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JP2000097854A - Respiration gas concentration measuring device - Google Patents

Respiration gas concentration measuring device

Info

Publication number
JP2000097854A
JP2000097854A JP27102998A JP27102998A JP2000097854A JP 2000097854 A JP2000097854 A JP 2000097854A JP 27102998 A JP27102998 A JP 27102998A JP 27102998 A JP27102998 A JP 27102998A JP 2000097854 A JP2000097854 A JP 2000097854A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
infrared
gas
respiratory gas
gas concentration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP27102998A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tadashi Yokoo
正 横尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Koden Corp
Original Assignee
Nippon Koden Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Koden Corp filed Critical Nippon Koden Corp
Priority to JP27102998A priority Critical patent/JP2000097854A/en
Publication of JP2000097854A publication Critical patent/JP2000097854A/en
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  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately measure a respiration gas concentration contained in intake gas. SOLUTION: The atmospheric air is taken into a measuring cell 21 with a distance to find a respiration gas concentration contained in respiration gas using a detected signal in an infrared detector 29 at the time of taking-in of the atmospheric air as the maximum signal. Even when rerespiration is generated because of any failure caused by deterioration of a canister, leakage of an exhalation valve and the like, the rerespiration is surely detected thereby. Safety in artificial respiration in anesthesia and the like is enhanced.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、呼吸ガス中に含ま
れるガス濃度を測定する呼吸ガス濃度測定装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a respiratory gas concentration measuring device for measuring the concentration of gas contained in respiratory gas.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、呼吸ガスに赤外線を照射し、
その時の赤外線の通過量に応じた信号を検出して炭酸ガ
ス濃度か麻酔ガス濃度を測定する呼吸ガス濃度測定装置
が知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a respiratory gas is irradiated with infrared rays,
There is known a respiratory gas concentration measuring device which detects a signal corresponding to the amount of infrared rays passed at that time and measures the concentration of carbon dioxide gas or the concentration of anesthetic gas.

【0003】赤外線を検出するための光検出部には、P
bSe等の量子型赤外線検出器やサーモパイル等の熱型
赤外線検出器が用いられている。PbSeは応答速度が
速い反面、温度の影響を受けやすいことから、呼吸周期
に比較して短い周期、例えば25ms間隔で繰り返し断
続しながら検出する必要があり、比較用干渉フィルタを
備えた光断続器及びこれを回転駆動するモータ等の駆動
部を配置して、呼吸ガスを通過する光量を検出するよう
にしている。更にPbSeは暗抵抗が不安定であり、こ
れを解決するために設計または生産上で多大の努力が払
われている。このため、装置の小形化、低消費電力化、
堅牢性に限界があり、しかも高価となる不都合があっ
た。
[0003] A light detecting portion for detecting infrared rays includes P
Quantum infrared detectors such as bSe and thermal infrared detectors such as thermopiles are used. Although PbSe has a fast response speed, it is susceptible to temperature, so it is necessary to detect it repeatedly and intermittently at intervals shorter than the respiratory cycle, for example, at intervals of 25 ms. Further, a driving unit such as a motor for driving the rotation is disposed to detect the amount of light passing through the respiratory gas. Further, PbSe has an unstable dark resistance, and a great deal of design or production efforts have been made to solve this problem. For this reason, the size of the device is reduced, the power consumption is reduced,
There was a limit to the robustness, and there was the disadvantage of being expensive.

【0004】これに対して、サーモパイルは応答速度が
59ms〜200msと遅くて光源からの光を25ms
以下の間隔でチョッピングする方式を採用できないもの
の、PbSeに比べてドリフトが少なく安価であるとい
う特徴を有しており、装置の小形化及び低コスト化の要
望から採用されるようになってきている。なお、サーモ
パイルを用いた炭酸ガス濃度測定装置として、例えば発
明(特開平8−233808号公報、特開平8−233
810号公報)がある。
On the other hand, the response speed of the thermopile is as slow as 59 ms to 200 ms, and the light from the light source is 25 ms.
Although the method of chopping at the following intervals cannot be adopted, it has a feature that it has less drift compared to PbSe and is inexpensive, and has been adopted because of demands for downsizing and cost reduction of the device. . In addition, as a carbon dioxide concentration measuring device using a thermopile, for example, the invention (JP-A-8-233808, JP-A-8-233) is used.
No. 810).

【0005】図5は従来の前記炭酸ガス濃度測定装置を
麻酔用人工呼吸器に用いた炭酸ガス濃度測定装置の例を
示すものである。この図において、麻酔がかけられてい
る間は、流量計1、気化器2を介して酸素O2 及び亜酸
化窒素N2 O及び揮発性麻酔ガスが供給されるが、これ
らのガスに、カニスタ3によって炭酸ガスCO2 が除去
された呼気ガスの一部が混合されて患者へ送られる。麻
酔が中止されると、酸素O2 と空気の混合ガスに炭酸ガ
スCO2 が除去された呼気ガスの一部が混合されて患者
へ送られる。カニスタ3には炭酸ガスを吸収する吸収剤
が充填されている。この動作が行われている間には、上
述したように呼気ガスの一部は再使用されているが、残
りの送気ガスの殆んどはポップオフ弁4と送気部5によ
って図示しない麻酔ガス排除装置に放出されている。吸
気経路と呼気経路には逆流防止の吸気弁6と呼気弁7が
設けられている。
FIG. 5 shows an example of a conventional carbon dioxide concentration measuring apparatus using the above carbon dioxide concentration measuring apparatus in an anesthesia respirator. In this figure, while anesthesia is applied, oxygen O 2, nitrous oxide N 2 O, and volatile anesthetic gas are supplied through a flow meter 1 and a vaporizer 2. Part of the exhaled gas from which carbon dioxide CO 2 has been removed by 3 is mixed and sent to the patient. When the anesthesia is stopped, a part of the exhaled gas from which the carbon dioxide CO 2 has been removed is mixed with the mixed gas of oxygen O 2 and air and sent to the patient. The canister 3 is filled with an absorbent that absorbs carbon dioxide gas. While this operation is being performed, a part of the exhaled gas is reused as described above, but most of the remaining exhaled gas is supplied by the pop-off valve 4 and the air supply unit 5 to perform an anesthesia (not shown). Released into the gas elimination device. The intake path and the exhalation path are provided with an intake valve 6 and an exhalation valve 7 for preventing backflow.

【0006】患者の呼吸ガスは、エアウェイアダプタ8
に連通したサンプリングチューブ9を通って炭酸ガス濃
度測定装置10に導かれ、炭酸ガス濃度が求められる。
この場合、炭酸ガス濃度測定装置10では、吸気ガスを
導入した時の光検出器の出力を最大信号として、この最
大信号と、光源をオフした時の光検出器の出力との差を
基準信号とし、呼気ガスを導入した時の光検出器の出力
と最大信号との差を基準信号で割って炭酸ガスの濃度信
号とする。そして、この濃度信号を元に所定の演算を行
って炭酸ガス濃度を求め、その結果を数値表示する。
[0006] The breathing gas of the patient is supplied to the airway adapter 8.
The sample is guided to a carbon dioxide concentration measuring device 10 through a sampling tube 9 communicating with the sample, and the carbon dioxide concentration is determined.
In this case, the carbon dioxide concentration measuring device 10 uses the output of the photodetector when the intake gas is introduced as a maximum signal, and uses the difference between this maximum signal and the output of the photodetector when the light source is turned off as a reference signal. The difference between the output of the photodetector when the exhaled gas is introduced and the maximum signal is divided by the reference signal to obtain a carbon dioxide gas concentration signal. Then, a predetermined calculation is performed on the basis of the concentration signal to obtain the carbon dioxide gas concentration, and the result is numerically displayed.

【0007】ここで、サーモパイル等の熱型赤外線検出
器を用いた炭酸ガス濃度測定原理について簡単に説明す
る。炭酸ガスが存在しない吸気ガスにて得られる赤外線
受光量は、次式により得られる。 I max =I 0 ・EXP(−α×C min ×l)+I offset …(1) 但し、Ioffset:赤外線検出器のオフセット信号 また、測定中に得られる炭酸ガスによって影響された赤
外線受光量は、次式により得られる。 I =I 0 ・EXP(−α×C ×l)+I offset …(2)
Here, the principle of measuring the concentration of carbon dioxide using a thermal infrared detector such as a thermopile will be briefly described. The amount of infrared light received by the intake gas in which no carbon dioxide gas exists can be obtained by the following equation. I max = I 0 · EXP (−α × C min × l) + I offset (1) where I offset is the offset signal of the infrared detector. Also, the amount of infrared light received by the carbon dioxide gas obtained during the measurement is Is obtained by the following equation. I = I 0 · EXP (-α x C x l) + I offset ... (2)

【0008】そして、光源を遮断したときに得られる赤
外線受光量の信号出力をI offsetとすると、(Imax −I)
/(I max −I offset)=I 0 ×(EXP( −α×C min ×l)
−EXP(−α×C ×l))/EXP( −α×C min×l)=k とおいて、炭酸ガス濃度は次式により得られる。 C =C min −(Ln(l-k))/( α×l) …(3)
If the signal output of the amount of infrared light received when the light source is cut off is I offset , then (I max -I)
/ (I max −I offset ) = I 0 × (EXP (−α × C min × l)
-EXP (-α × C × l) ) / EXP (-α × C min × l) = at the k, the concentration of carbon dioxide is obtained by the following equation. C = C min - (Ln ( lk)) / (α × l) ... (3)

【0009】但し、C :炭酸ガス濃度 C min :吸気時の炭酸ガスの最小濃度 Ln:自然対数 k :( 吸気時の最小炭酸ガス濃度による最大信号−炭酸
ガス濃度による信号)/( 吸気時の最小炭酸ガス濃度によ
る最大信号−暗信号) α:炭酸ガスの赤外線吸収係数 l :測定光路長
Where C: carbon dioxide concentration C min : minimum concentration of carbon dioxide during inspiration Ln: natural logarithm k: (maximum signal due to minimum carbon dioxide concentration during inspiration-signal due to carbon dioxide concentration) / ( (Maximum signal due to minimum carbon dioxide concentration-dark signal) α: Infrared absorption coefficient of carbon dioxide l: Measurement optical path length

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の炭酸
ガス濃度測定装置を用いた呼吸ガス濃度測定装置にあっ
ては、次のような問題点があった。即ち、吸気ガスが常
に同じ最小の炭酸ガス濃度であるとして吸気ガスに対す
る赤外線検出器の出力を最大信号として炭酸ガス濃度を
求めているが、カニスタ3内の炭酸ガス吸収剤の劣化や
呼気弁7のリークによる呼気の逆流などによって吸気ガ
ス中に炭酸ガスが存在してしまうと最大信号が得られ
ず、式(3)のCminの値が大きく変化してしまい、正
しい炭酸ガス濃度の測定が不可能になる。
The respiratory gas concentration measuring device using the conventional carbon dioxide gas concentration measuring device has the following problems. That is, while the intake gas always has the same minimum carbon dioxide concentration, the output of the infrared detector for the intake gas is used as the maximum signal to determine the carbon dioxide concentration. However, the deterioration of the carbon dioxide absorbent in the canister 3 and the expiration valve 7 If carbon dioxide gas is present in the inspired gas due to the backflow of exhalation due to the leak of the gas, the maximum signal cannot be obtained, and the value of C min in the equation (3) changes greatly. Becomes impossible.

【0011】例えば、図6に示すように、呼気ガス中に
は、通常はおよそ5%の炭酸ガスが含まれているが、カ
ニスタ3や呼気弁7等の不良により吸気ガス中に例えば
1%の炭酸ガスが含まれてしまうと、この吸気ガスを導
入した時の赤外線検出器の出力信号が最大信号となるの
で、測定結果には1%の絶対誤差が含まれることにな
る。
For example, as shown in FIG. 6, the expiration gas usually contains about 5% of carbon dioxide gas. However, due to the failure of the canister 3 and the expiration valve 7, etc., for example, 1% If the carbon dioxide gas is contained, the output signal of the infrared detector when the intake gas is introduced becomes the maximum signal, so that the measurement result includes an absolute error of 1%.

【0012】そこで本発明は、炭酸ガス以外のガスも含
め呼気及び吸気の呼吸ガス中に含まれる呼吸ガス濃度を
正確に測定することができる呼吸ガス濃度測定装置を提
供することを目的としている。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a respiratory gas concentration measuring device capable of accurately measuring the concentration of respiratory gas contained in exhaled and inspired respiratory gases including gases other than carbon dioxide gas.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による呼吸ガス濃度測定装置は、呼吸ガスに
赤外線を照射し、透過量に応じた信号を検出して呼吸ガ
ス濃度を測定する呼吸ガス濃度測定装置において、任意
のタイミングで大気を取り込み、この大気に赤外線を照
射した時の透過量に応じた信号を最大信号とし、この最
大信号を元に呼吸ガスの濃度を測定することを特徴とす
る。
To achieve the above object, a respiratory gas concentration measuring device according to the present invention irradiates a respiratory gas with infrared rays, detects a signal corresponding to the amount of transmission, and measures the respiratory gas concentration. In a respiratory gas concentration measuring device, the air is taken in at an arbitrary timing, a signal corresponding to the amount of transmission when this atmosphere is irradiated with infrared rays is set as a maximum signal, and the concentration of the respiratory gas is measured based on the maximum signal. Features.

【0014】この構成によれば、任意のタイミングで測
定セル内に大気を取り入れ、大気に赤外線を照射した時
の透過量に応じた信号を最大信号として、呼吸ガス中に
含まれるガスの濃度を求めるようにした。これにより、
例えばカニスタの劣化や呼気弁のリーク等による何等か
の故障が生じて吸気ガスに炭酸ガスが含まれても、大気
中の炭酸ガスの濃度(0.035%)は一定であるか
ら、常に炭酸ガス濃度を正しく求めることができる。こ
れにより、呼吸回路の故障による患者の不慮の事故を未
然に防ぎ安全性を高めることができる。
According to this configuration, the atmosphere is taken into the measuring cell at an arbitrary timing, and the signal corresponding to the amount of transmission when the atmosphere is irradiated with infrared rays is set as the maximum signal, and the concentration of the gas contained in the respiratory gas is determined. I asked for it. This allows
For example, even if some trouble occurs due to deterioration of the canister, leak of the exhalation valve, etc., and the intake gas contains carbon dioxide gas, the concentration of carbon dioxide gas in the atmosphere (0.035%) is constant. The gas concentration can be determined correctly. As a result, it is possible to prevent a patient's accident due to a failure of the breathing circuit from occurring, and to enhance safety.

【0015】本発明は、赤外線の透過量を検出する赤外
線検出手段として、サーモパイル等の熱型赤外線検出器
を用いることに着目しているが、これによりPbSe等
の量子型赤外線検出器を用いたものと比べて装置の小形
化及び低コスト化が図れる。
The present invention focuses on using a thermal infrared detector, such as a thermopile, as an infrared detector for detecting the amount of transmitted infrared light, thereby using a quantum infrared detector, such as PbSe. The size and cost of the apparatus can be reduced as compared with the apparatus.

【0016】また、本発明では、任意に大気を取り込ん
でその時の赤外線検出器の信号を記憶することが求めら
れるが、この期間は呼吸ガスのガス濃度を測定すること
ができない。熱型赤外線検出器として例えばサーモパイ
ルを用いると、その期間はおよそ100〜250mse
cとなる。そこで、ガス濃度を表示する場合に大気を取
り込む直前の値を、大気を取り込み最大信号を得る期間
に表示し続ければ、次に呼吸ガスを取り込んで測定した
ガス濃度に不自然なくガス濃度の表示を行うことができ
る。
Further, in the present invention, it is required to arbitrarily take in the atmosphere and store the signal of the infrared detector at that time, but during this period, the gas concentration of the respiratory gas cannot be measured. For example, when a thermopile is used as the thermal infrared detector, the period is about 100 to 250 msec.
c. Therefore, when displaying the gas concentration, if the value immediately before taking in the air is continuously displayed during the period when the maximum signal is obtained by taking in the air, the gas concentration measured next by taking in the breathing gas will be displayed unnaturally. It can be performed.

【0017】しかし、その為には大気を取り込んでいる
期間の呼吸ガス濃度が一定であることが必要になる。例
えば炭酸ガス濃度は呼吸ガスの吸気期間中は一定である
ので、吸気を確実に検出することができれば、この方法
で安定してガス濃度の表示を行うことができる。
However, for that purpose, it is necessary that the concentration of the respiratory gas during the period of taking in the atmosphere is constant. For example, since the concentration of carbon dioxide is constant during the inhalation period of the breathing gas, if the inhalation can be reliably detected, the gas concentration can be stably displayed by this method.

【0018】一般に吸気炭酸ガス濃度は呼気炭酸ガス濃
度より低いので、赤外線検出器の信号を監視すること
で、吸気期間を検出できるが、呼吸ガスのフローを測定
すれば、より確実に吸気期間を判別することができる。
また、呼吸ガスに含まれる麻酔ガス濃度は麻酔時には吸
気の濃度が呼気の濃度より高く、覚醒時には呼気の濃度
が吸気の濃度より高い為に炭酸ガス濃度の場合と同じよ
うにして吸気を判別することはできない。そこで、本発
明のように、呼吸ガスのフローを測定していれば、フロ
ー信号の向きによって確実に判別することができるの
で、ガス濃度の表示を自然な形で表現することができ
る。
In general, the concentration of inspired carbon dioxide is lower than the concentration of exhaled carbon dioxide, so that the period of inspiration can be detected by monitoring the signal of the infrared detector. However, if the flow of breathing gas is measured, the period of inspiration can be more reliably determined. Can be determined.
In addition, the concentration of anesthetic gas contained in the respiratory gas is such that the concentration of inspiration is higher than the concentration of expiration during anesthesia, and the concentration of expiration is higher than the concentration of inspiration during awakening. It is not possible. Therefore, if the flow of the respiratory gas is measured as in the present invention, it is possible to reliably determine the direction of the flow signal, so that the display of the gas concentration can be expressed in a natural manner.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の呼
吸ガス濃度測定装置の実施の形態について説明する。 (A)呼吸ガス濃度測定装置の構成 図1は本発明に係る呼吸ガス濃度測定装置の実施の形態
の構成を示すブロック図である。この実施の形態の呼吸
ガス濃度測定装置は、サンプリングチューブ9、電磁弁
20、25、測定セル21、ポンプ23、ポンプ駆動部
24、赤外線光源26、光源駆動部27、光源駆動スイ
ッチ28、赤外線検出器29、フィルタF、サーミスタ
30、増幅器31、A/D変換器32、制御部33、R
OM34、RAM35、操作部36、表示部37、サン
プリングチューブ40a、40b、フロー測定装置41
を備えており、特に任意のタイミングで大気をサンプリ
ングして呼吸ガスに対する赤外線検出器29の最大信号
を求め、この最大信号を元に呼吸ガス濃度を測定する機
能を有している。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram of a respiratory gas concentration measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. (A) Configuration of Respiratory Gas Concentration Measuring Apparatus FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of a respiratory gas concentration measuring apparatus according to the present invention. The respiratory gas concentration measuring device of this embodiment includes a sampling tube 9, electromagnetic valves 20, 25, a measuring cell 21, a pump 23, a pump driving unit 24, an infrared light source 26, a light source driving unit 27, a light source driving switch 28, an infrared detection , Filter F, thermistor 30, amplifier 31, A / D converter 32, control unit 33, R
OM 34, RAM 35, operation unit 36, display unit 37, sampling tubes 40a, 40b, flow measurement device 41
In particular, the apparatus has a function of sampling the atmosphere at an arbitrary timing, obtaining a maximum signal of the infrared detector 29 for the respiratory gas, and measuring the respiratory gas concentration based on the maximum signal.

【0020】この図1において、電磁弁20は、2つの
入力ポート20a、20bと、一つの出力ポート20c
とを備えている。この場合、矢印20dは弁がアクティ
ブになっている方向を示す。電磁弁20の入力ポート2
0aはサンプリングチューブ9に接続されており、入力
ポート20bは大気開放された状態になっている。ま
た、出力ポート20cは測定セル21のガス導入口21
aに接続されている。電磁弁20は後述する制御部33
の制御により入力ポート20a側と入力ポート20b側
に切り替わり(矢印20dで示す)、入力ポート20a
側に切り替わることで入力ポート20aと出力ポート2
0cとが連通状態になり、入力ポート20b側に切り替
わることで入力ポート20bと出力ポート20cとが連
通状態になる。
In FIG. 1, the solenoid valve 20 has two input ports 20a and 20b and one output port 20c.
And In this case, arrow 20d indicates the direction in which the valve is active. Input port 2 of solenoid valve 20
0a is connected to the sampling tube 9, and the input port 20b is open to the atmosphere. The output port 20c is connected to the gas inlet 21 of the measurement cell 21.
a. The solenoid valve 20 includes a control unit 33 described later.
Is switched to the input port 20a side and the input port 20b side (indicated by an arrow 20d), and the input port 20a
Switch to the input port 20a and output port 2
0c is in communication with the input port 20b, and the input port 20b and output port 20c are in communication with each other.

【0021】エアウェイアダプタ8の口元部分にはフロ
ー測定のための2本のサンプリングチューブ40a、4
0bが接続されており、それぞれにおける圧力がフロー
測定装置41で検出されて呼吸ガスのフロー測定が行わ
れる。この場合、図2に示すように、エアウェイアダプ
タ8のサンプリングチューブ接続部分にはフローによる
差圧を発生させるための弁42が設けられている。サン
プリングチューブ40aは、この弁42の麻酔器などの
器材(図示略)側に接続され、サンプリングチューブ4
0bは患者側に接続される。尚、上記機構はフロー検出
の為の一つの手段であり、この機構に限定されるもので
はなく、他の機構のフロー検出手段を用いても良い。
At the mouth of the airway adapter 8, two sampling tubes 40a, 4a for flow measurement are provided.
0b is connected, and the pressure in each is detected by the flow measurement device 41, and the flow measurement of the respiratory gas is performed. In this case, as shown in FIG. 2, a valve 42 for generating a differential pressure due to a flow is provided at the sampling tube connecting portion of the airway adapter 8. The sampling tube 40a is connected to a device (not shown) of the valve 42 such as an anesthesia machine,
0b is connected to the patient side. Note that the above mechanism is one means for flow detection, and is not limited to this mechanism, and flow detection means of another mechanism may be used.

【0022】図3は人の口元の圧力変化とフローの一例
を示す波形図ある。この図に示すように、吸気時には、
麻酔器(図示略)より吸気ガスが送られてくることか
ら、口元の圧が抵抗分だけ一気に立ち上がり、その後、
コンプライアンスに従って増加する。一方、口元のフロ
ーは人工呼吸器によって設定された一定のフローに急速
に立ち上がる。十分な吸気が行われた後に吸気休止期間
を経て吸気が終了する。呼気時には、患者より呼気ガス
が排出されるので、口元のフローが一気に立ち下がり、
その後、時定数に従って徐々に低下していく。図2にお
いて吸気時にはサンプリングチューブ40a側の圧力が
サンプリングチューブ40b側より高くなり、呼気時に
はサンプリングチュブ40a側の圧力がサンプリングチ
ューブ40b側より低くなる。このように、フロー測定
装置41は、患者の呼吸フローによって生ずる弁42の
圧力損失を測定し、フロー信号を出力する。
FIG. 3 is a waveform diagram showing an example of a pressure change and a flow at the mouth of a person. As shown in this figure, at the time of intake,
Since the inhalation gas is sent from an anesthesia machine (not shown), the pressure at the mouth rises at once by the resistance, and then
Increase according to compliance. On the other hand, the mouth flow quickly rises to a constant flow set by the ventilator. After sufficient intake is performed, the intake ends after an intake pause period. At the time of exhalation, exhaled gas is exhausted from the patient, so the flow at the mouth falls at a stretch,
Thereafter, it gradually decreases according to the time constant. In FIG. 2, the pressure on the sampling tube 40a side becomes higher than the sampling tube 40b side during inspiration, and the pressure on the sampling tube 40a side becomes lower than the sampling tube 40b side during expiration. Thus, the flow measuring device 41 measures the pressure loss of the valve 42 caused by the patient's respiratory flow, and outputs a flow signal.

【0023】なお、吸気と呼気とでは必ず極性が異なる
ため、フロー信号を用いることで安定して呼気と吸気の
識別が可能である。また、患者の呼吸によって生ずる口
元のフローと圧力を測定することによって患者の呼吸メ
カニクスを知ることができるので、患者の呼吸管理に有
用な手段である。図1に戻り、上記測定セル21のガス
排出口21bがポンプ23を介して後述する電磁弁25
の入力ポート25aに接続されている。測定時にはポン
プ23は連続してバキューム動作し、電磁弁20によっ
て選択されたガスを吸い込んで測定セル21内に導入す
る。測定セル21内に導入された呼気ガス及び吸気ガス
は電磁弁25から大気中へ放出されるか、または排気装
置(図示略)へ放出される。この電磁弁20は電磁弁駆
動部51を介し制御部33によって制御される。
Since the polarity is always different between inspiration and expiration, it is possible to stably distinguish between expiration and inspiration by using a flow signal. In addition, since the respiratory mechanics of the patient can be known by measuring the flow and pressure at the mouth caused by the patient's breathing, this is a useful means for managing the breathing of the patient. Returning to FIG. 1, a gas outlet 21b of the measuring cell 21 is connected to a solenoid valve 25 to be described later via a pump 23.
Is connected to the input port 25a. During the measurement, the pump 23 continuously performs a vacuum operation, sucks the gas selected by the electromagnetic valve 20 and introduces the gas into the measurement cell 21. The exhaled gas and the inspired gas introduced into the measurement cell 21 are released from the electromagnetic valve 25 to the atmosphere or to an exhaust device (not shown). The solenoid valve 20 is controlled by the control unit 33 via the solenoid valve driving unit 51.

【0024】ポンプ23はポンプ駆動部24により駆動
される。ポンプ駆動部24は制御部33によって制御さ
れる。電磁弁25は一つの入力ポート25aと二つの出
力ポート25b、25cとを備える。矢印25dは弁が
アクティブになっている方向を示す。この電磁弁25の
出力ポート25bは上述した排気装置に接続されてお
り、出力ポート25cは大気に開放された状態になって
いる。この電磁弁25は電磁弁駆動部50を介し制御部
33によって制御される。
The pump 23 is driven by a pump driver 24. The pump drive unit 24 is controlled by the control unit 33. The solenoid valve 25 has one input port 25a and two output ports 25b and 25c. Arrow 25d indicates the direction in which the valve is active. The output port 25b of the solenoid valve 25 is connected to the exhaust device described above, and the output port 25c is open to the atmosphere. The solenoid valve 25 is controlled by the control unit 33 via the solenoid valve driving unit 50.

【0025】上記測定セル21は呼気ガス及び吸気ガス
が通流する通気管であり、その所定位置の対向する部分
には石英ガラス等の赤外線を透過させる部材より成る窓
W1、W2が設けられている。これらの窓W1、W2に
は呼気ガス中の水蒸気等による曇りを防止する防曇加工
が施されている。
The measurement cell 21 is a ventilation pipe through which exhaled gas and inspired gas flow, and windows W1 and W2 made of a member such as quartz glass which transmits infrared rays are provided at opposing portions at predetermined positions. I have. These windows W1 and W2 are subjected to antifogging processing for preventing fogging due to water vapor or the like in the exhaled gas.

【0026】窓W1の上方にはランプ等の赤外線光源2
6が配置され、窓W1に向けて光が照射される。また、
窓W2の下方付近にはサーモパイルから成る赤外線検出
器29が配置され、赤外線光源26から窓W1、W2を
透過して照射される赤外線を検出する。赤外線検出器2
9の受光面には呼気ガス中の測定対象ガスにより吸収さ
れる波長(例えば炭酸ガスが測定対象ガスであれば、お
よそ4.3μm)の干渉フィルタFが設けられている。
また、赤外線検出器29には、その上又は近傍にサーミ
スタ30が取り付けられており、赤外線検出器29近傍
の温度検出に使用される。赤外線検出器29の出力とサ
ーミスタ30の出力はそれぞれ増幅器31で増幅され
る。そして、増幅された赤外線検出器29の出力とサー
ミスタ30の出力は、A/D変換器32でデジタル変換
された後、制御部33に取り込まれる。
Above the window W1, an infrared light source 2 such as a lamp is provided.
6, and light is emitted toward the window W1. Also,
An infrared detector 29 made of a thermopile is arranged near the lower portion of the window W2, and detects infrared rays transmitted from the infrared light source 26 through the windows W1 and W2. Infrared detector 2
The light receiving surface 9 is provided with an interference filter F having a wavelength that is absorbed by the gas to be measured in the exhaled gas (for example, approximately 4.3 μm if carbon dioxide is the gas to be measured).
A thermistor 30 is attached to or near the infrared detector 29 and is used for temperature detection near the infrared detector 29. The output of the infrared detector 29 and the output of the thermistor 30 are amplified by the amplifier 31 respectively. Then, the amplified output of the infrared detector 29 and the output of the thermistor 30 are digitally converted by the A / D converter 32 and then taken into the control unit 33.

【0027】上記赤外線光源26は光源駆動部27によ
り駆動される。光源駆動部27は、例えば定電流回路か
ら成り、赤外線光源26を一定の輝度で発光させる。光
源駆動部27には光源駆動スイッチ28を介して電源が
供給されるようになっており、制御部33は光源駆動ス
イッチ28を制御して赤外線光源26をオン/オフす
る。光源駆動スイッチ28は、例えば半導体等の電子ス
イッチで構成され、通常はオンになっている。
The infrared light source 26 is driven by a light source driving section 27. The light source driving unit 27 includes, for example, a constant current circuit, and causes the infrared light source 26 to emit light at a constant luminance. Power is supplied to the light source driving unit 27 via the light source driving switch 28, and the control unit 33 controls the light source driving switch 28 to turn on / off the infrared light source 26. The light source drive switch 28 is formed of, for example, an electronic switch such as a semiconductor, and is normally turned on.

【0028】制御部33は、例えばCPUから成り、R
OM34に記憶された呼吸ガス濃度の測定を行う制御プ
ログラムに基づいて装置各部の制御を行う。RAM35
は制御部33の動作において使用され、例えば設定され
たパラメータ、測定された呼吸ガス濃度のデータ等を一
時的に記憶保持する。操作部36は、例えば複数の押し
ボタンより成り、所要データの設定等を行う。表示部3
7は、例えばLCD(液晶)等の表示素子から成り、測
定された呼吸ガス濃度を濃度変化に応じた波形や数値で
表示する。
The control unit 33 comprises, for example, a CPU.
Each unit of the apparatus is controlled based on a control program for measuring the concentration of respiratory gas stored in the OM 34. RAM35
Is used in the operation of the control unit 33, and temporarily stores, for example, set parameters, measured respiratory gas concentration data, and the like. The operation unit 36 includes, for example, a plurality of push buttons, and performs setting of required data and the like. Display 3
Reference numeral 7 denotes a display element such as an LCD (liquid crystal), for example, and displays the measured respiratory gas concentration in a waveform or numerical value according to the change in concentration.

【0029】上記サンプリングチューブ9、電磁弁2
0、25、ポンプ23、ポンプ駆動部24はガス取り込
み及び排気の手段を構成する。また、赤外線光源26は
赤外線照射手段に対応する。また、光源駆動スイッチ2
8はオンオフ手段に対応する。また、赤外線検出器29
は赤外線検出手段に対応する。また、RAM35は第
1、第2の信号記憶手段に対応する。また、制御部33
は制御手段に対応する。また、制御部33及び表示部3
7は表示手段に対応する。また、サンプリングチューブ
40a、40b、フロー測定装置41及び弁42はフロ
ー測定手段を構成する。また、操作部36は設定手段に
対応する。
The sampling tube 9 and the solenoid valve 2
0, 25, the pump 23, and the pump drive unit 24 constitute a means for taking in and exhausting gas. Further, the infrared light source 26 corresponds to an infrared irradiation means. Light source drive switch 2
Reference numeral 8 corresponds to on / off means. In addition, the infrared detector 29
Corresponds to infrared detecting means. The RAM 35 corresponds to first and second signal storage units. The control unit 33
Corresponds to the control means. The control unit 33 and the display unit 3
7 corresponds to a display means. The sampling tubes 40a, 40b, the flow measuring device 41, and the valve 42 constitute a flow measuring unit. The operation unit 36 corresponds to a setting unit.

【0030】(B)呼吸ガス濃度測定装置の動作 図1のように構成された装置の測定開始時にあっては、
制御部33は、呼吸ガスに対する赤外線検出器29の最
大信号を取得する動作を行う。まず、電磁弁20を制御
して入力ポート20b側へ切り替えるとともに、電磁弁
25を制御して出力ポート25c側へ切り替えて、測定
セル21内に大気を導入するとともに、測定セル21内
のガスを大気中へ放出する。
(B) Operation of Respiratory Gas Concentration Measurement Apparatus At the start of measurement of the apparatus configured as shown in FIG.
The control unit 33 performs an operation of acquiring the maximum signal of the infrared detector 29 for the respiratory gas. First, while controlling the solenoid valve 20 to switch to the input port 20b side, controlling the solenoid valve 25 to switch to the output port 25c side, air is introduced into the measurement cell 21, and gas in the measurement cell 21 is released. Release to atmosphere.

【0031】測定セル21内に十分に大気が満たされ
て、赤外線検出器29の出力が安定すると、制御部33
はその時の赤外線検出器29の検出信号を取り込み、そ
の信号を赤外線検出器29の最大信号(最大値)として
RAM35に記憶させる。次いで、光源駆動スイッチ2
8をオフして光源26を消灯し、その時の赤外線検出器
29の検出信号(即ち暗電流分)を取り込み、それをR
AM35に記憶させるとともにRAM35に記憶されて
いる最大値との差を取り、この結果を最大信号における
基準値としてRAM35に記憶させる。
When the measurement cell 21 is sufficiently filled with the atmosphere and the output of the infrared detector 29 is stabilized, the control unit 33
Captures the detection signal of the infrared detector 29 at that time, and stores the signal in the RAM 35 as the maximum signal (maximum value) of the infrared detector 29. Next, the light source drive switch 2
8, the light source 26 is turned off, the detection signal (that is, the dark current component) of the infrared detector 29 at that time is taken in, and it is taken as R
The difference between the maximum value and the maximum value stored in the RAM 35 is obtained while storing the result in the AM 35, and the result is stored in the RAM 35 as a reference value for the maximum signal.

【0032】基準値をRAM35に記憶させた後、電磁
弁20を入力ポート20a側へ切り替えるとともに、電
磁弁25を出力ポート25b側へ切り替えて測定セル2
1に患者の呼吸ガスを導入する。測定セル21内に呼吸
ガスが十分に満たされて、赤外線検出器29の出力が安
定すると、その時の赤外線検出器29の検出信号を取り
込み、この信号とRAM35に記憶されてる最大値との
差を求める。この場合、最大値との間で差を求めること
で互いに含まれている暗電流分を無くすことができる。
最大値と検出信号との差を求めた後、この結果をRAM
35に記憶されている基準値で割って呼吸ガスの演算パ
ラメータとする。また、RAM34には予め装置の製造
工程において既知の炭酸ガス濃度を用いた校正ガスによ
り測定系の校正係数がメモリされている。そして、前記
演算パラメータと該校正係数とを用いて演算を行って呼
吸ガス濃度を求めて表示する。一度最大値と暗電流分を
求めた後は次の最大値と暗電流値を求めるまでは、早い
周期例えば20msecで、その時の呼吸ガス濃度を演
算測定できる。
After the reference value is stored in the RAM 35, the solenoid valve 20 is switched to the input port 20a side, and the solenoid valve 25 is switched to the output port 25b to change the measurement cell 2
1 introduces the patient's breathing gas. When the measurement cell 21 is sufficiently filled with the respiratory gas and the output of the infrared detector 29 is stabilized, the detection signal of the infrared detector 29 at that time is taken in, and the difference between this signal and the maximum value stored in the RAM 35 is calculated. Ask. In this case, the difference between the maximum value and the maximum value can eliminate the dark current components included in each other.
After finding the difference between the maximum value and the detection signal, the result is stored in RAM
Divide by the reference value stored in 35 to obtain the calculation parameter of the respiratory gas. Further, the calibration coefficient of the measurement system is stored in the RAM 34 in advance by a calibration gas using a known carbon dioxide concentration in the manufacturing process of the apparatus. Then, a calculation is performed using the calculation parameters and the calibration coefficient to obtain and display the respiratory gas concentration. Once the maximum value and the dark current value are obtained, the respiratory gas concentration at that time can be calculated and measured at an early cycle, for example, 20 msec, until the next maximum value and the dark current value are obtained.

【0033】制御部33は、最大値及び暗電流値の取得
タイミングを例えばサーミスタ30の出力変化勾配によ
って決定する。即ち、呼吸ガス濃度測定装置内の温度が
安定していない時には赤外線光源26の放射強度及び赤
外線検出器29の感度が変化するので、制御部33はサ
ーミスタ30の出力変化勾配を監視し、大きい時には頻
回に最大値と暗電流値を測定し、演算を行うように電磁
弁20、25、光源駆動スイッチ28を制御する。
The control unit 33 determines the acquisition timing of the maximum value and the dark current value based on, for example, the output change gradient of the thermistor 30. That is, when the temperature in the respiratory gas concentration measuring device is not stable, the radiation intensity of the infrared light source 26 and the sensitivity of the infrared detector 29 change, so the control unit 33 monitors the output change gradient of the thermistor 30. The maximum value and the dark current value are frequently measured, and the solenoid valves 20, 25 and the light source drive switch 28 are controlled so as to perform calculations.

【0034】装置内の温度が安定すると、赤外線光源2
6の放射強度および赤外線検出器29の感度は安定する
ので、サーミスタ30の出力変化を監視している制御部
33は最大値と暗電流値の測定頻度を減少する制御を行
う。最大値及び暗電流値の取り込み制御は、炭酸ガス濃
度の測定だけであれば、炭酸ガス濃度の濃度パターンを
監視することで呼気又は吸気を判定していずれかの期間
で行うことができるが、フロー測定装置41のフロー信
号を用いれば、呼吸ガス中のどのガス濃度を測定する場
合であっても、フロー信号の極性によって確実に吸気又
は呼気の判定を行うことができる。
When the temperature in the apparatus becomes stable, the infrared light source 2
Since the radiation intensity of No. 6 and the sensitivity of the infrared detector 29 are stable, the control unit 33 monitoring the output change of the thermistor 30 performs control to reduce the measurement frequency of the maximum value and the dark current value. The control of capturing the maximum value and the dark current value can be performed in any period by judging expiration or inspiration by monitoring the concentration pattern of the carbon dioxide concentration, if only measuring the carbon dioxide concentration, By using the flow signal of the flow measurement device 41, it is possible to reliably determine inhalation or expiration based on the polarity of the flow signal, regardless of which gas concentration in the respiratory gas is measured.

【0035】また、最大信号を取得する期間(本発明の
場合は約200msec以上)では、患者の呼吸ガスが
得られないことから、呼吸ガス濃度を測定することがで
きない。そこで、制御部33は、最大信号を取得する動
作に入る直前の濃度信号をその期間延長して出力し、最
大信号を取得する動作を終了した直後に得られる濃度信
号につなぐようにする。即ち、最大信号を取得する処理
が終了するまで、最大信号を取得する動作に入る直前に
RAM35に記憶させた呼吸ガス濃度を最大信号の取得
終了時まで継続して出力し続ける。この処理により、あ
たかも信号のとぎれがないように見せることができる。
In the period during which the maximum signal is acquired (about 200 msec or more in the case of the present invention), the respiratory gas concentration cannot be measured because the respiratory gas of the patient cannot be obtained. Therefore, the control unit 33 extends the period of the density signal immediately before the operation of acquiring the maximum signal and outputs the signal, and connects it to the density signal obtained immediately after the operation of acquiring the maximum signal is completed. That is, the respiratory gas concentration stored in the RAM 35 immediately before the operation of acquiring the maximum signal is continuously output until the end of the acquisition of the maximum signal until the process of acquiring the maximum signal ends. With this processing, it is possible to make the signal appear as if there is no break in the signal.

【0036】ここで、大気を取り込んだ時の赤外線検出
器29の検出信号を最大信号(最大値)とした理由は、
炭酸ガス濃度でさえ大気中のそれは0.035%であ
り、呼気ガスに含まれる炭酸ガス濃度のおよそ5%に比
べて無視し得る濃度であるからである。まして呼吸ガス
に含まれる他のガス、例えば亜酸化窒素ガスや揮発性麻
酔ガスは大気中に存在しない。これにより、カニスタの
劣化や呼気弁のリーク等による吸気ガスの僅かな炭酸ガ
スの再呼吸をも確実に検出でき、患者の安全が確保でき
る。
The reason why the detection signal of the infrared detector 29 when the atmosphere is taken in is set to the maximum signal (maximum value) is as follows.
This is because even the concentration of carbon dioxide in the atmosphere is 0.035%, which is negligible compared to approximately 5% of the concentration of carbon dioxide contained in the exhaled gas. Furthermore, other gases contained in the breathing gas, such as nitrous oxide gas and volatile anesthetic gas, do not exist in the atmosphere. This makes it possible to reliably detect even a slight rebreathing of carbon dioxide gas of the inspired gas due to deterioration of the canister or leak of the exhalation valve, thereby ensuring patient safety.

【0037】次に、図4は最大信号取得を吸気時に設定
した場合の最大信号取得開始時を起点とする動作の流れ
を示すフローチャートである。まず、ステップS10で
フロー測定装置41の出力に基づいて患者が呼気中であ
るか否かを判定し、吸気中でないと判断すると、ステッ
プS12で現時点のガス濃度を出力して処理を抜ける。
これに対して、患者が吸気中であると判断すると、ステ
ップS14で校正中フラグが「1」であるか否かを判定
する。この判定において、校正中フラグが「1」でない
と判断すると、ステップS16に進み、現時点のガス濃
度を記憶する。そして、ステップS18で、記憶したガ
ス濃度を出力する。ガス濃度を出力した後、ステップS
20に進み、校正中フラグを「1」にする。次いで、ス
テップS22で、電磁弁20を切り替えて大気を測定セ
ル21に導くと共に電磁弁25を切り替えて測定セル2
1中のガスを大気中に放出する。次いで、ステップS2
4で動作中電磁弁番号を「1」にして処理を抜ける。
Next, FIG. 4 is a flow chart showing the flow of the operation starting from the start of the maximum signal acquisition when the maximum signal acquisition is set during inspiration. First, in step S10, it is determined whether or not the patient is exhaling based on the output of the flow measurement device 41. If it is determined that the patient is not inhaling, the current gas concentration is output in step S12 and the process exits.
On the other hand, if it is determined that the patient is inhaling, it is determined in step S14 whether or not the calibration flag is “1”. In this determination, if it is determined that the in-calibration flag is not “1”, the process proceeds to step S16, and the current gas concentration is stored. Then, in step S18, the stored gas concentration is output. After outputting the gas concentration, step S
Proceeding to 20, the calibration flag is set to "1". Next, in step S22, the solenoid valve 20 is switched to guide the atmosphere to the measurement cell 21 and the solenoid valve 25 is switched to change the measurement cell 2
The gas in 1 is released into the atmosphere. Next, step S2
In step 4, the number of the operating solenoid valve is set to "1", and the process exits.

【0038】一方、上記ステップS14において、校正
中フラグが「1」であると判断すると、ステップS26
に進み、記憶しているガス濃度を出力する。ガス濃度の
出力した後、ステップS28に進み、赤外線検出器29
の出力が安定しているか否かを判定し、出力が安定して
いないと判断すると、そのまま処理を抜け、赤外線検出
器29の出力が安定していると判断するとステップS3
0に進む。赤外線検出器29の出力が安定していると判
断してステップS30に進むと、動作中電磁弁番号が
「1」であるか否かを判定し、動作中電磁弁番号が
「1」でないと判断するとステップS32に進み、校正
中フラグを「0」にして処理を抜ける。これに対して、
動作中電磁弁番号が「1」であると判断すると、ステッ
プS34に進み、光源駆動スイッチ28はオンか否かを
判定する。この判定において、光源駆動スイッチ28が
オンでないと判断すると、ステップS36に進み、赤外
線検出器29の出力を暗電流としてRAM35に記憶す
る。次いで、ステップS38で電磁弁20を切り替えて
呼吸ガスを測定セル21に導くと共に電磁弁25を切り
替えて測定セル21のガスを排気装置へ放出する。この
処理を終えた後、ステップS40に進み、動作中電磁弁
番号を「0」にした後、ステップS42で光源駆動スイ
ッチ28をオンにし処理を抜ける。一方、上記ステップ
S34の判定において、光源駆動スイッチ28がオンで
あると判断すると、ステップS44に進み、赤外線検出
器29の出力を最大信号としてRAM35に記憶し、次
いでステップS46で光源駆動スイッチ28をオフにし
て処理を抜ける。
On the other hand, if it is determined in step S14 that the calibration-in-progress flag is "1", the process proceeds to step S26.
To output the stored gas concentration. After outputting the gas concentration, the process proceeds to step S28, where the infrared detector 29
It is determined whether or not the output of the infrared detector 29 is stable. If it is determined that the output is not stable, the process directly exits. If it is determined that the output of the infrared detector 29 is stable, step S3 is performed.
Go to 0. When it is determined that the output of the infrared detector 29 is stable and the process proceeds to step S30, it is determined whether or not the operating solenoid valve number is “1”, and if the operating solenoid valve number is not “1”. If it is determined, the process proceeds to step S32, and the calibration flag is set to "0", and the process exits. On the contrary,
If it is determined that the operating solenoid valve number is “1”, the process proceeds to step S34, and it is determined whether the light source drive switch 28 is on. If it is determined in this determination that the light source drive switch 28 is not on, the process proceeds to step S36, and the output of the infrared detector 29 is stored in the RAM 35 as a dark current. Next, in step S38, the solenoid valve 20 is switched to guide the breathing gas to the measurement cell 21, and the solenoid valve 25 is switched to discharge the gas in the measurement cell 21 to the exhaust device. After this process is completed, the process proceeds to step S40, in which the solenoid valve number during operation is set to "0", and in step S42, the light source drive switch 28 is turned on to exit the process. On the other hand, if it is determined in step S34 that the light source drive switch 28 is ON, the process proceeds to step S44, where the output of the infrared detector 29 is stored in the RAM 35 as a maximum signal, and then the light source drive switch 28 is set in step S46. Turn off and exit.

【0039】このように、この実施例では、吸気時に測
定セル21内に大気を取り入れるようにして、大気を取
り入れた時の赤外線検出器29の検出信号を最大信号と
して呼吸ガス中に含まれる炭酸ガスの濃度を求めるよう
にした。これにより、カニスタの劣化や呼気弁のリーク
等による何等かの故障が生じて吸気ガスに炭酸ガスが含
まれても、正確な測定が可能となり、麻酔などの人工呼
吸中における安全性を高めることができる。
As described above, in this embodiment, the air is taken into the measuring cell 21 during the inhalation, and the detection signal of the infrared detector 29 when the air is taken in is taken as the maximum signal, and the carbon dioxide contained in the respiratory gas is taken as the maximum signal. The gas concentration was determined. As a result, accurate measurement is possible even if the inhalation gas contains carbon dioxide gas due to deterioration of the canister or leakage of the exhalation valve, etc., and safety during artificial respiration such as anesthesia is improved. Can be.

【0040】また、赤外線の透過量を検出する赤外線検
出手段として、サーモパイルを用いたので、装置の小形
化及び低コスト化が図れる。また、患者の口元のフロー
を測定するフロー測定装置と組み合わせることにより、
吸気と呼気とを確実に識別でき、最大信号を取得するタ
イミングを確実に吸気時にとることができる。
Since a thermopile is used as the infrared detecting means for detecting the amount of transmitted infrared light, the size and cost of the apparatus can be reduced. In addition, by combining with a flow measurement device that measures the flow at the mouth of the patient,
Inspiration and expiration can be reliably distinguished, and the timing for acquiring the maximum signal can be reliably taken during inspiration.

【0041】最大値を取得するタイミングをサーミスタ
30の出力変化勾配を監視することによって制御するの
で、常に正確に呼吸ガスの呼吸ガス濃度を把握すること
ができる。また、最大信号を取得している間は、最大信
号を取得する直前に測定した呼吸ガス濃度を継続して出
力し続けるようにしたので、あたかも信号のとぎれがな
いように見せることができる。
Since the timing for obtaining the maximum value is controlled by monitoring the output change gradient of the thermistor 30, the respiratory gas concentration of the respiratory gas can always be accurately grasped. In addition, while the maximum signal is being obtained, the respiratory gas concentration measured immediately before the maximum signal is obtained is continuously output, so that the signal can be seen as if it were continuous.

【0042】[0042]

【発明の効果】本発明の呼吸ガス濃度測定装置によれ
ば、任意のタイミングで測定セル内に大気を取り入れる
ようにして、大気を取り入れた時の赤外線検出器の検出
信号を最大信号とし、この最大信号を用いて呼吸ガス中
に含まれる呼吸ガスの濃度を求めるようにしたので、カ
ニスタの劣化や呼気弁のリーク等による何等かの不具合
が生じて吸気ガスに再呼吸が生じても正確に吸気のガス
濃度を測定することができるので、患者の安全性を高め
ることができる。
According to the respiratory gas concentration measuring device of the present invention, the air is taken into the measuring cell at an arbitrary timing, and the detection signal of the infrared detector when the air is taken in is set to the maximum signal. Since the concentration of the respiratory gas contained in the respiratory gas is calculated using the maximum signal, even if re-breathing occurs in the inspired gas due to some troubles such as deterioration of the canister or leak of the exhalation valve, etc. Since the gas concentration of the inspired gas can be measured, patient safety can be improved.

【0043】また、赤外線の透過量を検出する赤外線検
出手段としてサーモパイル等の熱型赤外線検出器を用い
るので、PbSe等の量子型赤外線検出器を用いたもの
と比べて装置の小形化及び低コスト化が図れる。
Since a thermal infrared detector such as a thermopile is used as an infrared detector for detecting the amount of transmitted infrared light, the apparatus can be made smaller and less costly than a device using a quantum infrared detector such as PbSe. Can be achieved.

【0044】また、患者の口元のフローを測定するフロ
ー測定装置と組み合わせることによって、吸気と呼気と
を確実に識別でき、最大信号を取得するタイミングを確
実に吸気時にとることができる。
Further, by combining with a flow measuring device for measuring the flow at the mouth of the patient, it is possible to reliably distinguish between inhalation and expiration, and it is possible to reliably obtain the maximum signal at the time of inspiration.

【0045】また、最大値を取得するタイミングをサー
ミスタの出力変化勾配によって制御するので、常に正確
に呼吸ガスの呼吸ガス濃度を把握することができる。
Since the timing for obtaining the maximum value is controlled by the output change gradient of the thermistor, the respiratory gas concentration of the respiratory gas can always be accurately grasped.

【0046】また、最大信号を取得している間は、この
最大信号を取得する直前に測定した呼吸ガス濃度を、最
大信号を取得するまでの間継続して出力し続けるので、
あたかも信号のとぎれがないように見せることができ
る。
Further, while the maximum signal is being obtained, the respiratory gas concentration measured immediately before obtaining the maximum signal is continuously output until the maximum signal is obtained.
You can make it appear as if there is no break in the signal.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る呼吸ガス濃度測定装置の実施の形
態の構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a respiratory gas concentration measuring device according to the present invention.

【図2】人の口元のフローの測定を説明するための図で
ある。
FIG. 2 is a diagram for explaining measurement of a flow at a person's mouth;

【図3】人の口元の圧力変化とフローを示す波形図あ
る。
FIG. 3 is a waveform diagram showing a pressure change and a flow at a mouth of a person.

【図4】この実施の形態の呼吸ガス濃度測定装置の動作
を示すフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the respiratory gas concentration measuring device according to the embodiment.

【図5】従来の炭酸ガス濃度測定装置を麻酔に用いた例
を示すものである。
FIG. 5 shows an example in which a conventional carbon dioxide concentration measuring device is used for anesthesia.

【図6】炭酸ガス濃度と赤外線検出器の出力を示す波形
図である。
FIG. 6 is a waveform diagram showing a carbon dioxide gas concentration and an output of an infrared detector.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20,25 電磁弁 21 測定セル 23 ポンプ 24 ポンプ駆動部 26 赤外線光源 27 光源駆動部 28 光源駆動スイッチ 29 赤外線検出器 30 サーミスタ 31 増幅器 32 A/D変換器 33 制御部 34 ROM 35 RAM 36 操作部 37 表示部 40a,40b サンプリングチューブ 41 フロー測定装置 42 弁 50,51 電磁弁駆動部 20, 25 Solenoid valve 21 Measurement cell 23 Pump 24 Pump driving unit 26 Infrared light source 27 Light source driving unit 28 Light source driving switch 29 Infrared detector 30 Thermistor 31 Amplifier 32 A / D converter 33 Control unit 34 ROM 35 RAM 36 Operating unit 37 Display unit 40a, 40b Sampling tube 41 Flow measuring device 42 Valve 50, 51 Solenoid valve drive unit

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 呼吸ガス又は大気を択一的に取り込んで
測定セルに導入するガス取り込み手段と、 前記測定セルに導入されたガスに赤外線を照射する赤外
線照射手段と、 サーモパイル等の熱形の赤外線検出器であって赤外線の
透過量を検出する赤外線検出手段と、 前記赤外線照射手段をオンオフするオンオフ手段と、 第1、第2の信号記憶手段と、を有し、 前記ガス取り込み手段にて大気又は呼吸ガスを取り込ま
せ、大気を取り込ませた場合に該大気に赤外線を照射し
た時の透過量に応じた信号を最大信号として前記第1の
信号記憶手段に記憶させ、前記赤外線照射手段をオフと
した時の信号を最小信号として前記第2の信号記憶手段
に記憶させ、これら第1、第2の信号記憶手段に記憶さ
せた最大信号と最小信号を元に、取り込みを行った呼吸
ガスの濃度を求める制御手段と、 求められた呼吸ガス濃度を波形及び/又は数値を表示す
る表示手段と、 を備えたことを特徴とする呼吸ガス濃度測定装置。
1. A gas intake means for selectively taking in a respiratory gas or the atmosphere and introducing it into a measurement cell; an infrared irradiation means for irradiating infrared rays to the gas introduced into the measurement cell; and a heat type such as a thermopile. An infrared detector, which includes an infrared detector that detects an amount of transmitted infrared light, an on-off unit that turns on and off the infrared irradiating unit, and first and second signal storage units. The air or breathing gas is taken in, and when the air is taken in, the signal corresponding to the transmission amount when the atmosphere is irradiated with infrared rays is stored as a maximum signal in the first signal storage means, and the infrared irradiation means is stored in the first signal storage means. The signal when turned off is stored in the second signal storage means as a minimum signal, and the signal is captured based on the maximum signal and the minimum signal stored in the first and second signal storage means. And control means for determining the concentration of the respiratory gas, and a display means for displaying a waveform of the respiratory gas concentration determined and / or numerical, the respiratory gas concentration measuring apparatus comprising the.
【請求項2】 被験者の呼吸によって生ずる口元のフロ
ーを測定するフロー測定手段と、 呼吸ガス又は大気を択一的に取り込んで測定セルに導入
するガス取り込み手段と、 前記測定セルに導入されたガスに赤外線を照射する赤外
線照射手段と、 サーモパイル等の熱形の赤外線検出器であって赤外線の
透過量を検出する赤外線検出手段と、 前記赤外線照射手段をオンオフするオンオフ手段と、 第1、第2の信号記憶手段と、を有し、 前記フロー測定手段による測定結果に基づいて吸気を識
別し、吸気時において前記ガス取り込み手段にて大気又
は呼吸ガスを取り込ませ、大気を取り込ませた場合に該
大気に赤外線を照射した時の透過量に応じた信号を最大
信号として前記第1の信号記憶手段に記憶させ、前記赤
外線照射手段をオフとした時の信号を最小信号として前
記第2の信号記憶手段に記憶させ、これら第1、第2の
信号記憶手段に記憶させた最大信号と最小信号を元に、
取り込みを行った呼吸ガスの濃度を求める制御手段と、 求められた呼吸ガス濃度を波形及び/又は数値を表示す
る表示手段と、 を備えたことを特徴とする呼吸ガス濃度測定装置。
2. A flow measuring means for measuring a flow at a mouth generated by a subject's breathing; a gas taking means for selectively taking in breathing gas or air and introducing it into a measuring cell; and a gas introduced into the measuring cell. Infrared irradiating means for irradiating infrared rays to the infrared ray; infrared detecting means for detecting a transmission amount of infrared rays which is a thermal infrared detector such as a thermopile; on / off means for turning on and off the infrared irradiating means; Signal storage means, and identifies the inspiration based on the measurement result by the flow measurement means, and when the air or breathing gas is taken in by the gas taking means during inspiration, A signal corresponding to the transmission amount when the atmosphere is irradiated with infrared light is stored as a maximum signal in the first signal storage means, and when the infrared irradiation means is turned off. The signal is stored in the second signal storage means as a minimum signal, and based on the maximum signal and the minimum signal stored in the first and second signal storage means,
A respiratory gas concentration measuring device comprising: a control unit for obtaining a concentration of a respired gas taken in; and a display unit for displaying a waveform and / or a numerical value of the obtained respiratory gas concentration.
【請求項3】 前記ガス取り込み手段において、大気を
取り込んで最大信号を記憶する動作を、前記赤外線検出
手段と前記赤外線照射手段が安定していない時期に頻回
に、安定するに伴って回数を減らすことを特徴とする請
求項1又は2のいずれかに記載の呼吸ガス濃度測定装
置。
3. The method according to claim 3, wherein the gas intake means takes in the atmosphere and stores the maximum signal, frequently at a time when the infrared detecting means and the infrared irradiating means are not stable. The respiratory gas concentration measuring device according to claim 1, wherein the number is reduced.
【請求項4】 前記オンオフ手段において、前記赤外線
照射手段をオフして最小信号を記憶する動作を、前記赤
外線検出手段と前記赤外線照射手段が安定していない時
期に頻回に、安定するに伴って回数を減ずることを特徴
とする請求項1又は2のいずれかに記載の呼吸ガス濃度
測定装置。
4. The operation of storing the minimum signal by turning off the infrared light irradiating means in the on / off means, frequently, when the infrared detecting means and the infrared irradiating means are not stable, in accordance with the stabilization. The respiratory gas concentration measuring device according to claim 1, wherein the number of times is reduced.
【請求項5】 前記最大値を取得するタイミングを設定
する設定手段を備え、前記制御手段は、前記設定手段に
て設定されたタイミングで前記最大値を求め、前回の最
大値を更新することを特徴とする請求項1乃至4に記載
の呼吸ガス濃度測定装置。
5. A setting means for setting a timing for obtaining the maximum value, wherein the control means obtains the maximum value at the timing set by the setting means, and updates the previous maximum value. The respiratory gas concentration measuring device according to claim 1, wherein:
【請求項6】 前記最小値を取得するタイミングを設定
する設定手段を備え、前記制御手段は、前記設定手段に
て設定されたタイミングで前記最小値を求め、前回の最
小値を更新することを特徴とする請求項1乃至4に記載
の呼吸ガス濃度測定装置。
6. A setting means for setting a timing for acquiring the minimum value, wherein the control means obtains the minimum value at the timing set by the setting means, and updates the previous minimum value. The respiratory gas concentration measuring device according to claim 1, wherein:
【請求項7】 前記表示手段は、前記最大又は最小信号
を取得する処理が開始された場合、開始直前に測定され
た呼吸ガス濃度を、最大又は最小信号の取得が終了する
まで継続して表示することを特徴とする請求項1乃至6
に記載の呼吸ガス濃度測定装置。
7. When the processing for acquiring the maximum or minimum signal is started, the display means continuously displays the respiratory gas concentration measured immediately before the start until the acquisition of the maximum or minimum signal ends. 7. The method according to claim 1, wherein
A respiratory gas concentration measurement device according to item 1.
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