JPS63501593A - ガス分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の名称］ ディジタル式麻酔薬分析装置 ［技術分野］ 本発明は、赤外ガス分析装置に関し、特にガス測定の困難な場合において高い精 度および早い応答が可能であり、しかもコストの安い改善された赤外ガス分析器 に関する。

［従来波Ｗｉ］ 多くの形式の赤外ガス分析器は、赤外線ソースを用いて赤外線エネルギを生成し 、試料セル内に保有された未知の混合気内に赤外線エネルギを指向させる。試料 セルを通過するエネルギが検出され、それを表わす電気的信号が生じる。これら の信号は、試料セル内のガスの１つ以上の組成の濃度を表わす出力を生じるよう に処理される。

このようなガス分析器は、種々のガスが赤外線スペクトル中の特定の波長におい て実質的な吸収特性を呈する。この形式のガス分析器は、本願の譲受人に譲渡さ れた１９７７年３月２２日発行のＭｃＣｌａｎｔｃｈｔｅ等の米国特許第４，０ １３，２６０号において示され記述されている。別の形式の赤外ガス分析器は、 米合衆国に譲渡された１９７６年４月２７日発行のＤｉｍｅｆｆの米国特許第３ ，９５３，７３４号において示され記述されている。

上記の両方の米国特許において、また類似の形式の赤外ガス分析器においては、 未知の混合気を含む試料セルを通過する赤外線エネルギ光線の波長帯域が、光線 経路にある１つ以上のフィルタに挿置することにより周期的に変化させられる。

典型的には、各フィルタは、問題となる特定のガスの特性吸収波長帯域と対応す る狭い帯域の光線のみを通過する。

試料セル内に存在するガスのどれかの特性吸収波長帯域に近いが実質的には重な らないある波長帯域における基準フィルタとして、別のフィルタを用いることも できる。

通常、上記の形式のガス分析器は、基準レベル（即ち、吸収されない波長および 暗黒レベル即ち完全遮蔽レベル）で検出された光線に特徴をなす帯域において検 出される光線を連続的に照合する。こうすることにより、所謂ドリフト効果が最 小限度に抑えられ、背景ノイズの効果が低下する。ドリフトは、通過する光線を 減衰させ、かつガス試料中に検出されるガスの存在を表示する際誤って解釈され 得る試料セル内の窓部の汚染の結果として生じ得る。ドリフトはまた、多くの検 出器構造に固有の検出器の出力中のずれ、および赤外線ソースにおける温度変化 によっても生じ得る。

上記形式のガス分析器は、その高い精度にも拘らず、依然として種々の要因によ り惹起される誤差を生じ得る。このような要因の１つは、ガス分析器の個々の構 成要素間の温度の変化である。熱論、温度はしばしば、ヒート・シンク、冷却器 等の如き手段により安定化させ得る。しかし、このような要素の使用は著しいコ ストの増大を招き、これは望ましくない。

別の誤差要因は、かなりの重なりを呈する吸収帯域を有する試料セル内のあるガ スまたはガスの組合せの存在である。例えば、水蒸気の吸収帯域は非常に広く、 試料セル内に存在する他のガスの吸収帯域と重なり得る。これを補正しなければ 、大きな誤差が生じる結果となり得る。炭酸ガスの非常に強い吸収特性もまた、 例え小さな重なりがある場合に存在する他のガスについて観察された測定値に誤 差を生じるおそれがある。

精度に対するある温度変化の影響は、試料セルの出口側（試料セルと検出器間） ではなく、人口側（即ち、赤外線ソースと試料セル間）に回転するフィルタ・ホ イールを配置することによってしばしば減殺することができる。他の問題は、フ ィルタ・ホイールのこのような配置により生じ得るが、このような配置は望まし く、またこの配置により生じる別の誤差はしばしば許容し得る。

それにも拘らず、あるガスまたは混合気の場合には、余分な経費を掛けることな 〈従来技術において典型的に達成された以上に更に高い精度が必要となる。例え ば、外科手術を受けるべく麻酔措置が施された患者に対して投与されつつあるガ スの測定および監視においては、患者の吸気と呼気の混合気は、へロタン、メト キシフルレイン、イソフルレインおよびエンフルレイン（ｈａｌｏｔｈａｎｅ、 　ｍｅｔｈｏｘｙｆｌｕｒａｎｅ、１ｓｏｆｌｕｒａｎｅ。

ｅｎｆｌｕｒａｎｅ　）の如きガス、ならびに炭酸ガスおよび水蒸気を百分比単 位で含み得る。これらの種々のガスの吸収特性は広範囲に異なる。例えば、特性 波長の炭酸ガスの吸収は、特性吸収波長におけるへロタンの吸収よりも数倍大き くなり得る。分析器における応答を早くするため試料セルが小さくなければなら ない場合には、誤差の補正は更に重大となる。

従って、特に麻酔薬および関連するガスの監視に関連して、正当な価格における 高精度および信頼性と共に早い応答を備えたガス分析器を提供する必要が依然と して存在する。

［発明の概要］ 本発明の目的は、改善されたガス分析器の提供にある。

本発明の別の目的は、コストが比較的安い、高い精度および信頼性のガス分析器 の提供にある。

本発明の別の目的は、麻酔措置における患者の吸気および呼気におけるガスの測 定と関連する用途に特に適したガス分析器の提供にある。

本発明の他の目的については、図面に関して以下の記述を読めば当業者には明ら かになるであろう。

［図面の簡単な説明］ 第１図は本発明を盛り込んだ非分散型赤外ガス分析器のブロック図、 第２図は第１図のガス分析器において使用されるフィルタ・ホイールの平面図、 第３図は本発明により監視することができる種々のガスの吸収特性を示すグラフ である。

［発明の最良の実施形態］ 本発明のガス分析器は、ごく一般的に、分析されるべき混合気を保有するための 試料セルを含む。１つのソースからの赤外線エネルギは、試料セルを通るように 指向される。回転フィルタ・ホイールは、ある予め定めたガスの特性吸収帯域内 の波長帯域における赤外線エネルギを通すため少なくとも１つのフィルタを備え ている。このフィルタ・ホイールはまた、赤外線エネルギに対して略々不透明な 暗黒レベルの領域が設けられている。このフィルタ・ホイールは、フィルタおよ び暗黒レベル領域とを赤外線ソースにより指向される赤外線エネルギの経路内の 前記ソースと試料セル間に連続的に挿置するように支持されて回転させられる。

試料セルを通過する赤外線エネルギが指向され、赤外線エネルギの振幅を表わす 電気的信号が生成される。この電気信号は、試料セル内の予め定めたガスの濃度 を示す出力を生じるように処理される。この処理中、赤外線エネルギ経路内にフ ィルタを配置した検出器により生じる電気信号は、暗黒レベル領域が赤外線エネ ルギの経路内に置かれる時に生じる信号と比較される。暗黒レベル領域は、赤外 線エネルギ経路内に置かれる時試料セルに向けて指向される実質的な全反射面を 有する。従って、暗黒レベル領域に対して衝突する赤外線エネルギは検出器に向 って実質的に反射される。

先ず第１図においては、本発明のシステムのブロック図が示される。適当な構造 の赤外線ソース１１が赤外線光路１３の一端部に置かれ、この光路は検出器１５ における他端部で終る。この光路と同一線上には回転するフィルタ・ホイール１ ７があり、このフィルタ・ホイールはモータ１９およびベルト駆動部２０によっ て前記光路から平行に偏在する軸心周囲を回転させられる。また、この光路内に は１分析される混合気が送られる試料セル２１がある。例えば、麻酔措置を施し た患者の吸気と呼気を監視する場合には、この試料セルは管路２３を介して患者 に取付けられた空中管路と接続することができる。

試料セル２１から試料のガスを排気させるため、ポンプ周期的動作が、試料ガス を流入管路２３を介して試料セルへ供給することができる。

信号プロセッサ２４が設けられて検出器１５により生じた出力信号を処理し、こ の検出器は以下に述べるように回転するフィルタ・ホイール１７の位置と同期さ せられて複数の測定値を生じる。例えば、この回転フィルタ・ホイールは、直接 もしくは図示しない適当な駆動用ベルトまたは歯車装置を介して適当な３．４５ ＯＲＰＭの非同期モータによって約６．００ＯＲＰＭの速度で回転するように駆 動することができる。

回転するフィルタ・ホイール自体は第２図に更によく示され、同図は望ましい実 施態様の回転フィルタ・ホイールの面を略図的に示している。この回転フィルタ ・ホイールは、それぞれ６０°の６つの扇形部分に分割され、この６つの部分の 内の４つはフィルタ２５乃至２９を含み、６番目の扇形部はホイールの中実部で 占められている。しかし、他の組合せおよび分割数も本発明の範囲から逸脱する ことなく用いることもできる。以下に示されるように、フィルタ２５乃至２９は それぞれ赤外線の狭い帯域を通過するように選択され、その各々は予め定めた波 長の異なる帯域中心を有して４つの測定信号および１つの基準信号を生じる。

ホイールの６番目の扇形部即ち領域３１は、フィルタを持たず、試料セルからの ソース光線を遮蔽して検出器信号を用いて背景光線、検出器消勢、電子素子の残 留偏差等の如き合成効果（即ち、背景ノイズ）を表示することができる。

試料セル２１は、分析されるべき混合気を保有する。

この混合気は、複数のガスから選択された１つのガスである問題となるガスを含 む。このガスは各々、以下に述べる如きそれぞれと関連する吸収特性を有する。

赤外線エネルギがセル２１を通過する時、混合気はこのようなエネルギの一部を 吸収する。

検出器１５は、セル２１を通過する赤外線エネルギに応答する。エネルギの各パ ルスがフィルタ・ホイール１７のフィルタを通過する時、信号パルスが検出器に より生成される。各パルスは、その時エネルギ経路内に挿置されるフレームの特 定の波長におけるセル２１を通過する光エネルギにより決定される振幅を有する 。

次に第３図においては、単なる例示として、４ｇ！のガスＡ、Ｂ、ＣおよびＤの 生じる得る吸収特性をそれぞれ示す吸収量（α）対波長（λ）の関係が示されて いる。ガスＡ、Ｂ％Ｃ，Ｄの各々は、それぞれ特性吸収波長λ１、λ１、λ。、 λ６を有する。試料セルを通過する赤外線エネルギの吸収は、ガスＡ−Ｄの各々 の特性吸収波長λ、〜λｄ　（フィルタによって定まる）で生じる。この特性吸 収とは、あるガスが赤外線エネルギを吸収する全ての波長である。１つの予め定 めた波長λｒ　（基準フィルタ）は、第３図に示される如く、ガスＡ−Ｄの全吸 収特性から外れるように選択される。

本発明のガス分析器は、麻酔措置下の患者の呼気を分析するために特に有効であ る。典型的な条件としては、炭酸ガス、水蒸気、亜酸化窒素、酸素、および典型 的には１乃至５％より少ない呼気における濃度を有する如き薬剤である前記の麻 酔薬ガスの一種以上を含むことになる。これらの麻酔薬は、約３．３μの波長の 赤外線エネルギを吸収する。

本システムの作用の基本的理論は下記の如きである。

即ち、基準フィルタ（波長λ、）が光路内で整合される時測定される検出器信号 は、一般に赤外線に対するシステムの基本的な感度の測定値を提供する。

即ち、このシステムは、赤外線ソースの光線の強さの測定を行ない、試料セルの 赤外線を透過する窓部における（スペクトルに関与しない）汚染による光線の減 衰を生じ、更に検出器の収集装置の有効度および感度、ならびに処理用素子の利 得の測定値を生じる。

他のフィルタ（λ１〜λｄ）は各々、そのフィルタと対応する吸収特性を有する 検出されるべき特定のガス（ＡＮＤ）の存在によりに少しでも吸収されるならば 理想的にのみ吸収され得る光線を提供する。熱論、窓部における汚染、ソース光 線における変動、検出器の特性等もまた受取られる信号を変化させることになり 、この感度は同様に生じる基準信号を用いることにより最小限度に抑え得る。

実施においては、抜気された試料セルの場合、もしくは検出されるガス以外のガ スを保有する試料セルの場合には、検出器信号と回転フィルタ・ホイールの角度 位置の関係は異なることになる。これは、フィルタの異なる光学的特性、ソース の光線および検出器の波長感度の如き効果の故である。受取られる４つの信号は 異なる振幅となる。

信号の振幅における差は、各基準フィルタの口径の制御により、あるいは単なる 振幅または感度の振幅と固定時間の積の特性ではなく１時間振幅特性に感応する 回路により更に長い時間比較的小さな信号をサンプリングすることにより電子的 に等化され得る。しかし、これは、このような機械的な変更は高価な機械的複雑 度および時間を要する調整を含む故に難しく、固定されたサンプル時間回路は製 造および使用が通かに容易となる。

信号を等化する別の方法は、各信号に対して適当なバイアス電圧を加えて全ての 信号を予め定めたレベルまで高めることである。しかし、この方法は、もし光学 的な窓部が汚染源となって全ての信号強さを２０％低下させるならばバイアス電 圧が然るべく低下せず、また試料セルが検出されるガスがなくなる時４つの信号 はもはや等しくなくなるた、め、光学的特性の変化に対して感応するシステムを もたらす結果となろう。その結果、出力信号が存在しない時はある条件の種々の 出力信号をもたらすことになる。

望ましい実施態様においては、測定されるガスが試料セル内に存在しない時信号 を等化するため予め定めた各検出器信号に対する個々の利得を有するシステムを 用いて、５つのフィルタの各々に７対する検出器信号がフィルタ・ホイールのあ る予め定めた角度毎に測定される。このため、試料セルの窓部における汚染によ り生じる光学系内の光線の強さの変化が、一般に全ての信号を比例的に変化させ 、その結果４つのガスの信号および基準信号が高い精度を以て相互に追跡するこ とになる。

上記の目的に加えて、ある量の背景光線がこのようなシステム内に存在すること を知るべきである。これは、赤外線エネルギ・ソースが遮断さｊる、即ち回転す るフィルタ組立体の中実部分により試料セルへの入射が妨げられる時さえ検出器 に入射す°る光線である。検出器の存在し得る無効出力、電子素子における入力 の残留偏差等の如き背景光線と機能的に相当する他の信号もまた存在する。これ もの信号は、典型的には、ソースの強さ、窓部の透過性等の変化と共には変動せ ず、従って利得の調整を行なって出力を等化させる前に全ての信号から除去しな ければならない。

ある場合には、基準フィルタの波長が試料セルに存在する全てのガスの吸収帯域 の完全に外側にならない。

このような場合には、以下において更に述べる信号プロセッサにおいて計算され 補償され得るある利得補償が必要となる。

次に第１図に戻フて、信号プロセッサ２４は検出器の出力側と接続された前置増 幅器３３を含む。フィードバック・ループが、前置増幅器３３の出力側から速度 制御回路３５を介してモータ１９まで延長してモータ速度を安定化させる。検出 器３３の出力はまたパルス正規化回路３７に対して加えられ、この回路の出力は 更にスパン段回路３９に対し加えられる。

パルス正規化回路３フは、前置増幅器３３により出力されるパルスの特定の振幅 で吸収する試料セル内にガスが存在しない時、検出器１５からの前記パルスの振 幅を調整するよう作動する。一方、スパン段３９は、前記の特定の波長に対応す るガスの吸収特性に従って、各パルスの利得を調整する。各パルス・チャネルの 利得は、この特定の波長において吸収するガスが存在しない場合の全パルスが標 準的な出力電圧となるように選択される。パルスの正規化およびスパン段の調整 を達成するための回路は当技術においては周知であり、本文ではこれ以上詳細に は述べない。″適当なパルス正規化回路またはスパン段調整回路は、本発明の範 囲内で用いることができる。

パルス正規化回路３７およびスパン□段調整回路３９の作動は制御装置４１によ って制御される。、この制御装置４１は、適当なマイクロプロセッサにより支援 される制御装置でよく、フィルタのパラメータ、ガスの吸収特性等の如き情報を 格納するためのメモリーを含むことが望ましい。このマイクロプロセッサが作動 する特定のプログラムもまた適当なＲＯＭに格納されることが望ましい。

制御装置４１の出力は、制御装置旧の出力は、適当なディスプレイ４３に対して 加えられる、このディスプレイ４３は、ダイアル、ディジタル・ディスプレイ、 もしくは試料セル内の問題となるガスの濃度５の他の適当な表示を含み得る。マ イクロプロセッサの制”御装置４１もまた制御することができ、さもなければそ のプログラムは図示しない外部のオペレータのキーボードにより修正することが できる。

その内の僅かなものしか示されないが、適当な検出器により検出される種々の作 動条１件が、信号マルチプレクサおよびアナログ／ディジタル・コンバータ４５ によって制御装置４１に対して加えられる。例えば、周囲の温度は周囲温度セン サ４７゛によって検出することができ、このセンサは回路４５に対してアナログ 出力を与え、この出力が次いで対応するディジタル情報に適当に変換される。同 様に、試料セル２１の排気管１８に存在する酸素は、アナログ出力を回路４５に 対して加える酸素センサ４９によって検出することができる。多重化措置を行な った後、酸素の濃度および周囲温度を表わす信号は次いでアナログ／ディジタル ・コンバータへ加えられ、これ以上の処理を行なうため制御装置４１に対して与 えられる。

流入管路２３には弁５１が設けられている。この弁５Ｉは、患者の空中管路との 接続を閉鎖しかつ周囲の空気取入れ部兼スクラバ５３を流入管路２３に対して連 結するように作動する。これが行なわれる時、ポンプ１６の作動が試料セルから 内部の全てのガスを追出し、これらのガスと炭酸ガスを洗浄した周囲空気と置換 する。この時５制御装置は正規化の調整値を較正し直すためパルス正規化段３７ を調整することができる。

本装置の作動においては、検出１５からの出力パルスが前置増幅器３３において 増幅され、次いでパルス正規化回路３７において調整される。パルス正規化回路 は、基準フィルタのパルスの振幅における変化に従ってパルスの振幅を調整し、 これにより窓部の汚染等により生じるドリフトを排除する。

スパン段３９においては、測定されるガスの異なる吸収特性に従って信号が再び パルスを評価するよう調整される。例えば、炭酸ガスにより生じる吸収の振幅は 、典型的な麻酔剤のガスにより生じるものよりも数倍高い。

スパン段３９は、これらの変動が適正な評価を行なうことを可能にする。

前述の如く、諸要因を生じる種々の誤差は、ガス分析器における比較的高価な仕 様によってしばしば排除することができる。１つのこのような誤差を生じる要因 は、暗黒レベル領域３１が光路に置かれる期間中検出により検出される暗黒レベ ルが変動し得ることである。暗黒レベルの変動は、種々のソースからの背景の赤 外線により生じ、熱論システム内に連続的に存在する。背景レベルの変動はフィ ルタが赤外線エネルギ経路中にあるか、あるいは赤外線エネルギ経路が遮蔽され るかに従って生じ得ることが判った。これは、典型的な従来技術の装置がフィル タ・ホイールの不透明部分の挿置により赤外線エネルギを遮断する故である。典 型的には、フィルタ・ホイールの表面が赤外線を吸収あるいは放出するがこれを 反射することがない。一方、典型的なフィルタ材料は、赤外線に対する窓部とし て作用することに加えて、このような赤外線のある反射をも生じることになる。

吸収／放出現象と反射現象との間の相違は、フィルタが赤外線経路にあるかある いは赤外線経路が遮蔽されるかに従って異なる背景を生じ得る。その結果、測定 されるガス以外のガスが異なる背景の異なる吸収を生じ、そのため測定されるガ スによる特性光線の吸収と比較して大きな発射されたパルスにおける明瞭な変化 を生じ得る故に、スプリアスな（即ち、パルスの波長における測定されたガスの 変化によりては生じない）パルス高の変化を生じ得る。

この問題は、フィルタ・ホイールを検出器と隣接する試料セルの側に置くことに より排除することができるが、このような配置替えは他の望ましからざる問題を もたらす。本発明によれば、先に述べた暗黒レベルが変動する問題は、赤外線を 反射する第２図に３１で示されたフィルタ・ホイールの不透明部分を作ることに より排除される。適当なものであればどんな反射材料でも用いることができる。

このような材料を使用することにより、赤外線経路内のフィルタ・ホイールの不 透明部分の存在による背景の変隼と赤外！！経路中に挿置されるフィルタの関係 は排除される。

上記の特徴とは別の改善として、不透明領域３１の反射面をフィルタ２５乃至２ ９の反射面と同じ面内に配置する。こうすることにより、不透明領域から反射さ れる光線の平均角度は、フィルタにおけるものと同じである。この問題は、試料 セルを通過する光の経路を最も大きくするために、所謂光ファイバが試料セル内 に用いられる場合において特に厳しいものと“なり得る。に言すれば、光線が試 料セル壁面を確実に通過するように集束もしくは平行化される代りにこの壁面で 反射することが許容される場合、経路は長くなって応答性が良好になる。しかし 、試料セルの壁面およびフィルタとフィルタ・ホイール上の不透明領域からの反 射による光の角度の変化の故に、フィルタ・ホイール上の反射面を均一にするこ との重要性は著しく増大する。

本発明が関連する形式のガス分析器の精度の問題もまた、試料セル内の水蒸気の 存在により生じる。これは、問題のガスが典型的にへロタンの場合である吸収性 が非常に小さいガスを含む時特に甚だしい。水蒸気は、あるガスと干渉するが他 のガスとは干渉しない吸収特性を有する。

本発明によれば、フィルタ・ホイール１７において２つ波長を送出す反射フィル タとして１つのフィルタを用いる。このフィルタにより通される２つの波長は、 一方の波長が完全に水蒸気の吸収区域から外れるように、また別の波長が完全に 水蒸気の吸収区域内に入るように選択される。両方の波長は、試料セルに存在す ると予期される他のどんなガスの吸収領域からも外れるように選択される。適当 な波長を選択することによ゛す、またこれらの波長においてフィルタを通過した 赤外線エネルギの振幅を調整することによって、水蒸気の存在により間層とな、 る他の波長における変動が二重の波長の基準フィルタにより完全に追跡され得る 。このような二重波長の基準フィルタは、米国マサチューセッツ州のＢａｒｒ　 Ａｓ５ｏｃｉａｔｅｓ社から入手可能である。上記の如き１つの二重波長フィル タを用いることにより、あるいは任意に２つ以上のフィルタの直列状の組合せを 用いることによって、余分なチャネルを加えることなく、その結果フィルタ・ホ イールおよび信号処理回路の大きなコストを招くことなく水蒸気の存在を補償す ることが可能である。

前述の如く、試料セル内の所謂光導管の使用により、更に長い赤外線の光路を形 成し、従って早い応答時間（試料セルの大きさが小さい）がめられる場合に望ま しい。しかし、研摩されたアルミニウムの如き赤外線のための反射面に使用され る典型的な材料は水の分子に対する吸収性が非常に大きなことが判った。このよ うな水分子は試料管路の壁面に吸収され（凝縮でなく）、水分子の広い帯域で変 化し得る吸収特性の故に誤差を生じる。水の分子に対する吸収性が低いステンレ ス鋼の如き材料は、赤外線に対しては高い反射性を持たず、従って満足できるも のではない。試料セルを加熱して壁面上の水分子の吸収帯域を破壊することは可 能であるが、このような高温度（４００乃至５００℃）はこれを非実用的なもの にする。

本発明によれば、試料セル内に使用することができるものとして赤外線に対し充 分な反射性を呈するが、き記の問題を回避するため水分子に対する吸収親和性が 充分に低い材料を発見した。このような材料は、ケイ素酸化物、マグネシウム・ フッ化物および金を含む。

ガス分析器に存在し得る別の誤差要因は、ガス分析器の種々の要素間の空間にお ける赤外線経路内の外気の存在から生じる。存在する外気は試料セル内に存在す るものからのあるガス濃度が異なるため、また外気が計器の較正後に時間と共に 変化し得るため、誤差が生じ得る。このような誤差は、外気空間を充填するかあ るいはこのような空間を抜気することにより排除し得るが、このような手段はか なりの経費を招く。

本発明の更に別の特徴によれば、密閉されたガス・セルがある固定量の炭酸ガス で充填された光路内に設置されている。この炭酸ガス量は、−酸化炭素の特性吸 収波長帯域の領域内の赤外線の６０乃至７０％を吸収するように選定される。比 較的低い光度レベルにおいては、炭酸ガスの挙動は試料セル内に存在する問題と なる他のガスの挙動に更によく近似する。このため、赤外線エネルギ経路内の外 気圧力の存在に対する計器の全感度を低下させる。

前に述べたように、本発明のガス分析器は自動ゼロ化機能を含む。本発明の更に 別の特徴として、この自動ゼロ化機能は、３つの検出条件の発生と同時にトリガ ーされる。これらの条件の第１は時間である。

制御装置４１は、図示しない適当な内部クロックが設けられ、装置のウオームア ツプの予め定めた時間の後自動ゼロ化命令を生じる。このような予め定めた時間 は、例えば３０分であり、装置の各部が一旦その典型的な作動状態にウオームア ツプされると装置の再較正を行なう目的のためである。ウオームアツプ後、各部 の温度レベルは、冷却時の始動直後における温度レベルとはかなり変化し得る。

更に、制御装置４１は、周囲温度が予め定めた変化を生じると同時に自動的にゼ ロ化機能を開始するようにセットされている。周囲温度の変化は、各部の相対温 度、従って装置の加速度に対して大きな影響を及ぼし得る。約５乃至ｌＯ°の周 囲温度における変化を検出すると同時に自動ゼロ化機能を開始することが一般に 望ましい。

最後に、基準フィルタにおけるパルスの振幅における予め定めた変化の検出と同 時に、制御装置４１によって自動ゼロ化機能が始動される。望ましいレベルは、 ０．２％程度の変化である。このような再ゼロ化機能は、大きな変化が背景条件 において生じた場合に装置の再較正を行なうことになる。

上記の特徴の全ては、従来技術により教示されたところと比較して、比較的穏当 なコストにおける本発明のガス分析器の安定性および精度における大きな改善に 総合的に寄与するものである。これは、このような手段がガス分析器の重要部分 において比較的安定度は少なし１が比較的安価な要素を使用することを可能にす る故である。

従って、本発明は、麻酔薬および関連するガスの監視に特に適する改善されたガ ス分析器を提供するものであることが判るであろう。本発明の分析器は、高い精 度および安定性と共に短い応答時間を有し、更に妥当なコストで構成することが できる。本発明の種々の変更については、本文および図面から当業者には明らか であろう。このような変更は添付の請求の範囲に該当することを意図するもので ある。

補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の７第１項） 昭和６２年　６月／ｌ仏 特許庁長官　黒　１）明　雄　殿 １、特許出願の表示 ２、発明の名称 ディジタル式麻酔薬分析装置 ３、特許出願人 住　所　アメリカ合衆国カリフォルニア用９４７１０゜バークレー、フォース・ ストリート　２３３２名　称　アンドロス・アナライザーズ・インコーホレーテ ッド４、代理人 住　所　東京都千代田区大手町二丁目２番１号新大手町ビル　２０６号室 電話（２７０）　６６４１〜６６４６ 昭和６２年　１月３０日 ６、添付書類の目録 ．１ｉ （補正クレーム） 請求の範囲 １、分析されるべき混合気を保有する試料セル（２１）と、赤外線エネルギを生 じて該試料セル（２１）を通るようにこれを指向させるソース手段（１１）と、 ある予め定めたガスの特性吸収帯域内の第１の波長帯域に制限された赤外線エネ ルギを通すための少なくとも１つのフィルタ（２５）を有する回転フィルタ・ホ イール（１７）とを含み、該フィルタ・ホイールは更に赤外線エネルギに対して 実質的に不透明な暗黒レベル領域（３１）を有し、前記フィルタ（２５）および 前記暗黒レベル領域（３１）を前記ソース手段（１１）と該ソース手段（１１） により指向される赤外線エネルギの経路（１３）内の前記試料セル（２１）との 間に連続的に挿置させるように該フィルタ・ホイールを支持して回転させる駆動 手段と、前記試料セルを通過する赤外線エネルギを検出して該エネルギを表わす 電気的信号を生じる検出手段（１５）と、該検出手段（１５）に接続されて該手 段（１５）により生じた電気信号を前記赤外線エネルギ経路（１３）に置かれた 前記フィルタ（２５）および該赤外線エネルギ経路に置かれた前記暗黒レベル領 域（３１）と比較することにより前記試料セル（２１）内の予め定めたガスの濃 度を表示する出力を生じる信号処理手段（２４）とを含むガス分析器において、 前記フィルタ・ホイール（１７）が、第２と第３の赤外線波長帯域の両方を通す ための第２のフィルタ（２６，２７，２８または２９）を含み、該波長帯域の一 方が水蒸気による赤外線吸収領域内にあり、その他方は該領域内になく、前記第 ２と第３の波長帯域の両方が前記試料セル内に存在する他のガスの特性波長吸収 領域の外側にあり、前記第２と第３の赤外線波長帯域の各々における前記第２の フィルタの透過度は、前記試料セル（２１）内の水蒸気の存在による前記第１の フィルタ（２５）の前記第１の波長帯域における赤外線エネルギの吸収の変化を 追跡するよう選定されることを特徴とするガス分析器。

２、前記暗黒レベル領域が、前記赤外線エネルギ経路に配置される時前記試料セ ルに向けて指向される実質的な全反射面を有して該反射面に衝突する赤外線エネ ルギが反射され、前記暗黒レベル領域の前記反射面が、前記試料セルに面する前 記フィルタ側と実質的に同じ回転面内に配置されることを特徴とする請求の範囲 第１項記載のガス分析器。

３、前記試料セルの内側面が、実質的に水分子と結合する親和性が低い物質から なることを特徴とする請求の範囲第１項記載のガス分析器。

４、前記物質が、ケイ素酸化物、マグネシウム・フッ化物および金からなるグル ープから選択されることを特徴とする請求の範囲第３項記載のガス分析器。

５、予め定めた量の前記ソースの外気温度における変化と同時に、外気温度を検 出し、前記自動ゼロ化手段を付勢する手段を設けることを特徴とする請求の範囲 第１項記載のガス分析器。

６、前記フィルタ・ホイールに基準フィルタを有し、前記信号処理手段が、前記 第１のフィルタが赤外線エネルギ経路内に挿置される時と、前記基準フィルタが 前記赤外線エネルギ経路内に挿置される時の前記試料セルを通過する赤外線エネ ルギのレベルを比較する手段と、前記赤外線エネルギ経路内に挿置された前記基 準フィルタを有する前記検出手段により検出された信号の振幅を監視し、かつ予 め定めた量の前記信号レベルにおける変化と同時に前記自動ゼロ化手段を付勢す る手段とを含むことを特徴とする請求の範囲第１項記載のガス分析器。

手続補正書（凪 昭和６３年ｑ月φ日 ２、発明の名称 ディジタル式麻酔薬分析装置 ３、補正をする者 事件との関係　出　願　人 住所 名　称　アンドロス・アナライザーズ・インコーホレーテッド ４、代理人 住　所　東京都千代田区大手町二丁目２番１号新大手町ビル　２０６号室め ５、補正命令の日付　昭和６３年　３月２２日　（１日）６、補正の対象 国際調査報告

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．分析されるべき混合気を保有する試料セルと、赤外線エネルギを生じて該試 料セルを通るようにこれを指向させるソース手段と、ある予め定めたガスの特性 吸収帯域内の波長帯域に制限された赤外線エネルギを通すための少なくとも１つ のフィルタを有し、かつ赤外線エネルギに対して実質的に不透明な暗黒レベル領 域を有する回転フィルタ．ホイールと、前記フィルタおよび前記暗黒レベル領域 を前記ソース手段と該ソース手段により指向される赤外線エネルギの経路内の前 記試料セルとの間に連続的に挿置させるように該フィルタ．ホイールを支持して 回転させる駆動手段と、前記試料セルを通過する赤外線エネルギを検出して該エ ネルギを表わす電気的信号を生じる検出手段と、該検出手段に接続されてこれに より生じた電気的信号を前記赤外線エネルギ経路に置かれた前記フィルタおよび 該赤外線エネルギ経路に置かれた前記暗黒レベル領域と比較することにより前記 試料セル内の予め定めたガスの濃度を表示する出力を生じる信号処理手段とを含 むガス分析器において、前記暗黒レベル領域が、前記赤外線エネルギ経路に置か れる時前記試料セルに向けて指向される実質的な全反射面を有し、以て該反射面 に衝突する赤外線エネルギが反射されることを特徴とするガス分析器。
2. ２．前記暗黒レベル領域の前記反射面が、前記試料セルに面する前記フィルタ側 と実質的に同じ回転面内に配置されることを特徴とする請求の範囲第１項記載の ガス分析器。
3. ３．前記フィルタ・ホイールが、第１と第２の赤外線波長帯域を通すための第２ のフィルタを含み、該波長帯域の一方が水蒸気による赤外線吸収領域内にあり、 その他方は該領域内になく、前記第１と第２の波長帯域の両方が前記試料セル内 に存在する他のガスの特性波長吸収領域の外側にあり、前記第１と第２の赤外線 波長帯域の各々における前記第２のフィルタの透過度は、前記試料セル内の水蒸 気の存在による前記第１のフィルタの波長における赤外線エネルギの吸収の変化 を追跡するよう選定されることを特徴とする請求の範囲第１項記載のガス分析器 。
4. ４．前記試料セルの内側面が、実質的に水分子と結合する親和性が低い物質から なることを特徴とする請求の範囲第１項記載のガス分析器。
5. ５．前記物質が、ケイ素酸化物、マグネシウム・フッ化物および金からなるグル ープから選択されることを特徴とする請求の範囲第４項記載のガス分析器。
6. ６．前記フィルタ・ホイールと前記検出手段との間の赤外線エネルギ経路内に挿 置された密閉されたセルを含み、該密閉セルは、前記ソースと前記検出手段との 間を通る赤外線エネルギの少なくとも約５０％を吸収するに充分な予め定めた濃 度の二酸化炭素を保有することを特徴とする請求の範囲第１項記載のガス分析器 。
7. ７．前記信号処理手段は、自動ゼロ化手段を含み、更に前記ガス分析器の始動か らある予め選定された時間後前記自動ゼロ化手段を付勢する手段を含むことを特 徴とする請求の範囲第１項記載のガス分析器。
8. ８．前記周囲温度を検出し、かつ前記の予め定めた量のソースの周囲温度におけ る変化と同時に前記自動ゼロ化手段を付勢する手段を設けることを特徴とする請 求の範囲第１項記載のガス分析器。
9. ９．前記フィルタ・ホイールに基準フィルタを有し、前記信号処理手段が、前記 フィルタが赤外線エネルギ経路内に挿置される時と、前記基準フィルタが前記赤 外線エネルギ経路内に挿置される時の前記試料セルを通過する赤外線エネルギの レベルを比較する手段と、前記赤外線エネルギ経路内に挿置された前記基準フィ ルタを有する前記検出手段により検出された信号の振幅を監視し、かつ予め定め た量の前記信号レベルにおける変化と同時に前記自動ゼロ化手段を付勢する手段 とを含むことを特徴とする請求の範囲第１項記載のガス分析器。
10. １０．分析されるべき混合気を保有する試料セルと、赤外線エネルギを生じて該 試料セルを通るように該赤外線エネルギを指向させるソース手段と、ある予め定 めたガスの特性吸収帯域内の波長帯域に制限された赤外線エネルギを通すための 少なくとも１つのフィルタを有し、かつ赤外線エネルギに対して実質的に不透明 な暗黒レベル領域を有する回転フィルタ・ホイールと、前記フィルタおよび前記 暗黒レベル領域を前記ソース手段と該ソース手段により指向される赤外線エネル ギの経路内の前記試料セルとの間に連続的に挿置させるように該フィルタ・ホイ ールを支持して回転させる駆動手段と、前記試料セルを通過する赤外線エネルギ を検出して該エネルギを表わす電気的信号を生じる検出手段と、該検出手段に接 続されてこれにより生じた電気的信号を前記赤外線エネルギ経路に置かれた前記 フィルタおよび該赤外線エネルギ経路に置かれた前記暗黒レベル領域と比較する ことにより前記試料セル内の予め定めたガスの濃度を表示する出力を生じる信号 処理手段とを含むガス分析器において、前記フィルタ・ホイールが第１と第２の 赤外線波長帯域を通す第２のフィルタを含み、該波長帯域の一方が水蒸気による 赤外線吸収領域内にあり、その他方は該領域内になく、前記第１と第２の波長帯 域の両方が前記試料セル内に存在する他のガスの特性波長吸収領域の外側にあり 、前記第１と第２の赤外線波長帯域の各々における前記第２のフィルタの透過度 は、前記試料セル内の水蒸気の存在による前記第１のフィルタの波長における赤 外線エネルギの吸収の変化を追跡するよう選定されることを特徴とするガス分析 器。