３．７μｍの波長で赤外線吸収量が異なる汚れ或
いは光源１３の劣化やドリフトがが生じても、夫々の検
出器に入射される赤外線光量の比に変化はなく、水分の
層による影響は回避できる。
【００３１】即ち、第１及び第２の光検出器１７及び１
９に入射する赤外線の波長は同一であり、この波長をλ
1 とすれば、前述したように透過率は波長の関数である
のでＴ（λ1 ）となる。また、第１の光検出１７に入射
する赤外線の入射強度をＩ1及び第２の光検出器１９に
入射する赤外線の入射強度をＩ2 とする。第１及び第２
の光検出器１７及び１９に入射する赤外線の入射強度は
夫々Ｔ（λ1 ）・Ｉ1及びＴ（λ1 ）・Ｉ2 となり、こ
の入射強度に応じた両検出器の出力信号の比は、Ｔ（λ
1 ）・Ｉ2 ／Ｔ（λ1 ）・Ｉ1 ＝Ｉ2 ／Ｉ1 となる。換
言すれば、両検出器の出力信号の比は、入射される赤外
線の入射強度のみの比となるので、エアウエイアダプタ
１２の窓１２ａ及び１２ｂの水分の層、汚れによる誤差
を防止できる。従って、エアウエイアダプタ１２内の窓
１２ａ、１２ｂに水分の層、汚れが形成されたとして
も、その透過率の影響を受けることなく炭酸ガス濃度を
測定できることになる。
９に入射する赤外線の波長は同一であり、この波長をλ
1 とすれば、前述したように透過率は波長の関数である
のでＴ（λ1 ）となる。また、第１の光検出１７に入射
する赤外線の入射強度をＩ1及び第２の光検出器１９に
入射する赤外線の入射強度をＩ2 とする。第１及び第２
の光検出器１７及び１９に入射する赤外線の入射強度は
夫々Ｔ（λ1 ）・Ｉ1及びＴ（λ1 ）・Ｉ2 となり、こ
の入射強度に応じた両検出器の出力信号の比は、Ｔ（λ
1 ）・Ｉ2 ／Ｔ（λ1 ）・Ｉ1 ＝Ｉ2 ／Ｉ1 となる。換
言すれば、両検出器の出力信号の比は、入射される赤外
線の入射強度のみの比となるので、エアウエイアダプタ
１２の窓１２ａ及び１２ｂの水分の層、汚れによる誤差
を防止できる。従って、エアウエイアダプタ１２内の窓
１２ａ、１２ｂに水分の層、汚れが形成されたとして
も、その透過率の影響を受けることなく炭酸ガス濃度を
測定できることになる。
【００３２】また、４．３μｍの１波長の赤外線を検出
しているので、光源１３の劣化、ドリフトによる第１及
び第２の検出器１７及び１９の出力信号の比（Ｉ2 ／Ｉ
1 ）は変化せず、炭酸ガス濃度の測定に影響を与えるこ
とはない。
しているので、光源１３の劣化、ドリフトによる第１及
び第２の検出器１７及び１９の出力信号の比（Ｉ2 ／Ｉ
1 ）は変化せず、炭酸ガス濃度の測定に影響を与えるこ
とはない。
【００３３】なお、前記実施の形態ではガスセル２０を
ビームスプリッタ１５と第２の光検出器１９との間に配
置したが、ガスセル２０をビームスプリッタ１５と第１
の光検出器１７の間に配置することもできる。このよう
に構成しても、前記と同様に、第１及び第２の光検出器
１７及び１９の出力信号の比から、炭酸ガス濃度を算定
することができる。
ビームスプリッタ１５と第２の光検出器１９との間に配
置したが、ガスセル２０をビームスプリッタ１５と第１
の光検出器１７の間に配置することもできる。このよう
に構成しても、前記と同様に、第１及び第２の光検出器
１７及び１９の出力信号の比から、炭酸ガス濃度を算定
することができる。
【００３４】更に、前述した本発明の実施の形態の各構
成において、各素子や構成部材に限定されるものではな
い。
成において、各素子や構成部材に限定されるものではな
い。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように請求項１及び２に記
載の本発明の炭酸ガス濃度測定装置によれば、検出する
赤外線の波長を１波長としたので、エアウエイアダプタ
内の窓の内面の水分の層、汚れ或いは光源の劣化やドリ
フトによる影響を受けることなく誤差のない測定が可能
となる。
載の本発明の炭酸ガス濃度測定装置によれば、検出する
赤外線の波長を１波長としたので、エアウエイアダプタ
内の窓の内面の水分の層、汚れ或いは光源の劣化やドリ
フトによる影響を受けることなく誤差のない測定が可能
となる。
【００３６】また、従来のようにエアウエイアダプタの
窓の曇りを防止するために、ヒータやこの温度を検出す
るセンサが不要となり、消費電力が低減できると共に構
成を簡略化できる。
窓の曇りを防止するために、ヒータやこの温度を検出す
るセンサが不要となり、消費電力が低減できると共に構
成を簡略化できる。
【００３７】更に、エアウエイアダプタの窓にサフャイ
ヤなどの高価な材料を必要とせず、しかも従来のビーム
スプリッタのように２波長の赤外線を分離する高価なダ
イクロイックミラーを用いることなく、赤外線を反射及
び透過するビームスプリッタを使用できるので、構成を
安価にできる利点がある。
ヤなどの高価な材料を必要とせず、しかも従来のビーム
スプリッタのように２波長の赤外線を分離する高価なダ
イクロイックミラーを用いることなく、赤外線を反射及
び透過するビームスプリッタを使用できるので、構成を
安価にできる利点がある。
【図１】本発明の炭酸ガス濃度測定装置の構成を示す要
部断面図である。
部断面図である。
【図２】図１の実施例の第１及び第２の光検出器に入射
する赤外線光量と炭酸ガス濃度の関係及び両検出器に入
射する光量の比を示す図である。
する赤外線光量と炭酸ガス濃度の関係及び両検出器に入
射する光量の比を示す図である。
【図３】従来例を示す構成図である。
【図４】炭酸ガス及び水の赤外線の透過スペクトルを示
す図である。
す図である。
１２ エアウエイアダプタ １２ａ、１２ｂ、１４ａ、１４ｂ、２０ａ、２０ｂ
窓 １３ 光源 １５ ビームスプリッタ １６、１８ バンドパスフィルタ １７、１９ 光検出器 ２０ ガスセル
窓 １３ 光源 １５ ビームスプリッタ １６、１８ バンドパスフィルタ １７、１９ 光検出器 ２０ ガスセル
Claims (2)
- 【請求項１】 呼吸ガスを導入する着脱可能なエアウエ
イアダプタを備え、このエアウエイアダプタを介して光
源からの赤外線を透過させ、ビームスプリッタにより分
離された赤外線を夫々検出して炭酸ガス濃度を測定する
ようにした炭酸ガス濃度測定装置において、 窓の内面に防曇処理を施したエアウエイアダプタと、 入射される赤外線を反射及び透過させるビームスプリッ
タと、 該ビームスプリッタに反射又はこれを透過して入射され
た赤外線を検出する第１の検出器と、 前記ビームスプリッタを透過又はこれに反射して入射さ
れた赤外線を検出する第２の検出器と、 前記第１の検出器或いは第２の検出器と前記ビームスプ
リッタとの間に配置され、内部に炭酸ガスを封入したガ
スセルとを備え、 前記第１及び第２の検出器の出力信号の比を求めること
により炭酸ガス濃度を測定するようにしたことを特徴と
する炭酸ガス濃度測定装置。 - 【請求項２】ビームスプリッタをシリコン板で構成した
ことを特徴とする請求項１に記載の炭酸ガス濃度測定装
置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26295396A JPH10111236A (ja) | 1996-10-03 | 1996-10-03 | 炭酸ガス濃度測定装置 |
| EP19970117176 EP0834732A3 (en) | 1996-10-03 | 1997-10-02 | Gas analyzer |
| US08/943,235 US6191421B1 (en) | 1996-10-03 | 1997-10-03 | Gas analyzer using infrared radiation to determine the concentration of a target gas in a gaseous mixture |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26295396A JPH10111236A (ja) | 1996-10-03 | 1996-10-03 | 炭酸ガス濃度測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10111236A true JPH10111236A (ja) | 1998-04-28 |
Family
ID=17382849
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26295396A Pending JPH10111236A (ja) | 1996-10-03 | 1996-10-03 | 炭酸ガス濃度測定装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6191421B1 (ja) |
| EP (1) | EP0834732A3 (ja) |
| JP (1) | JPH10111236A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005528592A (ja) * | 2002-04-04 | 2005-09-22 | アールアイシー・インベストメンツ・インコーポレイテッド | 着脱可能なサンプルセルを有する副流式気体捕集装置 |
| JP2007285842A (ja) * | 2006-04-17 | 2007-11-01 | Nippon Koden Corp | ガス濃度測定装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5925831A (en) * | 1997-10-18 | 1999-07-20 | Cardiopulmonary Technologies, Inc. | Respiratory air flow sensor |
| US6479019B1 (en) * | 1999-04-15 | 2002-11-12 | Quantum Group, Inc. | Sensor and sensor assembly for detecting a target gas in a breath sample |
| DE19926121C2 (de) * | 1999-06-08 | 2001-10-18 | Cs Halbleiter Solartech | Analysegerät |
| US6468222B1 (en) | 1999-08-02 | 2002-10-22 | Healthetech, Inc. | Metabolic calorimeter employing respiratory gas analysis |
| DE19951163A1 (de) * | 1999-10-23 | 2001-05-17 | Draeger Sicherheitstech Gmbh | Gassensor mit einem katalytischen Strahler |
| USD478660S1 (en) | 2002-07-01 | 2003-08-19 | Healthetech, Inc. | Disposable mask with sanitation insert for a respiratory analyzer |
| US7301640B2 (en) * | 2004-12-21 | 2007-11-27 | Honeywell International, Inc. | System and method of condensation reduction in an electrical unit |
| US11162893B2 (en) | 2009-06-04 | 2021-11-02 | Pietro Fiorentini S.P.A. | Device and method for determining the composition of a mixture of fluids |
| GB0909662D0 (en) * | 2009-06-04 | 2009-07-22 | Cambridge Consultants | Device and method for determining the composition of a mixture of fluids |
| US9506804B2 (en) | 2013-01-17 | 2016-11-29 | Detector Electronics Corporation | Open path gas detector |
| US9629204B2 (en) * | 2014-03-21 | 2017-04-18 | Teledyne Instruments, Inc. | Detection and correction of window moisture condensation |
| JP2020506377A (ja) * | 2017-01-16 | 2020-02-27 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． | セレン化鉛検出器及び集積されるバンドパスフィルタを備えるカプノグラフィー |
| EP3864396B1 (en) | 2018-10-12 | 2023-12-06 | Amphenol Thermometrics, Inc. | Ndir sensor, sampling method and system for breath analysis |
| SE543427C2 (en) * | 2019-06-25 | 2021-02-16 | Senseair Ab | Multi-channel gas sensor |
| FR3099828B1 (fr) * | 2019-08-06 | 2024-04-26 | Elichens | Procédé d'analyse d'un gaz par un capteur optique |
| US11692934B2 (en) | 2020-07-23 | 2023-07-04 | Masimo Corporation | Solid-state spectrometer |
| KR20250166302A (ko) * | 2023-03-31 | 2025-11-27 | 세르보멕스 그룹 리미티드 | 콤팩트한 광학 가스 흡수 측정을 위한 방법, 장치, 및 시스템 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US3987303A (en) | 1975-02-06 | 1976-10-19 | Hewlett-Packard Company | Medical-analytical gas detector |
| DE2553565C3 (de) * | 1975-11-28 | 1980-02-07 | Hartmann & Braun Ag, 6000 Frankfurt | Vorrichtung zur Bestimmung der Stickoxidkonzentration in einem Gasgemisch |
| DE2952464C2 (de) * | 1979-12-27 | 1986-03-27 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Nichtdispersiver Infrarot-Gasanalysator |
| JPS60205236A (ja) * | 1984-03-29 | 1985-10-16 | Sharp Corp | 濁度検出器 |
| DE3918994C1 (ja) | 1989-06-10 | 1990-06-13 | Draegerwerk Ag, 2400 Luebeck, De | |
| US5146092A (en) | 1990-05-23 | 1992-09-08 | Ntc Technology, Inc. | Gas analysis transducers with electromagnetic energy detector units |
| US5153436A (en) | 1990-05-23 | 1992-10-06 | Ntc Technology, Inc. | Temperature controlled detectors for infrared-type gas analyzers |
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-
1996
- 1996-10-03 JP JP26295396A patent/JPH10111236A/ja active Pending
-
1997
- 1997-10-02 EP EP19970117176 patent/EP0834732A3/en not_active Withdrawn
- 1997-10-03 US US08/943,235 patent/US6191421B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6191421B1 (en) | 2001-02-20 |
| EP0834732A3 (en) | 1998-07-29 |
| EP0834732A2 (en) | 1998-04-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040302 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040629 |