多機能エアウェイアダプタ
【課題】呼気流、酸素濃度、及び、二酸化炭素、亜酸化窒素及び麻酔薬のいずれか１個以上の濃度を組み合わせたものを即時に呼吸毎に監視可能な一体化エアウェイアダプタを提供する。
【解決手段】呼気流は、多様な入口条件下にある差圧流量計を用いて、位相のずれ及び気道のデッドスペースを最小化するように改良されたセンサ構造を介して監視される。分子酸素濃度はルミネセンス消光技術を利用して監視される。赤外線吸収技術を利用して二酸化炭素、亜酸化窒素及び麻酔薬のいずれか１個以上が監視される。
【解決手段】呼気流は、多様な入口条件下にある差圧流量計を用いて、位相のずれ及び気道のデッドスペースを最小化するように改良されたセンサ構造を介して監視される。分子酸素濃度はルミネセンス消光技術を利用して監視される。赤外線吸収技術を利用して二酸化炭素、亜酸化窒素及び麻酔薬のいずれか１個以上が監視される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は個体の呼気中にある二酸化炭素（ＣＯ２）、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）、或いは亜酸化窒素以外の麻酔薬のいずれか１個以上の呼気流量と共に、個体の呼気中の酸素（Ｏ２）量を監視するエアウェイアダプタに関する。より詳細には、本発明は、ルミネセンス消光技術により酸素などのガスの割合或いは濃度を即時に呼吸毎に監視すると共に、呼気量の監視及び赤外線吸収技術により二酸化炭素、亜酸化窒素及び麻酔薬の割合或いは濃度の監視の一方或いは両方を行う一体化エアウェイアダプタに関する。
【背景技術】
【０００２】
呼気監視
患者の気道と連通し、患者の呼気中のガス或いは気体等の物質を監視するように構成された多様なセンサは本技術分野において公知である。分子酸素、二酸化炭素、及び亜酸化窒素を含む麻酔薬は、公知のセンサを利用して検出される種類の物質である。
【０００３】
典型的には、手術処置に際しては、患者の状態を麻酔医に示すために副流ガスセンサが使用される。呼気センサもまた、個体の生理状態を監視する試験等の中で個体をトレッドミルに乗せて実施される心臓ストレス試験等の他の多様な医療処置において利用される。副流によるサンプリングでは、小径ボアを有するサンプルラインを利用してガスを呼吸回路から取り出し、遠隔分析を実施する必要がある。副流ガスによるサンプリングに関連する問題は公知であり、以下の点が挙げられる。
【０００４】
ａ）水分及び患者の分泌物の存在によるサンプルラインの妨害
ｂ）流量及びガス濃度の測定を結合する際に同期を困難にする可変遅延の導入
ｃ）低域通過フィルタリングに起因する信号信頼率の損失
ｄ）麻酔薬、血液、分泌物等を含む排出物の処置
主流センサを利用して呼吸及び麻酔ガスを監視する方法により、特にガス及び流量、及び／又は圧力信号を結合する場合に、副流センサに関連する問題を解決する可能性がある。
【０００５】
赤外線吸収
赤外線吸収は、患者の呼気中の二酸化炭素、亜酸化窒素及びその他の麻酔薬等の気体を検出し監視するためにこれまで採用されてきた。赤外線吸収技術では、１つ以上の波長及び周知の強度を有する赤外線が呼気の流れに向けられる。このような放射線の波長は分析されるガスに基づいて選択され、各ガスは放射線の１つ以上の特定の波長を吸収する。呼気の流れを通過する放射線は典型的には減衰放射線と呼ばれ、その強度は測定され、流れに放射された周知の放射線の強度と比較される。このような強度の比較によって、各分析ガスにより吸収された各波長の放射線量に関する情報が得られ、これにより生体の呼気中におけるその気体の量（すなわち濃度或いは割合）に関する情報が得られる。
【０００６】
１９８９年８月２２日にノードル（Ｋｎｏｄｌｅ）等に特許が付与された米国特許第４，８５９，８５８号（以下、８５８号特許という）及び第４，８５９，８５９号（以下、８５９号特許という）と、１９９２年１０月６日にアペルソン（Ａｐｐｅｒｓｏｎ）等に特許が付与された米国特許第５，１５３，４３６号（以下、４３６号特許という）には、患者の呼気中における１個以上の特定の気体量を測定する赤外線吸収型センサを含む装置が開示されている。
【０００７】
８５８号特許、８５９号特許、及び４３６号特許等に開示されている赤外線ガスセンサ
は、典型的には赤外線を放射する供給源を含む。放射された赤外線は鏡により焦点が合わせられてビームとなる。ビームは分析されるガスの標本を通過して伝送される。ガスを通過した後、赤外線ビームはフィルタを通過する。対象である気体により吸収された周波数に対応する狭帯域の放射線を除き、フィルタは全ての放射線を反射する。このような放射線の狭帯域は検出器に伝送され、検出器に衝突した赤外線の強度の大きさに比例する大きさの電気出力信号が出力される。フィルタを通過する放射線の強度は対象であるガスの濃度に比例して減衰するので、検出器から出力される信号の強度は対象であるガスの濃度に反比例する。
【０００８】
患者の呼気中の１種類以上のガスの量を略同時に測定するように構成された赤外線型ガスセンサも周知である。このようなセンサの一例として１９９４年３月２２日にブレイグ（Ｂｒａｉｇ）等に特許が付与された米国特許第５，２９６，７０６号（以下、７０６号特許という）に開示されたものがあり、そのセンサは複数の不連続な通信路を有し、６以上の麻酔薬を個々に容易に検出する。バート（Ｂｕｒｔｅ）, Ｅ. Ｐ. 等による文献「麻酔装置における揮発性麻酔薬及び呼気の測定及び投薬のためのマイクロシステム」（ＭＥＭＳ９８会報 第１１回年次国際研究会 マイクロエレクトロメカニカルシステム 第５１０頁〜第５１４頁（１９９８年））（以下、バート文献という）に開示されていたものの中には、患者の呼気中において併用した麻酔薬の量を同時に測定するように構成された主流多重チャンネルセンサ装置がある。
【０００９】
赤外線型ガスセンサは典型的にはキュベットを採用し、鼻腔カニューラ或いは気管内挿入管及び機械式換気装置を介して患者の呼気を採取する。キュベットは呼気を特定の流路に送り、いずれもキュベットに取り外し可能に連結された赤外線エミッタ及び赤外線検出器の間に光路を形成する。
【００１０】
典型的なキュベットはポリマー或いは他の適当な材料により成形されており、監視される気体の流路となる通路を有する。光路は流通路の対向側面に沿って配置されているキュベットの側壁に設けられた窓を通り気体の流路と交差することにより、赤外線ビームはキュベットを通過する。
【００１１】
窓は一般的にサファイアから形成されている。サファイアは光学特性が好ましいからである。しかしながら、サファイアは比較的高価な材料である。その結果、キュベットは常時清浄及び殺菌がされて再利用される。キュベットの清浄及び殺菌には時間がかかり、且つ厄介である。また、特にキュベットが以前に伝染病及び・或いは感染症を患う患者を監視する際に利用されていた場合には、キュベットの再利用は重大な汚染の危険を引き起こす可能性がある。
【００１２】
サファイアの窓を多種のポリマーにより形成される窓に置き換えることにより、キュベットのコストを削減する努力が為されている。サファイアのキュベット窓をポリマーの窓に代えることにより生じる重大な問題の１つには、分析サンプルを通る精確な光路を形成し維持することがある。これはポリマー材料が寸法安定性に欠けており、窓の皺を除去することが不可能であり、更に窓を光路に沿った正確な位置に保持するシステムが欠如しているといった要因に帰する。
【００１３】
ポリプロピレンを含むポリマーから形成されるキュベット窓では、赤外線技術を利用することにより監視或いは測定されるエアウェイアダプタを流通する物質の種類を限定することになる。これは、ポリマーは典型的には炭化水素を含み、炭化水素は特定の物質の量を測定するために利用される赤外線及び他の可能な波長を有する放射線に対するポリマーの透過率を限定するおそれがある。
【００１４】
１９９７年１２月２１日にリッチ（Ｒｉｃｈ）に特許が付与された米国特許第５，６９３，９４４号（以下、９４４号特許という）には、キュベット、その利用方法、及びその製造方法が開示されている。９４４号特許に開示されたキュベットとその利用方法によれば、サファイア窓に代えてポリマーを使用する試みに際してこれまで遭遇してきた問題が解決される。９４４号特許は、２５μｍ〜１２５μｍの厚さを有する二軸延伸ポリプロピレン等の可鍛性を備えた単独重合体により窓を成形する技術を開示している。このような廉価なポリプロピレン材料を使用することにより、一度使用したら廃棄する使い捨てのキュベットを成形することができる。
【００１５】
ルミネセンス消光
ルミネセンス消光は気体中の酸素濃度を測定するために利用されてきた技術である。ルミネセンス消光技術を利用して酸素濃度を測定する際には、ルミネセンスを示す材料が励起されることによりルミネセンスが発生する。ルミネセンス材料を酸素を含む気体混合物に接触させると、ルミネセンス材料と接触する酸素の量（すなわち濃度或いは比率）或いは気体混合物中の酸素量に応じてルミネセンスが消光される。従って、ルミネセンス材料におけるルミネセンス量の減少率つまりルミネセンスの消光（即ち、ルミネセンス材料により放射された光量）は、気体混合物中の酸素量に対応する。
【００１６】
典型的には、ルミネセンス消光技術では、ルミネセンス化学的特性を有するルミネセンス材料に向けて供給源から励起放射線を放射する必要があり、ルミネセンス材料は測定される１種類以上のガス（例えば酸素、二酸化炭素、ハロタン等）により消光され、或いはその気体に対して比例する。励起放射線によりルミネセンス材料は励起させられ、励起放射線以外の異なる波長の電磁放射線を放射する。対象とされる１種類以上のガスの存在によりルミネセンス材料から放射される放射線量が消光され、或いは減少させられる。ルミネセンス材料から放射される放射線の量は検出器により測定され、１種類以上の消光気体が存在しない状態でルミネセンス材料から放射される放射線の量と比較されることにより、患者の呼気中に存在する１以上の感知消光気体の量が決定される。
【００１７】
ルミネセンス消光技術は診断技術を含む多様な用途に利用されてきた。主流酸素センサにルミネセンス消光を利用することはこれまでに開示されてきた。それにも拘らず、そのような主流センサはその他の気体監視技術を採用するように、或いは呼気量を測定するように構成されておらず、このようなルミネセンス消光型センサの機能性を大きく限定していた。
【００１８】
呼気量監視
集中治療環境における麻酔処理や、トレーニングプログラム及び医学テストの前及びその間に運動選手並びに他の個体の身体状況を監視する際には、呼気流量が測定されることにより、肺機能及び呼吸回路の結合性を評価する貴重な情報が提供される。重要な治療環境における要求を満たす流量計を形成するために、多様な技術が採用されてきた。これまで利用されてきた流量測定への取り組みには以下のものがある。
【００１９】
１）差圧：流通抵抗器を横切る圧力降下或いは差圧の測定
２）回転羽根：流路に配置された羽根の回転を計数
３）熱線風速計：線材の周囲を通過する気流による加熱線材の冷却を測定
４）超音波ドップラー法：超音波ビームが流通する気体を通過する際の周波数の変移を測定
５）渦の発生：気体が流路に配置された支柱を通過する時に発生する渦の数を計数
６）飛行時間：下流に配置されたセンサの上流に形成される音或いは熱の衝撃の到達時間を測定
上述の各方法には利点も欠点もあり、上記装置の殆どに対する優れた論考は、Ｗ．Ｊ．
サリバン（Ｓｕｌｌｉｖａｎ），Ｇ．Ｍ．ピータ（Ｐｅｔｅｒ），Ｐ．Ｌ．エンライト（Ｅｎｒｉｇｈｔ）医師著「呼気流量計：論理及び臨床応用」呼吸治療、１９８４年７月、Ｖｏｌ．２９−７ 第７３６頁〜４９頁、及びＣ．レーダ（Ｒａｄｅｒ）著 呼気流量計
心肺技術会議のカリフォルニア協会において発表されたパーキン・エルマー団体のレポート １９８２年１０月に記載されている。
【００２０】
現在のところ、呼気流量検出のために最も一般に利用されている装置は差圧流量計である。流れに対する規制部材或いは他の抵抗器を横切る流量と圧力降下との間の関係は、抵抗器の形状に依存する。これまで多様な抵抗器の構成が提案されてきた。これらの構成の多くにおける目的は、流量と差圧との直線関係を達成することである。
【００２１】
一般的に呼気流量計と呼ばれるその他の圧力流量計では、流量と差圧の間が直線関係となるように流通抵抗器は設計されている。この中にはフライシュ呼気流量計も含まれ、層流及び流量に対する直線応答性を確実に得るように、その抵抗器は多数の小管或いは精巧なスクリーンを有する。他の物質形状としては、流量に対して変化する開口部を有する流通抵抗器があり、低速流の時には抵抗が大きく、高速流の時には抵抗が小さくなるという効果が得られる。他の欠点の中で、フライシュ呼気流量計は湿度及び粘膜による動作障害の影響を受け易く、また、可変オリフィス流量計では材料疲労や製造変動が生じることがある。
【００２２】
最も知られている従来技術の差圧流量センサは、理想的なガス流入口状態以下になると欠乏状態に困窮し、更に実質的なダイナミックレンジにおいて有意義且つ正確に、繰り返し差圧を感知する能力に関して固有の構成上の問題を有する。このようなことは、流量センサが幼児の呼気流量などの低流量を確実且つ正確に測定する際に特に問題となる。
【００２３】
１９９５年１月１０日にコフォード（Ｋｏｆｏｅｄ）等に特許が付与された米国特許第５，３７９，６５０号（以下、６５０号特許という）によれば、管状ハウジング内に正反対に配向され且つ縦方向に延出する支柱を収容したセンサを備えた差圧流量センサによりこの問題の大部分を解決している。６５０号特許に開示されている流量センサの支柱は、縦方向に間隔があけられた圧力ポートを有する第１及び第２管腔を含み、圧力ポートは支柱の両端に形成されて軸方向に位置する切り込みに開口する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
過去数十年に亘る患者監視技術における発展によれば、発散ガス流量、酸素濃度、二酸化炭素濃度、及び亜酸化窒素や他の麻酔薬の濃度を種々組み合わせて同時に測定することにより、麻酔及び治療に関する決定を行う際に有用な情報が得られる。流量、気道圧力、二酸化炭素、及び酸素の測定値を組み合わせることにより、固体の代謝状態に関する二酸化炭素排出量及び酸素消費量を計算することができる。また、これらの測定値から吐出酸素或いは二酸化炭素濃度に対する吐出容量をグラフに表すことができ、肺の異なる隔室におけるガス交換に関する情報を得ることができる。
【００２５】
流量センサ及び赤外線二酸化炭素センサの両方を含む一体化アダプタは周知である一方、酸素測定値と呼気流量測定値或いは二酸化炭素或いは亜酸化窒素や他の麻酔薬の測定値を得るために現在では他の装置も必要とされている。呼気酸素信号、呼気流量信号、気道圧力信号、及び二酸化炭素、亜酸化窒素或いは麻酔薬の量を表す信号を組み合わせて同時に獲得するために必要とされる種々の装置では、主流構成において利用された多くの構成要素が全て必要になる。患者の気道においてはそのような多くのセンサの積み重ねは取り扱いが困難であり、望ましくない容量（デッドスペース）を加えることになり、且つ呼吸回路に対する障害物となる。
【００２６】
ルミネセンス消光センサと赤外線ガスセンサ及び呼気流量センサの一方或いは両方とを構成内において結合することにより、使用し易く且つ位相のずれや結合による内部デッドスペースを最小にしたエアウェイアダプタが所望されている。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明は、個体の呼気中における酸素、二酸化炭素、亜酸化窒素及び麻酔薬等の通常の呼気を含む物質の量を、個体により吸入及び吐出される他の物質と共に即時に呼吸毎に監視する一体化エアウェイアダプタに関する。本発明のエアウェイアダプタは小型のアダプタであり、少なくとも２個の機能を単一のユニットに統合して、臨床上にある患者を監視する際に必要な要求を満たすものである。エアウェイアダプタは異なる種類の物質検出要素の結合物、或いは１以上の物質検出要素と呼気流検出要素の結合物である。
【００２８】
本発明の教示を具体化した一体化エアウェイアダプタの酸素検知部は一定量のルミネセンス材料を有する。ルミネセンス材料のルミネセンスは酸素と接触すると消光されるものであり、酸素は呼気がエアウェイアダプタを通り運ばれる流通路と連通するように配置されることにより呼気と接触させられる。酸素検知部のルミネセンス材料は、エアウェイアダプタの取り外し、移動可能な部分により保持されており、エアウェイアダプタを再利用することができる。励起放射線源はエアウェイアダプタと結合するように構成されており、放射線をエアウェイアダプタの窓を通してルミネセンス材料に向けることにより、ルミネセンス材料を励起してルミネセンスを発生させ、或いは放射線を放射させる。励起ルミネセンス材料から放射される放射線の量は検出器により測定される。検出器はエアウェイアダプタに組み付けられるように構成されており、エアウェイアダプタの窓を通して放射された放射線を検出する。
【００２９】
一体化エアウェイアダプタはまた、流量センサを含む。流量センサとしては２個の圧力ポートを有する呼気流計が好適であり、呼気流計の開口から差圧を発生させるように構成される。圧力ポートの１個は気道圧力を監視する。代わりに、流量センサは２個以上のポートを有し、少なくとも１個のポートにより気道圧力を測定する。呼気流量センサは、多量のシステム容量或いは本発明の一体化エアウェイアダプタを通る呼気流に対する過大な抵抗を加えることなく、多様なガス流入口状態を収容することが可能である。本発明の呼気流量センサは、圧力ポート或いはセンサの監視システムへの液体の導入を抑制するような形状とされている。
【００３０】
流量センサは、非線形差圧信号を出力する流入抵抗部材（支柱或いはガス濃度監視部）を含む。極端な高流量及び低流量において適切な精度を得るために、高解像度（例えば１８ビット或いは２０ビット）のアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器が利用される。このような非常に高い解像度を有するＡ／Ｄ変換器を利用することにより、デジタルプロセッサは索引テーブルを特徴とするセンサを利用して、測定された差圧から流量を演算することができる。このような技術によれば、低解像度のＡ／Ｄコンバータ（例えば１２ビットＡ／Ｄコンバータ）を使用する場合に必要とされる可変或いは複合利得増幅器や可変オフセット回路を必要としない。
【００３１】
代わりに或いは流量センサに加えて、本発明の教示を具体化した一体化エアウェイアダプタは、個体の呼気中における二酸化炭素、亜酸化窒素、或いは麻酔薬の量を測定するガスセンサを含む。例えば、エアウェイアダプタは赤外線吸収技術を採用したガスセンサを含む。このようなガスセンサは略同軸線上にある一対の対向する窓を備えた室を含み、窓の側面にはエアウェイアダプタを貫通する流通路が配置される。窓は電磁スペクトラムの少なくとも中間赤外線部分の放射線に対して高い透過率を有するのが好ましい。赤外線ガスセンサの精度を得るためには、窓に利用される材料は窓に衝突した赤外線の利用部分を
透過させるものでなければならない。従って、窓の材料は適切な光学特性を有するものでなければならない。窓の材料として好適なものにはサファイア及び二軸延伸ポリプロピレンが含まれるが、それらに限定されるべきではない。窓が略同軸線上に配置されることにより、赤外線ビームは赤外線源から室及びその室を流通するガスを横切り、赤外線検出器まで移動する。代わりに、エアウェイアダプタは単一の窓及び鏡や反射被覆膜などの反射部材を含む。これらの部材により赤外線は室に向けられてその室を横切り、且つ赤外線は反射されて再度室を横切った後に室外に出されて赤外線検出器に到達する。検出器からの信号により、室を流通する二酸化炭素、亜酸化窒素、及び麻酔薬等の呼気中に存在する１種類以上のガスの量（即ち濃度或いは率）を決定する。
【００３２】
一体化エアウェイアダプタは再利用可能或いは使い捨てとされる。エアウェイアダプタが使い捨て可能に構成される場合には、赤外線吸収窓及びルミネセンス消光を検出する窓は安価な材料により形成される。エアウェイアダプタが再利用可能に構成される場合には、赤外線ガスセンサの窓はエアウェイアダプタの他の部分から取り外し可能とされており、使い捨てではない窓は消毒及び殺菌される。代わりに、窓は消毒及び殺菌される間、エアウェイアダプタに取り付けられたままにされる。ルミネセンス材料が一方或いは両方の窓の一部分に保持される場合には、窓が消毒される間、ルミネセンス材料は窓から取り外され、その後に戻される。或いは、ルミネセンス材料が消毒及び殺菌工程に耐え得るならば、ルミネセンス材料はこれらの工程が実施される間、窓に保持されたままにされる。
【００３３】
本発明のエアウェイアダプタを製造する際には射出成形工程が利用される。射出成形工程を経て得られる製品の一貫性により交換度が高くなり、組み立て或いは使い捨てアダプタの交換の際に補正工程を実施する必要がなくなる。
【００３４】
加えて、一体化エアウェイアダプタは特定の器具接続方法を実施することにより、外部要素（例えば赤外線エミッタ及び検出器、ルミネセンス消光源及び検出器等）をエアウェイアダプタに適切に組み付け、同時にエアウェイアダプタを呼気気道に適切に組み付ける。例えば、エアウェイアダプタは色調、光学符号、或いは他の適切な種類の符号を含むことにより精確に組み付けられ、或いは不適切に組み付けられないように構成されるが、これらは本発明の範囲を限定するものではない。
【００３５】
本発明のその他の特徴及び効果は、本技術分野に属する通常の知識を有する者であれば、詳細な記述、付帯図面及び添付された請求の範囲を考慮することにより明白である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
図１〜図５は本発明の教示を具体化したエアウェイアダプタ２０の一例を示す。エアウェイアダプタ２０は単一の射出成形されたプラスチック部材であることが好ましく、これにより製造コストを廉価にすると共に、センサを一回使用した後に廃棄することができる。エアウェイアダプタ２０は、赤外線エミッタ２５２、赤外線検出器２５４、ルミネセンス励起放射線源２５６及びルミネセンス検出器２５８（図６）を有する独立したトランスデューサハウジング２２を備える。しかしながら、この構成は必要条件ではない。図示するように、エアウェイアダプタ２０は、第１管状部２４及び第２管状部２６の間においてそれら管状部２４、２６と同一軸線上に略直方体の中央部３２を有し、エアウェイアダプタ２０を貫通するように延出する流通路３４を備える。
【００３７】
図示されたエアウェイアダプタ２０は患者の気道と連通する呼吸回路に接続されるように構成される。エアウェイアダプタ２０は生体の換気装置と機械式換気装置の管との間に接続される。例えば、エアウェイアダプタ２０の第１管状部２４は生体の気管内に挿入される気管内挿入管に接続されており、エアウェイアダプタ２０の第２管状部２６は機械式換気装置の管に取り付けられる。代わりに、エアウェイアダプタ２０は呼吸マスクや気管
内挿入管よりも非侵襲的なその他の装置に接続される。エアウェイアダプタ２０は機械式換気装置に接続される必要はなく、呼気の供給源（例えば酸素供給源）に接続されてもよいし、或いは患者の周囲の空気と直接連通してもよい。図示されているように、第１及び第２管状部２４、２６は直径が可変であるとともに略円形断面を有するボアを備えており、管状部２４、２６の間にはガス濃度監視部２８が配置されている。第２管状部２６は呼気流監視装置３０を収容している。
【００３８】
ガス濃度監視部２８はガス感知部２３０を含み、ガス感知部２３０はルミネセンス消光技術を利用して、エアウェイアダプタ２０を流通する酸素或いはその他のガスの部分的な圧力或いは量を測定する。図１、図２Ａ、図４及び図５に示すように、ガスセンサ２３０とも称されるガス感知部２３０は、エアウェイアダプタ２０を貫通する流通路３４に置かれる一定量のルミネセンス材料２３２を含む。ガス感知部２３０は窓２３４も含み、図１、図２Ａ及び図４に示すように、窓２３４は一種類のルミネセンス材料２３２或いは複数種類を組み合わせたルミネセンス材料２３２を１励起波長以上の放射線を用いて励起すると共に、ルミネセンス材料２３２から放射された放射線の１波長以上の強度を測定する。窓２３４はルミネセンス材料２３２を励起する励起放射線の波長に対して、またルミネセンス材料２３２から放射された放射線の波長に対して高透過率を有することが好ましい。
【００３９】
特に図４及び図５に示すように、ルミネセンス材料２３２は流通路３４の表面上に配置され、或いは流通路３４の表面全体を構成する薄膜２３６、即ち基材により運搬されるのが好ましい。代わりに、ルミネセンス材料２３２を運搬する薄膜２３６が流通路３４と連通するエアウェイアダプタ２０の他の部分に配置されてもよい。
【００４０】
ルミネセンス材料２３２は薄膜２３６に形成された通路或いは開口を通り散布される。薄膜２３６を通過する通路及び開口は約０．１μｍ〜１０μｍの直径或いは幅を有する。なぜなら、このような寸法の薄膜を通過する分子酸素の拡散定数は、ルミネセンス消光応答時間の継続時間を充分に短くするので、呼吸毎を基礎とする、或いは即時のルミネセンス消光率を測定することができる。換言すれば、このような薄膜２３６の寸法は、酸素及び他のルミネセンス消光材料が薄膜２３６を流通或いは通過する略瞬時に、ルミネセンス材料２３２をそれらの物質と接触させることができる。
【００４１】
エアウェイアダプタ２０が再利用可能であれば、薄膜２３６はエアウェイアダプタ２０の残り部分から取り外すことができる。これにより薄膜２３６をルミネセンス材料２３２を運搬する新しい薄膜２３６に取り替えることができ、従って、その後にエアウェイアダプタ２０を使用する際に酸素或いはその他の気体の濃度を正確に決定することができる。代わりに、ルミネセンス材料２３２がエアウェイアダプタ２０を対象とする洗浄及び殺菌工程に耐えることができるならば、薄膜２３６は取り外せないようにエアウェイアダプタ２０に固定されて、洗浄及び殺菌された後に再利用される。
【００４２】
ポルフィリンはルミネセンス材料２３２として利用される材料の一例である。ポルフィリンは金属原子を含み得る安定した有機環状構造である。金属原子がプラチナ或いはパラジウムである場合は、燐光衰退時間は約１０μｓ〜約１０００μｓの範囲内にある。ポルフィリンはまた分子酸素に対して感応する。ポルフィリンがルミネセンス材料２３２として利用される際には、繰り返しの利用に際して略全部の光刺激性を保持するのが好ましい。換言すれば、ポルフィリンは光安定性を有するのが好ましい。メソテトラフェニルポルフィン等の蛍光性ポルフィリンは特に光安定性を有する。酸素を検出するルミネセンス材料２３２として利用される種々のポルフィリンとしては、プラチナメソテトラ（ペンタフルオロ）フェニルポルフィン、プラチナメソテトラフェニルポルフィン、パラジウムメソテトラ（ペンタフルオロ）フェニルポルフィン、及びパラジウムメソテトラフェニルポルフィンを含むが、これらに限定されるべきではない。当然のことながら、酸素、二酸化炭
素或いはその他の分析される物質（例えば気体、液体、或いは蒸気）と接触すると消光される他種類の周知のルミネセンス材料もまた、本発明の教示を具体化したエアウェイアダプタに利用することができる。
【００４３】
薄膜２３６はルミネセンス材料２３２と適合性を有する材料により形成されるのが好ましい。更に、薄膜２３６の材料は呼気に対して適合性を有するとともに、患者に対して、好ましくは環境に対しても毒性を有していないものがよい。
【００４４】
薄膜２３６を形成する材料としては、多孔性ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ），ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリスチレン、ポリメタクリレートポリマー、及びアクリルコポリマーを含むが、これらに限定されるべきではない。特に、ミシガン州のアン アーバー・ポール ゲルマン サイエンス（Ｐａｌｌ Ｇｅｌｍａｎ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ ｏｆ Ａｎｎ Ａｒｂｏｒ）及びニュージャージー州クリフトンのホワットマン社（Ｗｈａｔｍａｎ，Ｉｎｃ．ｏｆ Ｃｌｉｆｔｏｎ）から入手可能な微小孔性ポリカーボネート濾過薄膜（軌跡エッチングが施された微小孔性ポリカーボネート濾過薄膜であり厚さ約１０μｍ及び孔寸法約０．４μｍ）は、薄膜２３６として有用性を有する。
【００４５】
上述したように、薄膜２３６は酸素を含む呼気に対して透過性を有することが好ましい。呼気が薄膜２３６に侵入、そして貫通すると、酸素を含む呼気は薄膜２３６により保持されたルミネセンス材料２３２と接触する。その後、ルミネセンス材料２３２のルミネセンス或いはルミネセンス材料２３２から放射される放射線の強度は、呼気中の酸素量或いは他のルミネセンス消光ガスの量に応じて消光される。薄膜２３６の呼気に対する透過性は、呼気と接触するルミネセンス材料２３２の粒子数に影響を及ぼし、従って、ルミネセンス材料２３２が酸素及び薄膜２３６を流通する呼気中に存在する他のルミネセンス消光ガスと接触した際に発生するルミネセンス消光量にも影響を及ぼす。
【００４６】
ルミネセンス材料２３２は周知の工程を経て薄膜２３６に適用される。一例として、溶剤によりルミネセンス材料２３２を薄膜２３６表面及びその開口内に取り込むことができるが、このような構成により本発明の範囲は限定されない。溶剤は薄膜２３６の材料を実質的に溶かさないことが好ましい。しかしながら、薄膜２３６及びその開口が膨張してルミネセンス材料２３２を開口内に取り込むことができるように、溶剤は薄膜２３６材料と相互に作用する。ルミネセンス材料２３２を薄膜２３６に適用するために利用される溶剤の一例として、ヘキサン、石油エタン、トルエン、テトラヒドロフラン、塩化メチレン、トリクロロエチレン、キシレン、ジオクサン、イソプロピルアルコール及びブタノール、並びにそれらの中の混合物が挙げられるが、これらに限定されるべきではない。当然のことながら、特定の溶剤の利用はルミネセンス材料２３２及び薄膜２３６材料の両者との適合性に基づく。一度ルミネセンス材料２３２が薄膜２３６に適用されると、溶剤は蒸発或いは薄膜２３６から除去されて、ルミネセンス材料２３２は薄膜２３６表面及びその開口内に残される。
【００４７】
代わりに、図６に示すように、ルミネセンス材料２３２は２個の薄膜２３６の間で挟持される。ルミネセンス材料２３２を著しく分解することがない溶剤により、薄膜２３６の材料が溶解させられ、薄膜２３６は相互に結合させられて単独の複合薄膜２４０を形成するが、薄膜２３６の構造は実質的に変化しない。ルミネセンス材料２３２は薄膜２３６の間に残留し、少なくとも部分的に薄膜２３６を透過する。薄膜２３６はその間にルミネセンス材料２３２を捕捉するので、単独の薄膜２３６により封じ込められるルミネセンス材料２３２の濃度に比較して、濃度が増加したルミネセンス材料２３２が複合薄膜２４０に取り込まれる。
【００４８】
図４に示すように、センサ２３０は薄膜２３６上に保護層２４２を有する。保護層２４
２は例えば薄膜２３６を形成するポリマーと同種類のポリマーにより形成され、或いは薄膜２３６を形成するポリマーと異なる種類のポリマーにより形成される。保護層２４２により個体の呼気中のガスとルミネセンス材料２３２との接触が実質的に妨げられることはない。保護層２４２はまた、薄膜２３６の光吸収特性、薄膜２３６の光伝達特性、薄膜２３６の種々のガスに対する透過性等、薄膜２３６の種々の特性を改良或いは調整する。保護層２４２を薄膜２３６の特性を調整するために利用する一例として、より透過性の低い材料により形成された保護層２４２を薄膜２３６に適用することにより、薄膜２３６の酸素或いは他の呼気に対する透過性を低下させる技術が挙げられる。
【００４９】
周知の処理過程を経て保護層２４２は薄膜２３６に適用される。例えば、溶解ポリマーが薄膜２３６に適用されることにより、保護層２４２が形成される。代わりに、周知の手段を利用して成形保護層２４２が薄膜２３６に接着させられ、被覆された薄膜２３６は所望する特性を保持する。
【００５０】
ガスセンサ２３０を利用するに際して、薄膜２３６は熱コンデンサ２４４等の周知の熱源上に配置されるのが好ましい。熱コンデンサ２４４はヒータ要素２４６（図６）と連通しており、ヒータ要素２４６は熱コンデンサ２４４を所望する略一定の温度となるように加熱する。熱コンデンサ２４４は薄膜２３６と接触すると、薄膜２３６を略一定の温度となるように加熱する。従って、熱コンデンサ２４４によって、酸素或いはルミネセンス材料２３２を流通する他の物質により生じるルミネセンス消光は、薄膜２３６の温度変化、或いは薄膜２３６上にあるルミネセンス材料の温度変化の影響を受けることがない。
【００５１】
熱コンデンサ２４４及びヒータ要素２４６を相互に連通させる方法の一例として、トランスデューサハウジング２２（図６）に浮遊熱伝導ヒータ要素２４６を設ける方法がある。トランスデューサハウジング２２をエアウェイアダプタ２０と連結させると、ヒータ要素２４６及び熱コンデンサ２４４が相互に接触して、ヒータ要素２４６から熱コンデンサ２４４に充分な熱が伝導される。
【００５２】
図６に示すように、トランスデューサハウジング２２は少なくとも部分的に放射線源２５６を収容し、放射線源２５６はルミネセンス材料２３２を励起してルミネセンスを発生させる１波長以上の電磁励起放射線を放射する。例えば、放射線源２５６は可視光線の形で励起放射線を発生させる光放射ダイオード（ＬＥＤ）により構成される。放射線源２５６は、ルミネセンス材料２３２を励起して所望する強度の放射線を放射させる波長の励起放射線を放射するのが好ましい。放射線源２５６から放射された励起放射線はレンズ２５７を通過して焦点が合わせられ、レンズ２５７は焦点が合わせられた励起放射線をルミネセンス材料２３２に向ける。
【００５３】
トランスデューサハウジング２２はまた、ルミネセンス材料２３２から放射された放射線を受光するように配置され、且つその放射された放射線の強度を測定する検出器２５８の少なくとも一部を収容する。従って、検出器２５８は窓２３４に向けて、且つルミネセンス材料２３２に向けて配置される。ルミネセンス材料２３２と検出器２５８との間にフィルタ２５９を配置することにより、ルミネセンス材料２３２から放射された電磁放射線の波長以外の波長がルミネセンスや検出器２５８により得られるルミネセンス消光測定値と干渉しないようにするのが好ましい。本発明において利用されるルミネセンス消光型センサの他の特徴や効果は、２００１年１２月４日にラブダ（Ｌａｂｕｄａ）等に特許が付与され、本発明と同一の譲渡人に譲渡された米国特許第６，３２５，９７８号に開示されている。
【００５４】
エアウェイアダプタ２０のガス濃度監視部２８にはトランスデューサハウジング２２の台座部が形成される。一体型Ｕ字形状ケーシング部材３６はトランスデューサハウジング
２２をエアウェイアダプタ２０に図１の矢印３８に示す横方向に確実に配置する。矢印３８はまた、トランスデューサハウジング２２が移動させられてエアウェイアダプタ２０に取り外し可能に組み付けられる方向を示す。一実施形態では、８５８号特許及び８５９号特許に開示されているように、トランスデューサハウジング２２はエアウェイアダプタ２０の所定位置に取り付けられ、エアウェイアダプタ２０とトランスデューサハウジング２２を組み付け、或いはトランスデューサハウジング２２をエアウェイアダプタ２０から取り外す際には工具を必要としない。
【００５５】
中央部３２は第１及び第２同軸窓４０、４２を備えた赤外線センサ部３３を含む（図４には窓４２のみが示されている）。窓４０、４２は電磁スペクトラムの少なくとも中間赤外線部の中の放射線に対して高い透過性を有するのが好ましい。第１窓４０及び第２窓４２は略同一軸線上にあるので、赤外線ビームはトランスデューサハウジング２２の一方の脚部２２ａに設けられた赤外線エミッタ２５２から、エアウェイアダプタ２０及びエアウェイアダプタ２０の流通路３４を流れる１種類以上のガスを横方向に通過して、トランスデューサハウジング２２の対向する略平行な脚部２２ｂに設けられた赤外線検出部２５４まで移動する。
【００５６】
赤外線吸収測定値を得るためのキュベット窓４０、４２は典型的にはサファイアから構成されてきた。サファイアは好適な光学特性や安定性、並びに破損、こすり傷及びその他の損傷に対する耐性を有するからである。代わりに、キュベット窓を適当なポリマーから構成すると、キュベットの価格が減少して、キュベットを一回使用した後に廃棄することができる。ガス濃度監視装置の赤外線吸収部の精度を得るためには、ポリマーが衝突した赤外線の有用部分を伝達することが重要である。従って、窓の材料は所望する物質を測定するために適当な光学特性を有する必要がある。患者の呼気中に存在する二酸化炭素の量を測定するために必要な特性を提示する窓の材料の一例としては二軸延伸ポリプロピレンがある。患者の呼気中にある特定の物質の圧力或いは量を検出するために利用される放射線の特定波長に対して、その他の材料もその透過性に応じて利用することができる。
【００５７】
図１及び図６に示すように、トランスデューサハウジング２２は、１以上の基準信号及びエアウェイアダプタ２０を流通する呼気或いは麻酔ガスに対応した濃度に関する１以上の信号を出力するように構成された電気要素を保持する。トランスデューサハウジング２２の赤外線エミッタ２５２は１波長以上の赤外線をエアウェイアダプタ２０の窓４０を通過させて中央部３２に向け、中央部３２内にある呼気のサンプルを通過させ、窓４２を通して中央部３２から取り出す。トランスデューサハウジング２２がエアウェイアダプタ２０に組み付けられた時に窓４２の近くに配置される赤外線検出器２５４は、窓４２を通してエアウェイアダプタ２０の中央部３２から出された赤外線信号を受信する。
【００５８】
赤外線検出器２５４は個体の呼気中の二酸化炭素、亜酸化窒素或いは麻酔薬の量を即時に監視することが好ましく、その内部形状や構成は米国特許第５，６１６，９２３号（以下、９２３号特許という）に詳述されている。８５８号特許、８５９号特許及び４３６号特許等に開示されている赤外線二酸化炭素監視装置は、他の二酸化炭素検出装置と同様に、トランスデューサハウジング２２内において利用することができる。１個以上の赤外線センサに加えて、赤外線検出器２５４は、基準センサ、光学素子（例えばレンズ、フィルタ、鏡、ビームスプリッタ等）、クーラ等他の構成部品の結合物を含む。
【００５９】
赤外線検出器２５４により検出された赤外線信号は比率で表されて、エアウェイアダプタ２０を流通する二酸化炭素、亜酸化窒素、或いは麻酔薬の量を正確且つ動的に表す信号が出力される。
【００６０】
図７はエアウェイアダプタ２０’’及び共に組み付けられる相補的なトランスデューサ
ハウジング２２’’の別の実施形態を示す。
エアウェイアダプタ２０’’はその上部を貫通するように形成された窓２３４を含む。窓２３４は流通路３４内において窓２３４の付近に配置された薄膜２３６上のルミネセンス材料２３２を励起するために利用される放射線の波長に対して透過的である（すなわち透過率が高い）。加えて、窓２３４はルミネセンス材料２３２から放射されて、個体の呼気中或いは他のガス混合物中にある分析物質の量に対応して分析物質により消光される放射線の１波長以上に対して透過的である。
【００６１】
また、エアウェイアダプタ２０’’は流通路３４の対向側面に配置される窓４０、４２を含む。窓４０、４２によって、１以上の特定の赤外線波長の放射線は流通路３４を横切り、個体の呼気が流通路３４の窓４０、４２の間を通過する際に、個体の呼気中に存在する二酸化炭素、亜酸化窒素、或いは他の麻酔薬等の１以上の物質の量が測定される。従って、窓４０、４２は個体の呼気中に存在する１以上の物質の量を測定する際に好適に利用される赤外線波長に対して実質的に透過的な（即ち透過率が高い）物質により形成されること好ましい。
【００６２】
トランスデューサハウジング２２’’は放射線源２５６の少なくとも一部を収容し、放射線源２５６はルミネセンス材料２３２を励起してルミネセンスを発生させる放射線の１以上の波長を窓２３４を介してルミネセンス材料２３２に向ける。放射線源２５６は放射線を適当な位置に向けるとともに、放射線源２５６から放射された放射線の１以上の不要な波長をフィルタにかける光学素子（例えばフィルタ、レンズ、ビームスプリッタ等）を含む。加えて、トランスデューサハウジング２２’’はルミネセンス検出器２５８をそれと関連する幾つかの光学素子（例えばフィルタ、レンズ、ビームスプリッタ等）と共に保持し、ルミネセンス材料２３２により放射され、ルミネセンス材料２３２が対象物質と接触することにより対象物質との接触量に対応して消光された放射線の少なくとも１波長以上を受光し検出する。
【００６３】
赤外線エミッタ２５２及び赤外線検出器２５４は、トランスデューサハウジング２２’’の対向する脚部２２ａ’’、２２ｂ’’にそれぞれ配置される。赤外線エミッタ２５２はトランスデューサハウジング２２’’内において、トランスデューサハウジング２２’’がエアウェイアダプタ２０’’と組み付けられた際に、放射線の１赤外線波長以上が窓４０から流通路３４を横切り窓４２を通過するように向きが合わせられている。赤外線検出器２５４は、トランスデューサハウジング２２’’がエアウェイアダプタ２０’’と組み付けられた際に窓４２の付近に配置され、放射線源２５６から放射され、窓４２を通りエアウェイアダプタ２０’’から取り出された放射線の１赤外線波長以上を受光及び検出するように向きが合わせられている。
【００６４】
代わりに、或いはここで開示されているその他のエアウェイアダプタの特徴に加えて、図８に示すように、本発明の教示を具体化したエアウェイアダプタ２０’’’は、個体の呼気中に存在する二酸化炭素、亜酸化窒素、或いは他の麻酔薬等の物質の量を測定するために赤外線エミッタ２５２及び赤外線検出器２５４が利用する単独の窓４０を含む。エアウェイアダプタ２０’’’の窓４０は流通路３４の一方側に配置されており、放射線の１赤外線波長以上を流通路３４に導入させる。一方、光学素子４１は放射線の赤外線波長が流通路３４を戻るように横切り窓４０を通過するように反射或いは向きを変更するものであり、窓４０から少なくとも部分的に流通路３４を横切るように配置される。
【００６５】
窓４０は個体の呼気中に存在する１以上の物質の量を測定する際に好適に利用される赤外線波長に対して略透過的な（即ち、透過率が高い）物質から構成される。
光学素子４１は１個以上の鏡或いは反射被覆物をその他の周知の光学部品（例えばレンズ、フィルタ等）と共に含み、トランスデューサハウジング２２’’’内において赤外線
エミッタ２５２から発生させられ且つエアウェイアダプタ２０’’’の流通路３４に導入された放射線ビームは、流通路３４を戻るように横切り、窓４０を通り、トランスデューサハウジング２２’’’により保持され且つ赤外線エミッタ２５２の近くに配置された赤外線検出器２５４まで向けられる。
【００６６】
上述した実施形態と同様に、エアウェイアダプタ２０’’’は、赤外線エミッタ２５２及び赤外線検出器２５４を保持したトランスデューサハウジング２２’’’を組み付けるように構成される。トランスデューサハウジング２２’’とエアウェイアダプタ２０’’’とを組み付ける際には、赤外線エミッタ２５２は放射線の赤外線波長を窓４０から少なくとも流通路３４を部分的に横切り光学素子４１に向けて放射するように向きが決められる。同様に、エアウェイアダプタ２０’’’とトランスデューサハウジング２２’’’とを組み付ける際には、赤外線検出器２５４は光学素子４１により向きが変更され且つ窓４０から取り出された放射線の赤外線波長を受光するように向きが決められる。
【００６７】
１赤外線波長以上の放射線が窓４０付近の流通路３４の少なくとも一部を通過し、且つ流通路３４のその部分を通過する個体の呼気を通る時、各赤外線波長は個体の呼気中に存在する対応物質の量に対応して減衰或いは強度が減少する。
【００６８】
図９〜図１２は本発明の教示を具体化したエアウェイアダプタの他の実施形態を示す。図９〜図１２に示すように、本発明のエアウェイアダプタ１２０は赤外線測定値及びルミネセンス消光測定値の両方を得ることが可能な一対の窓１４０、１４２を含む。
【００６９】
窓１４０はルミネセンス材料２３２を励起してルミネセンスを発生させる放射線の少なくとも１波長に対して略透過的である（即ち透過率が高い）。また、窓１４０は流通路３４の窓１４０、１４２の間を通過する呼気或いはガス混合物に存在する１以上の物質の量を測定する際に利用される放射線の１赤外線波長以上に対して略透過的である。
【００７０】
窓１４２は窓１４０が略透過的な放射線の１赤外線波長以上に対して略透過的である。窓１４２はまた、ルミネセンス材料２３２により放射された放射線の少なくとも１波長に対して略透過的であり、その放射線の強度は流通路３４内において測定される呼気中の物質の量に対応して減少する。
【００７１】
放射線が窓１４０の一部分を通過する間、ルミネセンス部材２３２を保持した薄膜２３６は窓１４２の一部分付近に配置される。図９及び図１０に示すように、薄膜２３６は半円形状を有する。図１１及び図１２は環状形状を有して窓１４２の外縁付近に配置された薄膜２３６を示す。その他の形状を有し、且つ窓１４２の異なる部分を被覆する薄膜２３６もまた、本発明の範囲に含まれるものである。
【００７２】
エアウェイアダプタ１２０と相補的に形成されたトランスデューサハウジング１２２は脚部１２２ａ、１２２ｂを含み、その一方（第１脚部１２２ａ）は窓１４０付近に配置されており、他方（第２脚部１２２ｂ）は窓１４２付近に配置される。
【００７３】
トランスデューサハウジング１２２の第１脚部１２２ａは赤外線エミッタ２５２及びルミネセンス材料２３２を励起する放射線の少なくとも１波長を放射する放射線源２５６を保持する。赤外線エミッタ２５２及び放射線源２５６はいずれも、それぞれの放射線の波長を窓１４０内へ放射し、流通路３４を通過させる。赤外線エミッタ２５２はまた、放射された放射線が窓１４２の（薄膜２３６により）妨げられていない部分を通過するように向きが決められる一方、放射線源２５６は放射された放射線が薄膜２３６に向けられるように向きが決められることにより、薄膜２３６により保持されたルミネセンス材料２３２が励起されてルミネセンスが発生させられる。
【００７４】
代わりに、部分圧力、或いはエアウェイアダプタ１２０を流通する呼気或いは他のガス中に存在する二酸化炭素又は他の１以上の物質の量を検出するために利用される赤外線の１波長以上に対して、薄膜２３６およびその上のルミネセンス材料２３２が略透過的であるならば、薄膜２３６により窓１４２を実質的に被覆することが可能である。
【００７５】
トランスデューサハウジング１２２の第２脚部１２２ｂは赤外線検出器２５４及びルミネセンス検出器２５８を保持する。赤外線検出器２５４は窓１４２を介してエアウェイアダプタ１２０を励起する放射線の１赤外線波長以上を受光し、検出する。ルミネセンス検出器２５８は、ルミネセンス材料２３２から放射され且つルミネセンス材料２３２が接触する呼気中の監視物質の量に対応して消光或いは強度が減少させられる放射線の１波長以上を受光し且つ検出するように向きが決められる。
【００７６】
図９及び図１１に示す実施形態に代えて、放射線源２５６はトランスデューサハウジング１２２の第２脚部１２２ｂ内に位置させられ、且つルミネセンス材料２３２を載置した薄膜２３６付近の窓１４２の一部分に放射線を向けるように配置される。その代わりに、ルミネセンス検出器２５８及び放射線源２５６の一方或いは両方がトランスデューサハウジング１２２の第１脚部１２２ｂに保持される。
【００７７】
図１３及び図１４は本発明の教示を具体化したエアウェイアダプタ２０’の他の実施形態を示す。エアウェイアダプタ２０’は単一の窓４０’を含み、その窓４０’を介して個体の呼気中の酸素、二酸化炭素、及び麻酔薬の量の測定値を得る。図示するように、ルミネセンス材料２３２を保持する薄膜２３６’は流通路３４’内において窓４０’の一部分に配置される。薄膜２３６’は環状形状を有して窓４０’の端縁を被覆するように図示されているが、他の形状を有する薄膜を備えたエアウェイアダプタも本発明の範囲に含まれる。更に、ルミネセンス材料２３２を保持する薄膜は窓４０’上に配置する必要はなく、流通路３４’内の他の場所や流通路３４’と流通する一定の位置に配置してもよい。
【００７８】
エアウェイアダプタ２０’はまた１個以上の鏡４１’を含み、鏡４１’は窓４０’を介して個体の呼気中の酸素、二酸化炭素、或いは麻酔薬の１個以上の量を測定するように配置される。図示するように、エアウェイアダプタ２０’は１個の鏡４１’を含み、鏡４１’は個体の呼気中の二酸化炭素及び・或いは麻酔薬の量を示す測定値を収集する。一例として、鏡４１’は流通路３４内に形成或いは配置されており、窓４０’を介して流通路３４内に導入され且つ流通路３４を亘る距離の少なくとも一部分を横切る放射線を、窓４０’を介して戻すように反射させる。当然のことながら、鏡４１’は実際には１グループの鏡、他の光学部材（例えばフィルタ、レンズ等）、或いは特定波長の放射線を適切な位置に向ける周知の種類により構成される。
【００７９】
図１４に示すように、エアウェイアダプタ２０’と組み付けられるトランスデューサハウジング２２’は放射線源２５６及び対応するルミネセンス検出器２５８を含む。放射線源２５６はルミネセンス材料２３２を励起する電磁放射線の少なくとも１波長を放射する。放射線源２５６は励起放射線の１波長以上を窓４０’を通してルミネセンス材料２３２まで導入するように配置される。ルミネセンス材料２３２から放射された放射線の少なくとも一部は、その後にルミネセンス検出器２５８により受光される。ルミネセンス検出器２５８はルミネセンス材料２３２から放射され、且つ流通路３４を通る呼気或いは他のガス混合物に存在する酸素の量を示す放射線の少なくとも１波長を検出する。
【００８０】
図１４に示すように、トランスデューサハウジング２２’は赤外線エミッタ２５２及び赤外線検出器２５４を保持する。赤外線エミッタ２５２は流通路３４’内の呼気或いは他のガスに存在する二酸化炭素、麻酔薬、又は他のガスや蒸気物質の量を検出する際に利用
される放射線の１波長以上を放射する。図示するように、赤外線エミッタ２５２は放射線の１波長以上を窓４０’に向け、流通路３４’を少なくとも部分的に通過させて鏡４１’に到達させるように配置される。その後、鏡４１’は放射線の１波長以上を窓４０’の位置に向けて戻し、そこで放射線は赤外線検出器２５４により受光或いは感知される。
【００８１】
当然のことながら、１個以上のレンズが放射線源２５６’及び・又はルミネセンス検出器２５８’と結合されて、放射線源２５６’から放射或いはルミネセンス検出器２５８’により受光された放射線の焦点を集めてもよい。同様に、１個以上のフィルタが放射線源２５６’と結合されて、ルミネセンス材料２３２が放射される放射線の波長を限定してもよい。また、１個以上のフィルタがルミネセンス検出器２５８’と連結されて、ルミネセンス検出器２５８’により受光される放射線の波長を制限してもよい。
【００８２】
図１〜図５、図１３及び図１４に全体的に示すように、エアウェイアダプタ２０、２０’、及びトランスデューサハウジング２２、２２’はポリカーボネート或いは比較的剛性を有し且つ寸法安定的なポリマーから成形される。しかしながら、例えば利用されるルミネセンス材料２３２の種類等の諸要素は、ルミネセンス材料２３２を励起し、ルミネセンス材料２３２により放射され、且つ二酸化炭素、亜酸化窒素或いは他の麻酔薬等の物質を検出するために使用される放射線の波長と同様に、エアウェイアダプタ２０、２０’を形成する材料を選択する際に考慮される。このような要素は、トランスデューサハウジング２２、２２’を形成する１以上の材料を選択する際にも考慮される。
【００８３】
本発明の教示を具体化したエアウェイアダプタ２０、２０’がルミネセンス材料２３２を含む場合には、エアウェイアダプタ２０、２０’及びトランスデューサハウジング２２、２２は、ルミネセンス材料２３２を励起する周辺光の波長をルミネセンス材料２３２に対して放射しない（即ち、材料はそのような放射線の波長に対して不透過的である）材料により形成されるのが好ましい。また、エアウェイアダプタ２０、２０’及びトランスデューサハウジング２２、２２’を形成する材料は、ルミネセンス材料２３２が励起された際に放射し、且つルミネセンス材料２３２が接触した酸素、分析ガス、或いは蒸気材料の量に対応して消光或いは強度が減少させられた波長と同じ波長の周辺放射線をルミネセンス検出器２５８に対して放射しないものが好ましい。エアウェイアダプタ２０、２０’及びトランスデューサハウジング２２、２２’の一方或いは両方は、ルミネセンス材料２３２及びルミネセンス検出器２５８に対して好ましくない周辺放射線の波長を放射しないようにする光遮断部材或いは光学フィルタを備える。
【００８４】
エアウェイアダプタ２０、２０’及びトランスデューサハウジング２２、２２’を形成する材料は、ルミネセンス材料２３２を励起する放射線の波長、或いはエアウェイアダプタ２０、２０’又はトランスデューサハウジング２２、２２’に対して周辺光或いは赤外線エミッタ２５２、放射線源２５６、又は励起ルミネセンス材料２３２から放射された放射線の波長が放射された際にルミネセンス材料２３２から放射される放射線の波長を放射或いは発生させないものが好ましい。
【００８５】
放射線の１波長以上が透過させられる窓４０等のエアウェイアダプタ２０、２０’或いはトランスデューサハウジング２２、２２’の部分は、その部分を透過する放射線の１波長以上の相当量を吸収しない材料から構成されることが好ましい。換言すれば、エアウェイアダプタ２０、２０’或いはトランスデューサハウジング２２、２２’のそのような部分は、患者の呼気中にある１以上の特定物質の量を示す放射線の波長に対して比較的透過的である。一例として、エアウェイアダプタ２０、２０’或いはトランスデューサハウジング２２、２２’にポリプロピレンを利用することができる。ポリプロピレンは二酸化炭素レベルを検出するために利用される波長に対して高い透過性を有するが、その他の物質のレベルを検出するために利用される放射線の波長に対してはそれ程透過性が高くない。
【００８６】
上記及び図１〜５に示すように、エアウェイアダプタ２０は第１管状部２４（図４及び図５に最も明確に示されている）に呼気流量監視装置３０を含む。エアウェイアダプタ２０の呼気流量監視装置３０は呼気流量監視として周知の適当な型式のものにより構成される。一例としての呼気流量監視装置３０は支柱４４を含む。支柱４４はエアウェイアダプタ２０の管状ハウジング４６内において正反対に指向するとともに長手方向に延出し、長さＬと高さＨを有する。支柱４４は第１及び第２端面５０、５２と、第１及び第２側面５４、５６を有する。
【００８７】
図５に示すように、端面５０、５２は軸Ａと略直交するとともに、上方から見たときに端面形状が左右対称的となるように面取りが施され或いは丸く形成されている。端面５０、５２の主な特徴としては、対称的である他に、切り込み５８、６０に向けて傾斜しておらず、或いは切り込み５８、６０及び圧力ポート６２、６６の方向に流量監視装置３０を通る流れを収集又は向けない。各端面５０、５２はガス流に対する抵抗を最小限とするように空気力学的に形成されている。
【００８８】
図５に示すように、支柱４４の側面５４、５６は平坦であり、主な特徴として端面５０、５２と同様に、支柱４４の両側方は対称的とされる。
支柱４４は圧力ポート６２、６６の場所を備えるとともに、流通ガスの速度プロフィールを調節する。支柱４４は管状ハウジング４６の内壁４８から隔てられており、その両端が内壁４８に固定されている。
【００８９】
ボア軸Ａを横断する支柱４４の断面部分は最小にされている。しかしながら、この寸法の最小化は、圧力ポート６２、６６の直径に起因するものである。一般的には、支柱４４の断面部分は、支柱４４の位置における管状ハウジング４６のボア断面部分の約５パーセントとされる。
【００９０】
管状ハウジング４６を貫通するボアの直径は、図４〜図５に示すように、第１管状部分２４と第２管状部分２６で相違する。そのような形状は、エアウェイアダプタ２０の第１管状部分２４の左手側において破線で示された雄接続管部材Ｍと、エアウェイアダプタ２０の第２管状部分２６の右手側における雌接続管部材Ｆとを収容する。また、第１及び第２管状部分２４、２６の内側ボアは先が細くされており、成形エアウェイアダプタ２０からプラスチック射出成型部品が開放される。
【００９１】
支柱４４は更に、略左右対称的な第１及び第２切り込み５８，６０を有する切り込み構造物を含む。第１及び第２切り込み５８，６０は管状ハウジング４６の軸Ａ上に実質的に位置すると共に、それぞれ第１及び第２端面５０、５２から軸方向内側へ延出し、且つ第１及び第２側面５４、５６を横方向に貫通する。第１管腔６４の第１圧力ポート６２は第１切り込み５８に開口し、第２管腔６８の第２圧力ポート６６は第２切り込み６０に開口する。第１及び第２管腔６４、６８は支柱４４内側に通路を有し、その通路は管状ハウジング４６の外面７４においてそれぞれ第１及び第２雄軸７０、７２を貫通する。
【００９２】
エアウェイアダプタ２０は上方に向けられる第１及び第２雄軸７０、７２と向きが合わせられるのが好ましく、その結果、水分凝縮や粘液によりポート６２、６６が塞がれ或いは妨げられることがない。
【００９３】
圧力ポート６２、６６は管状ハウジング４６の軸Ａと略直交する方向に対向し、切り込み５８、６０は少なくとも圧力ポート６２、６６を通過して軸方向内側に深さＤだけ延出する結果、圧力ポート６２、６６は切り込み５８、６０の高さＨ２と同等の距離だけ伸長し、換言すると、支柱４４の高さＨ１の十分の四以下とされる。
【００９４】
切り込み５８、６０の背面７８、８０は、図５に示すようにアーチ形状とされ或いは丸みが付けられており、又は端面５０、５２と同様に左右対称となるように形成される。背面７８、８０は略平坦な表面を有する。
【００９５】
切り込み５８、６０の床面８２、８４及び天井８６、８８は、図４に示すように略平面即ち平坦とされるのが好ましく、或いは対称的な形状とされる。同様に、移行端縁即ち端面５０、５２及び切り込み５８、６０の間の線は丸みがつけられるのが好ましく、或いは面取りが施され又は勾配が形成される。
【００９６】
切り込み５８、６０の背面７８、８０は規制部（隆起部或いはランド）９０と共に流量監視装置３０を流通するガスに対する流通阻害物７６及び・或いは摂動を構成し、第１及び第２ポート６２、６６において測定された差圧信号を出力する。測定差圧信号は圧力損失或いは縮流、即ち流通阻害物７６により発生させられる流通ガスの速度プロフィールの縮小に起因する。縮流により生じる差圧は、オイラー或いはベルヌーイ方程式等の基準流体力学方程式によりモデル化される。縮流により生じる差圧信号は無損失と見做される。無損失とは、速度プロフィールが通常の速度プロフィールに戻る際には圧力は復帰することを意味する。
【００９７】
流量監視装置３０により測定された呼気流量は圧力ポート６２、６６において測定された差圧の平方根に比例する。
流通阻害物７６は特定の流速において測定された差圧を異なる大きさで生じさせるように様々な方法に変更させられる。第１に、規制部（隆起部或いはランド）９０の断面部分は軸Ａと直行する平面において増加或いは減少させられる。また、第１圧力ポート６２の中央部から切り込み５８の背面７８までの距離、及び同様に第２圧力ポート６６の中央部から切り込み６０の背面８０までの距離は、流通応答特性を変更するように変化させられる。特定の流速における差圧信号の大きさは、管状ハウジング４６の内壁４８の直径を減少させてボア断面部分を減少させることにより増加させることができる。
【００９８】
支柱４４の長さ及び幅を所望するように変更すると流通特性が変化する。流通特性は流量調節、信号強度及び信号安定性を含む。理想的には、流通阻害物７６への通常の速度プロフィールは、エアウェイアダプタ２０に通常生じる速度プロフィールに拘らず同一にされる。流通阻害物７６により不安定な多次元渦構造が発生させられる時には、信号安定性が失われる。切り込み手段を有する支柱４４により、入口速度プロフィールの影響を受けず且つガス流通に対応した安定した差圧信号を発生させるように流量が調節される。
【００９９】
流量監視装置３０は、流量監視装置３０が操作される際の状態に対応するように選択的に変更される。特に、支柱４４付近における流入断面積の変更は、呼気流量監視装置３０のダイナミックレンジを調節するために採用され、切り込み５０、５２の端面５０、５２及び後壁７８、８０の形状及び切り込み５８、６０、端面５０、５２及び側面５４、５６間の移行線が変更される。横方向に延出し且つ反対方向に向けられた中央（支柱４４）規制部（端縁或いはランド）９０及び支柱領域の軸長における内壁の漸次移行を利用することにより、流通のパターンを対称的にするとともに流通を正常化し、湿気の影響を受けず且つ読み込みの繰り返し性を向上させることが好ましい。切り込みの高さＨ２或いは支柱４４の長さを増加或いは減少させることにより、種々の気管内挿入管を備えた流量監視装置３０を採用する場合等、より広い範囲の入口状態に適用させることができる。
【０１００】
図１５は本発明の教示を具体化したエアウェイアダプタ２０’の第２実施形態を示す。エアウェイアダプタ２０’は複数の鍔９２を第１部分２４’の外径周囲に備える。鍔９２は２２ｍｍの直径を有し、エアウェイアダプタ２０’の重量を軽減させ、且つエアウェイ
アダプタ２０’を射出成形により形成するように壁寸法を均一にする。
【０１０１】
図１６〜図１８はエアウェイアダプタ１００の第３実施形態を示しており、上記に開示した実施形態に対してデッドスペースが減少している。エアウェイアダプタ１００は特に、新生児等の一回呼気量が極端に小さい場合に好適に使用することができるが、大人及び小児の呼気を監視する際にも同様な有用性を有する。
【０１０２】
図示するように、エアウェイアダプタ１００は患者の気管内に挿入され且つエアウェイアダプタ１００の第１管状部１０４に取り付けられる気管内挿入管等の患者の呼気装置と、エアウェイアダプタ１００の第２管状部１０６に取り付けられる機械式換気装置の管との間を接続するように構成される。第１及び第２管状部１０４、１０６は直径が変化し且つ略円形断面のボア部を有する。図１６〜図１８に示すように、エアウェイアダプタ１００のガス濃度監視部１０８は第１管状部１０４と第２管状部１０６の間に配置される。
【０１０３】
エアウェイアダプタ１００のガス濃度監視部１０８には図１に示すトランスデューサハウジング２２と同様にトランスデューサハウジング（図示なし）の座部が設けられている。一体Ｕ字型ケーシング部材１１２はトランスデューサハウジングを確実にエアウェイアダプタの所定位置に配置する。本実施形態においては、トランスデューサ及びエアウェイアダプタ１００を取り付け或いは取り外す際に工具を必要とすることなく、トランスデューサハウジングはエアウェイアダプタ１００に取り付けられる。
【０１０４】
図示するように、エアウェイアダプタ１００は第１管状部１０４に形成される環状凹部１４１を含む。環状凹部１４１は、エアウェイアダプタ１００の第１管状部１０４の左手側において符号Ｍ１が付されて破線で示された雄接続管部材を収容する。第２管状部１０６も同様に、破線で示された第２雄接続管部材Ｍ２を収容するように構成された差込口１４３を含み、雄接続管部材は段付溝１４５に係合することにより差込口１４３に取り付けられる。部材Ｍ１，Ｍ２はそれぞれ、エアウェイアダプタ１００の対応する管状室１３０、１２４と同じ直径を有するボア部を含む。部材Ｍ１、Ｍ２はエアウェイアダプタ１００と個体の気道との間を連通させ、必要であれば呼吸装置或いは他の換気装置との間を連通させる。
【０１０５】
ガス濃度監視部１０８は、Ｕ字型ケーシング部材１１２を貫通するように形成されたルミネセンス感知窓２３４を含む。窓２３４は、エアウェイアダプタ１００に組み付けられたトランスデューサハウジング内にある励起放射線源から励起放射線をエアウェイアダプタ１００内へ、更にエアウェイアダプタ１００内のルミネセンス材料（例えば図４に示すルミネセンス材料２３２）に向けて放射する。また、図６を参照して詳述したように、窓２３４はエアウェイアダプタ１００のルミネセンス材料から放射されたルミネセンスを、トランスデューサハウジング内の検出器により検出させる。
【０１０６】
ガス濃度検出部１０８は第１同軸窓１１６及び第２同軸窓１１８（図１７のみに図示）を含み、上述したように、赤外線ビームをトランスデューサハウジング内の赤外線エミッタ（図１を参照）からエアウェイアダプタ１００内のサンプリング室１１４を横切らせることにより、二酸化炭素、亜酸化窒素、及び麻酔薬等のガスを監視する。
【０１０７】
エアウェイアダプタ１００は、第１管状部１０４、第２管状部１０６及びガス濃度監視部１０８にそれぞれ部分的に位置する呼気流量監視装置１１０を含む。
呼気流量監視装置１１０は図１７に最も明確に図示されており、管状部１０４の第１管状室１２４に開口する第１管腔１２２の第１圧力ポートと、第２管状室１３０に開口する第２管腔１２８の第２圧力ポート１２６とを含む。管腔１２２、１２８はそれぞれ第１及び第２凹部１３２、１３４まで延出し、凹部１３２、１３４はデッドスペースを最小にし
、且つ符号Ｔ１，Ｔ２が付されて破線により示された接続管を収容する。管Ｔ１，Ｔ２は、検出された圧力ポート１２５、１２６間の差圧から流量を決定する流量モニタ（図示なし）に接続される。この差圧はガスサンプリング室１１４の縦方向端部において細く絞られたポート１３６、１３８を介することにより発生させられる。
【０１０８】
トランスデューサハウジング２２の放射線源２５２、２５６（図１及び図６）により発生する熱、或いはエアウェイアダプタ１００上に配置される１個以上の他の供給源からの熱により、呼気中の水分がエアウェイアダプタ１００内で濃縮する可能性が少なくなる。本実施形態は容量が小さく且つ新生児に利用することを目的としているため、水分濃縮の影響は特に重要視される。従って、凹部１３２、１３４を上方へ向けて目詰まりを防ぐようにエアウェイアダプタ１００は配置される。
【０１０９】
本実施形態によれば、デッドスペースを最小にし、１部品となるように成形する等多くの効果を有する。
図１９〜図２６は、図１６〜図１８のエアウェイアダプア１００と同様のエアウェイアダプタ２００の第４実施形態を示す。従って、図１６〜図１８及び図１９〜図２６に示すエアウェイアダプタ１００及び２００に共通の部品には同じ符号が付されている。エアウェイアダプタ２００は特に、新生児等の一回呼気量が極端に小さい場合に好適に使用することができるが、小児及び大人の呼吸を監視する際にも同様な有用性を有する。
【０１１０】
エアウェイアダプタ２００は、患者の気管内に挿入され且つ第１管状部１０４に取り付けられる気管内挿入管等の患者の呼吸装置と、第２管状部１０６に取り付けられる機械式換気装置の管との間を接続するように構成される。第１及び第２管状部１０４、１０６は直径が変化し且つ略円形断面のボア部を有し、ガス濃度監視部１０８は第１管状部１０４と第２管状部１０６の間に配置される。
【０１１１】
エアウェイアダプタ２００のガス濃度監視部１０８は、図１に示すトランスデューサハウジング２２と同様にトランスデューサハジング（図示なし）の座部を備える。一体Ｕ字型ケーシング部材１１２はトランスデューサハジングを確実にエアウェイアダプタ２００上の所定位置に取り付ける。エアウェイアダプタ２００とトランスデューサハジングとを組み付け、及び取り外す際に工具を必要とすることがないように、トランスデューサハジングはエアウェイアダプタ２００に取り付けられるのが好ましい。
【０１１２】
本実施形態においては、図１６〜図１８の実施形態と同様に、第１管状部１０４には環状凹部１４２が形成されており、エアウェイアダプタ２００の第１管状部１０４の左手側において符号Ｍ１が付されて破線で示された雄接続管部材を収容する。第２環状部１０６は、破線で示す第２雄接続管部材Ｍ２を収容する差込口１４３を含む。第２雄接続管部材は段付溝１４５と係合することにより差込口１４３に取り付けられる。部材Ｍ１、Ｍ２は管状室１２４、１３０のボアと同じ直径を有するボアを含む。部材Ｍ１，Ｍ２はエアウェイアダプタ２００と個体の気道との間を連通させ、必要であれば呼吸装置或いは他の換気装置との間を連通させる。
【０１１３】
ガス濃度監視部１０８はＵ字型ケーシング部材１１２を貫通するように形成されたルミネセンス感知窓２３４を含む。窓２３４は、エアウェイアダプタ２００に組み付けられたトランスデューサハジング内の励起放射線源から励起放射線をエアウェイアダプタ２００内に、更にエアウェイアダプタ２００内のルミネセンス材料（例えば図４に示すルミネセンス材料２３２）に向けて放射する。また、図６を参照して上述したように、窓２３４はエアウェイアダプタ２００のルミネセンス材料から放射されたルミネセンスを、トランスデューサハジング２２内のルミネセンス検出器２５８により検出させる。
【０１１４】
ガス濃度監視部１０８はまた第１同軸窓１１６及び第２同軸窓１１８を含み、トランスデューサハジング内の赤外線エミッタからの赤外線ビームをエアウェイアダプタ２００のサンプリング室１１４を横切らせることにより、上述したように、個体の呼気中の二酸化炭素、亜酸化窒素、及び麻酔薬等のガスの量を監視する。
【０１１５】
エアウェイアダプタ２００は、第１管状部１０４、第２管状部１０６及びガス濃度監視部１０８にそれぞれ部分的に位置する呼気流量監視装置１１０を含む。呼気流量監視装置１１０は、第１支柱２０２を貫通して延出し且つ第１管状部１０４の第１管状室１２４に開口する第１管腔１２２の第１圧力ポートを含む。第１支柱２０２は第１管状部１０４に向けられたテーパ部２０４を含み、潜在的な乱流を最小にする。呼気流量監視装置１１０はまた、第２支柱２０６を貫通して延出し且つ第２環状室１３０に開口する第２管腔１２８の第２圧力ポート１２６を含む。第２支柱２０６は第２管状部１０６に向けられたテーパ部２０６を含み、潜在的な乱流を最小にする。管腔１２２、１２８はそれぞれ第１及び第２凹部１３２、１３４まで延出する。
【０１１６】
凹部１３２、１３４はデッドスペースを最小にし、且つ符号Ｔ１，Ｔ２が付されて破線により示された雄接続管を収容する。凹部１３２、１３４は内側鍔部２１０を有し、管Ｔ１，Ｔ２を確実に把持する。管Ｔ１，Ｔ２は、検出された圧力ポート１２０、１２６間の差圧から流量を決定する流量モニタ（図示なし）に接続される。この差圧はガスサンプリング室１１４の縦方向端部に設けられた第１環状ポート２１２及び第２環状ポート２１４を介して発生させられる。第１環状ポート２１２は、第１支柱２０２から延出し且つ第１環状部１０４の第１環状室１２４の一部を塞ぐ第１規制部材２１６により形成される。第１規制部材２１６の表面２２０、２２２は、エアウェイアダプタ２００を通る呼気の流れと略直交するのが好ましい。第２環状ポート２１４は、第２支柱２０６から延出し且つ第２管状部１０６の第２環状室１３０の一部を塞ぐ第２規制部材２１８により形成される。第２規制部材２１８の表面２２４、２２６は、エアウェイアダプタ２００を通る呼気の流れと略直交するのが好ましい。第１規制部材２１６及び第２規制部材２１８は、円形、楕円形、矩形等あらゆる形状とすることができる。しかしながら、平面円盤形状が好ましい。
【０１１７】
トランスデューサハウジング２２の放射線源２５２、２５６（図１及び図６）によって発生する熱、或いはエアウェイアダプタ２００上に配置される１個以上の他の供給源からの熱により、呼気中の水分がエアウェイアダプタ２００内で濃縮する可能性は少なくなる。本実施形態は容量が小さく且つ新生児に利用することを目的としているため、水分濃縮の影響は特に重要視される。従って、凹部１３２、１３４を上方へ向けて目詰まりを防ぐようにエアウェイアダプタ２００は配置される。
【０１１８】
本実施形態によれば、デッドスペースを最小にし、１部品となるように成形する等多くの効果を有する。
上記の詳述には多くの特異性が包含されているが、それらの特異性は本発明の範囲を限定するように構成されるべきではなく、単に例示的な実施形態を示すものに過ぎない。同様に、本発明の精神或いは範囲を逸脱していなければ、本発明の他の実施形態を構成することも可能である。種々の実施形態の特徴は組み合わせて採用することができる。従って、本発明の範囲は、上記の詳述よりもむしろ添付されている請求の範囲及び法的な同等物によってのみ示され且つ限定される。ここに開示されているような請求の範囲の効力及び範囲内にある本発明に対する付加、削除、及び変更は全て本発明に包含される。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】呼気及び麻酔薬ガスを判定するための電子機器を収容するトランスデューサハウジングと共に本発明に係るエアウェイアダプタの第１実施形態を示す分解斜視図。
【図２】本発明に係るエアウェイアダプタの第１実施形態を示す側面図。
【図２Ａ】本発明に係るエアウェイアダプタの第１実施形態を示す上面図。
【図３】図２のエアウェイアダプタを３−３面から見た端面図。
【図４】図２のエアウェイアダプタの側面断面図。
【図５】本発明のエアウェイアダプタの軸から横方向に広がる５−５面から上方に図４のエアウェイアダプタを見た断面図。
【図６】図４の６−６面から見た図２及び図４のエアウェイアダプタ、並びに共に組み立てられたトランスデューサを概略的に示す別の断面図。
【図７】１種類以上の物質のルミネセンス消光測定値が得られる単一の窓及び１種類以上の物質の赤外線測定値が得られる対向する一対の窓を含むエアウェイアダプタを説明する断面図。
【図８】１種類以上の物質のルミネセンス消光測定値が得られる単一の窓及び１種類以上の物質の赤外線測定値が得られる別の単一の窓と対応する光学素子を含むエアウェイアダプタを説明する断面図。
【図９】１種類以上の物質のルミネセンス消光測定値及び赤外線測定値が得られる一対の対向する窓を有する本発明に係るエアウェイアダプタとトランスデューサの別の実施形態を示す断面図。
【図１０】図９に示す実施形態のエアウェイアダプタにおけるエアウェイアダプタの窓を示す部分図。
【図１１】１種類以上の物質のルミネセンス消光測定値及び赤外線測定値が得られる一対の対向する窓を有する本発明に係るエアウェイアダプタとトランスデューサの別の実施形態を示す断面図。
【図１２】図１１に示す実施形態のエアウェイアダプタにおけるエアウェイアダプタの窓を示す部分図。
【図１３】赤外線測定値及びルミネセンス消光測定値の両方が得られる単一の窓を含むエアウェイアダプタを示す断面図。
【図１４】エアウェイアダプタと共に組み立てられたトランスデューサを示す図１３の１４−１４視断面図。
【図１５】本発明に係るエアウェイアダプタの第２実施形態を示す側面図。
【図１６】本発明に係るエアウェイアダプタの第３実施形態を示す側面図。
【図１７】図１６のエアウェイアダプタを示す側断面図。
【図１８】図１６のエアウェイアダプタを示す底面図。
【図１９】本発明に係るエアウェイアダプタの第４実施形態を示す側面図。
【図２０】図１９のエアウェイアダプタを示す側断面図。
【図２１】図１９のエアウェイアダプタの２１−２１視端面図。
【図２２】図１９のエアウェイアダプタの２２−２２視端面図。
【図２３】図１９のエアウェイアダプタの２３−２３視断面図。
【図２４】図１９のエアウェイアダプタの２４−２４視断面図。
【図２５】図１９のエアウェイアダプタの２５−２５視断面図。
【図２６】図１９のエアウェイアダプタの２６−２６視断面図。
【技術分野】
【０００１】
本発明は個体の呼気中にある二酸化炭素（ＣＯ２）、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）、或いは亜酸化窒素以外の麻酔薬のいずれか１個以上の呼気流量と共に、個体の呼気中の酸素（Ｏ２）量を監視するエアウェイアダプタに関する。より詳細には、本発明は、ルミネセンス消光技術により酸素などのガスの割合或いは濃度を即時に呼吸毎に監視すると共に、呼気量の監視及び赤外線吸収技術により二酸化炭素、亜酸化窒素及び麻酔薬の割合或いは濃度の監視の一方或いは両方を行う一体化エアウェイアダプタに関する。
【背景技術】
【０００２】
呼気監視
患者の気道と連通し、患者の呼気中のガス或いは気体等の物質を監視するように構成された多様なセンサは本技術分野において公知である。分子酸素、二酸化炭素、及び亜酸化窒素を含む麻酔薬は、公知のセンサを利用して検出される種類の物質である。
【０００３】
典型的には、手術処置に際しては、患者の状態を麻酔医に示すために副流ガスセンサが使用される。呼気センサもまた、個体の生理状態を監視する試験等の中で個体をトレッドミルに乗せて実施される心臓ストレス試験等の他の多様な医療処置において利用される。副流によるサンプリングでは、小径ボアを有するサンプルラインを利用してガスを呼吸回路から取り出し、遠隔分析を実施する必要がある。副流ガスによるサンプリングに関連する問題は公知であり、以下の点が挙げられる。
【０００４】
ａ）水分及び患者の分泌物の存在によるサンプルラインの妨害
ｂ）流量及びガス濃度の測定を結合する際に同期を困難にする可変遅延の導入
ｃ）低域通過フィルタリングに起因する信号信頼率の損失
ｄ）麻酔薬、血液、分泌物等を含む排出物の処置
主流センサを利用して呼吸及び麻酔ガスを監視する方法により、特にガス及び流量、及び／又は圧力信号を結合する場合に、副流センサに関連する問題を解決する可能性がある。
【０００５】
赤外線吸収
赤外線吸収は、患者の呼気中の二酸化炭素、亜酸化窒素及びその他の麻酔薬等の気体を検出し監視するためにこれまで採用されてきた。赤外線吸収技術では、１つ以上の波長及び周知の強度を有する赤外線が呼気の流れに向けられる。このような放射線の波長は分析されるガスに基づいて選択され、各ガスは放射線の１つ以上の特定の波長を吸収する。呼気の流れを通過する放射線は典型的には減衰放射線と呼ばれ、その強度は測定され、流れに放射された周知の放射線の強度と比較される。このような強度の比較によって、各分析ガスにより吸収された各波長の放射線量に関する情報が得られ、これにより生体の呼気中におけるその気体の量（すなわち濃度或いは割合）に関する情報が得られる。
【０００６】
１９８９年８月２２日にノードル（Ｋｎｏｄｌｅ）等に特許が付与された米国特許第４，８５９，８５８号（以下、８５８号特許という）及び第４，８５９，８５９号（以下、８５９号特許という）と、１９９２年１０月６日にアペルソン（Ａｐｐｅｒｓｏｎ）等に特許が付与された米国特許第５，１５３，４３６号（以下、４３６号特許という）には、患者の呼気中における１個以上の特定の気体量を測定する赤外線吸収型センサを含む装置が開示されている。
【０００７】
８５８号特許、８５９号特許、及び４３６号特許等に開示されている赤外線ガスセンサ
は、典型的には赤外線を放射する供給源を含む。放射された赤外線は鏡により焦点が合わせられてビームとなる。ビームは分析されるガスの標本を通過して伝送される。ガスを通過した後、赤外線ビームはフィルタを通過する。対象である気体により吸収された周波数に対応する狭帯域の放射線を除き、フィルタは全ての放射線を反射する。このような放射線の狭帯域は検出器に伝送され、検出器に衝突した赤外線の強度の大きさに比例する大きさの電気出力信号が出力される。フィルタを通過する放射線の強度は対象であるガスの濃度に比例して減衰するので、検出器から出力される信号の強度は対象であるガスの濃度に反比例する。
【０００８】
患者の呼気中の１種類以上のガスの量を略同時に測定するように構成された赤外線型ガスセンサも周知である。このようなセンサの一例として１９９４年３月２２日にブレイグ（Ｂｒａｉｇ）等に特許が付与された米国特許第５，２９６，７０６号（以下、７０６号特許という）に開示されたものがあり、そのセンサは複数の不連続な通信路を有し、６以上の麻酔薬を個々に容易に検出する。バート（Ｂｕｒｔｅ）, Ｅ. Ｐ. 等による文献「麻酔装置における揮発性麻酔薬及び呼気の測定及び投薬のためのマイクロシステム」（ＭＥＭＳ９８会報 第１１回年次国際研究会 マイクロエレクトロメカニカルシステム 第５１０頁〜第５１４頁（１９９８年））（以下、バート文献という）に開示されていたものの中には、患者の呼気中において併用した麻酔薬の量を同時に測定するように構成された主流多重チャンネルセンサ装置がある。
【０００９】
赤外線型ガスセンサは典型的にはキュベットを採用し、鼻腔カニューラ或いは気管内挿入管及び機械式換気装置を介して患者の呼気を採取する。キュベットは呼気を特定の流路に送り、いずれもキュベットに取り外し可能に連結された赤外線エミッタ及び赤外線検出器の間に光路を形成する。
【００１０】
典型的なキュベットはポリマー或いは他の適当な材料により成形されており、監視される気体の流路となる通路を有する。光路は流通路の対向側面に沿って配置されているキュベットの側壁に設けられた窓を通り気体の流路と交差することにより、赤外線ビームはキュベットを通過する。
【００１１】
窓は一般的にサファイアから形成されている。サファイアは光学特性が好ましいからである。しかしながら、サファイアは比較的高価な材料である。その結果、キュベットは常時清浄及び殺菌がされて再利用される。キュベットの清浄及び殺菌には時間がかかり、且つ厄介である。また、特にキュベットが以前に伝染病及び・或いは感染症を患う患者を監視する際に利用されていた場合には、キュベットの再利用は重大な汚染の危険を引き起こす可能性がある。
【００１２】
サファイアの窓を多種のポリマーにより形成される窓に置き換えることにより、キュベットのコストを削減する努力が為されている。サファイアのキュベット窓をポリマーの窓に代えることにより生じる重大な問題の１つには、分析サンプルを通る精確な光路を形成し維持することがある。これはポリマー材料が寸法安定性に欠けており、窓の皺を除去することが不可能であり、更に窓を光路に沿った正確な位置に保持するシステムが欠如しているといった要因に帰する。
【００１３】
ポリプロピレンを含むポリマーから形成されるキュベット窓では、赤外線技術を利用することにより監視或いは測定されるエアウェイアダプタを流通する物質の種類を限定することになる。これは、ポリマーは典型的には炭化水素を含み、炭化水素は特定の物質の量を測定するために利用される赤外線及び他の可能な波長を有する放射線に対するポリマーの透過率を限定するおそれがある。
【００１４】
１９９７年１２月２１日にリッチ（Ｒｉｃｈ）に特許が付与された米国特許第５，６９３，９４４号（以下、９４４号特許という）には、キュベット、その利用方法、及びその製造方法が開示されている。９４４号特許に開示されたキュベットとその利用方法によれば、サファイア窓に代えてポリマーを使用する試みに際してこれまで遭遇してきた問題が解決される。９４４号特許は、２５μｍ〜１２５μｍの厚さを有する二軸延伸ポリプロピレン等の可鍛性を備えた単独重合体により窓を成形する技術を開示している。このような廉価なポリプロピレン材料を使用することにより、一度使用したら廃棄する使い捨てのキュベットを成形することができる。
【００１５】
ルミネセンス消光
ルミネセンス消光は気体中の酸素濃度を測定するために利用されてきた技術である。ルミネセンス消光技術を利用して酸素濃度を測定する際には、ルミネセンスを示す材料が励起されることによりルミネセンスが発生する。ルミネセンス材料を酸素を含む気体混合物に接触させると、ルミネセンス材料と接触する酸素の量（すなわち濃度或いは比率）或いは気体混合物中の酸素量に応じてルミネセンスが消光される。従って、ルミネセンス材料におけるルミネセンス量の減少率つまりルミネセンスの消光（即ち、ルミネセンス材料により放射された光量）は、気体混合物中の酸素量に対応する。
【００１６】
典型的には、ルミネセンス消光技術では、ルミネセンス化学的特性を有するルミネセンス材料に向けて供給源から励起放射線を放射する必要があり、ルミネセンス材料は測定される１種類以上のガス（例えば酸素、二酸化炭素、ハロタン等）により消光され、或いはその気体に対して比例する。励起放射線によりルミネセンス材料は励起させられ、励起放射線以外の異なる波長の電磁放射線を放射する。対象とされる１種類以上のガスの存在によりルミネセンス材料から放射される放射線量が消光され、或いは減少させられる。ルミネセンス材料から放射される放射線の量は検出器により測定され、１種類以上の消光気体が存在しない状態でルミネセンス材料から放射される放射線の量と比較されることにより、患者の呼気中に存在する１以上の感知消光気体の量が決定される。
【００１７】
ルミネセンス消光技術は診断技術を含む多様な用途に利用されてきた。主流酸素センサにルミネセンス消光を利用することはこれまでに開示されてきた。それにも拘らず、そのような主流センサはその他の気体監視技術を採用するように、或いは呼気量を測定するように構成されておらず、このようなルミネセンス消光型センサの機能性を大きく限定していた。
【００１８】
呼気量監視
集中治療環境における麻酔処理や、トレーニングプログラム及び医学テストの前及びその間に運動選手並びに他の個体の身体状況を監視する際には、呼気流量が測定されることにより、肺機能及び呼吸回路の結合性を評価する貴重な情報が提供される。重要な治療環境における要求を満たす流量計を形成するために、多様な技術が採用されてきた。これまで利用されてきた流量測定への取り組みには以下のものがある。
【００１９】
１）差圧：流通抵抗器を横切る圧力降下或いは差圧の測定
２）回転羽根：流路に配置された羽根の回転を計数
３）熱線風速計：線材の周囲を通過する気流による加熱線材の冷却を測定
４）超音波ドップラー法：超音波ビームが流通する気体を通過する際の周波数の変移を測定
５）渦の発生：気体が流路に配置された支柱を通過する時に発生する渦の数を計数
６）飛行時間：下流に配置されたセンサの上流に形成される音或いは熱の衝撃の到達時間を測定
上述の各方法には利点も欠点もあり、上記装置の殆どに対する優れた論考は、Ｗ．Ｊ．
サリバン（Ｓｕｌｌｉｖａｎ），Ｇ．Ｍ．ピータ（Ｐｅｔｅｒ），Ｐ．Ｌ．エンライト（Ｅｎｒｉｇｈｔ）医師著「呼気流量計：論理及び臨床応用」呼吸治療、１９８４年７月、Ｖｏｌ．２９−７ 第７３６頁〜４９頁、及びＣ．レーダ（Ｒａｄｅｒ）著 呼気流量計
心肺技術会議のカリフォルニア協会において発表されたパーキン・エルマー団体のレポート １９８２年１０月に記載されている。
【００２０】
現在のところ、呼気流量検出のために最も一般に利用されている装置は差圧流量計である。流れに対する規制部材或いは他の抵抗器を横切る流量と圧力降下との間の関係は、抵抗器の形状に依存する。これまで多様な抵抗器の構成が提案されてきた。これらの構成の多くにおける目的は、流量と差圧との直線関係を達成することである。
【００２１】
一般的に呼気流量計と呼ばれるその他の圧力流量計では、流量と差圧の間が直線関係となるように流通抵抗器は設計されている。この中にはフライシュ呼気流量計も含まれ、層流及び流量に対する直線応答性を確実に得るように、その抵抗器は多数の小管或いは精巧なスクリーンを有する。他の物質形状としては、流量に対して変化する開口部を有する流通抵抗器があり、低速流の時には抵抗が大きく、高速流の時には抵抗が小さくなるという効果が得られる。他の欠点の中で、フライシュ呼気流量計は湿度及び粘膜による動作障害の影響を受け易く、また、可変オリフィス流量計では材料疲労や製造変動が生じることがある。
【００２２】
最も知られている従来技術の差圧流量センサは、理想的なガス流入口状態以下になると欠乏状態に困窮し、更に実質的なダイナミックレンジにおいて有意義且つ正確に、繰り返し差圧を感知する能力に関して固有の構成上の問題を有する。このようなことは、流量センサが幼児の呼気流量などの低流量を確実且つ正確に測定する際に特に問題となる。
【００２３】
１９９５年１月１０日にコフォード（Ｋｏｆｏｅｄ）等に特許が付与された米国特許第５，３７９，６５０号（以下、６５０号特許という）によれば、管状ハウジング内に正反対に配向され且つ縦方向に延出する支柱を収容したセンサを備えた差圧流量センサによりこの問題の大部分を解決している。６５０号特許に開示されている流量センサの支柱は、縦方向に間隔があけられた圧力ポートを有する第１及び第２管腔を含み、圧力ポートは支柱の両端に形成されて軸方向に位置する切り込みに開口する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
過去数十年に亘る患者監視技術における発展によれば、発散ガス流量、酸素濃度、二酸化炭素濃度、及び亜酸化窒素や他の麻酔薬の濃度を種々組み合わせて同時に測定することにより、麻酔及び治療に関する決定を行う際に有用な情報が得られる。流量、気道圧力、二酸化炭素、及び酸素の測定値を組み合わせることにより、固体の代謝状態に関する二酸化炭素排出量及び酸素消費量を計算することができる。また、これらの測定値から吐出酸素或いは二酸化炭素濃度に対する吐出容量をグラフに表すことができ、肺の異なる隔室におけるガス交換に関する情報を得ることができる。
【００２５】
流量センサ及び赤外線二酸化炭素センサの両方を含む一体化アダプタは周知である一方、酸素測定値と呼気流量測定値或いは二酸化炭素或いは亜酸化窒素や他の麻酔薬の測定値を得るために現在では他の装置も必要とされている。呼気酸素信号、呼気流量信号、気道圧力信号、及び二酸化炭素、亜酸化窒素或いは麻酔薬の量を表す信号を組み合わせて同時に獲得するために必要とされる種々の装置では、主流構成において利用された多くの構成要素が全て必要になる。患者の気道においてはそのような多くのセンサの積み重ねは取り扱いが困難であり、望ましくない容量（デッドスペース）を加えることになり、且つ呼吸回路に対する障害物となる。
【００２６】
ルミネセンス消光センサと赤外線ガスセンサ及び呼気流量センサの一方或いは両方とを構成内において結合することにより、使用し易く且つ位相のずれや結合による内部デッドスペースを最小にしたエアウェイアダプタが所望されている。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明は、個体の呼気中における酸素、二酸化炭素、亜酸化窒素及び麻酔薬等の通常の呼気を含む物質の量を、個体により吸入及び吐出される他の物質と共に即時に呼吸毎に監視する一体化エアウェイアダプタに関する。本発明のエアウェイアダプタは小型のアダプタであり、少なくとも２個の機能を単一のユニットに統合して、臨床上にある患者を監視する際に必要な要求を満たすものである。エアウェイアダプタは異なる種類の物質検出要素の結合物、或いは１以上の物質検出要素と呼気流検出要素の結合物である。
【００２８】
本発明の教示を具体化した一体化エアウェイアダプタの酸素検知部は一定量のルミネセンス材料を有する。ルミネセンス材料のルミネセンスは酸素と接触すると消光されるものであり、酸素は呼気がエアウェイアダプタを通り運ばれる流通路と連通するように配置されることにより呼気と接触させられる。酸素検知部のルミネセンス材料は、エアウェイアダプタの取り外し、移動可能な部分により保持されており、エアウェイアダプタを再利用することができる。励起放射線源はエアウェイアダプタと結合するように構成されており、放射線をエアウェイアダプタの窓を通してルミネセンス材料に向けることにより、ルミネセンス材料を励起してルミネセンスを発生させ、或いは放射線を放射させる。励起ルミネセンス材料から放射される放射線の量は検出器により測定される。検出器はエアウェイアダプタに組み付けられるように構成されており、エアウェイアダプタの窓を通して放射された放射線を検出する。
【００２９】
一体化エアウェイアダプタはまた、流量センサを含む。流量センサとしては２個の圧力ポートを有する呼気流計が好適であり、呼気流計の開口から差圧を発生させるように構成される。圧力ポートの１個は気道圧力を監視する。代わりに、流量センサは２個以上のポートを有し、少なくとも１個のポートにより気道圧力を測定する。呼気流量センサは、多量のシステム容量或いは本発明の一体化エアウェイアダプタを通る呼気流に対する過大な抵抗を加えることなく、多様なガス流入口状態を収容することが可能である。本発明の呼気流量センサは、圧力ポート或いはセンサの監視システムへの液体の導入を抑制するような形状とされている。
【００３０】
流量センサは、非線形差圧信号を出力する流入抵抗部材（支柱或いはガス濃度監視部）を含む。極端な高流量及び低流量において適切な精度を得るために、高解像度（例えば１８ビット或いは２０ビット）のアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器が利用される。このような非常に高い解像度を有するＡ／Ｄ変換器を利用することにより、デジタルプロセッサは索引テーブルを特徴とするセンサを利用して、測定された差圧から流量を演算することができる。このような技術によれば、低解像度のＡ／Ｄコンバータ（例えば１２ビットＡ／Ｄコンバータ）を使用する場合に必要とされる可変或いは複合利得増幅器や可変オフセット回路を必要としない。
【００３１】
代わりに或いは流量センサに加えて、本発明の教示を具体化した一体化エアウェイアダプタは、個体の呼気中における二酸化炭素、亜酸化窒素、或いは麻酔薬の量を測定するガスセンサを含む。例えば、エアウェイアダプタは赤外線吸収技術を採用したガスセンサを含む。このようなガスセンサは略同軸線上にある一対の対向する窓を備えた室を含み、窓の側面にはエアウェイアダプタを貫通する流通路が配置される。窓は電磁スペクトラムの少なくとも中間赤外線部分の放射線に対して高い透過率を有するのが好ましい。赤外線ガスセンサの精度を得るためには、窓に利用される材料は窓に衝突した赤外線の利用部分を
透過させるものでなければならない。従って、窓の材料は適切な光学特性を有するものでなければならない。窓の材料として好適なものにはサファイア及び二軸延伸ポリプロピレンが含まれるが、それらに限定されるべきではない。窓が略同軸線上に配置されることにより、赤外線ビームは赤外線源から室及びその室を流通するガスを横切り、赤外線検出器まで移動する。代わりに、エアウェイアダプタは単一の窓及び鏡や反射被覆膜などの反射部材を含む。これらの部材により赤外線は室に向けられてその室を横切り、且つ赤外線は反射されて再度室を横切った後に室外に出されて赤外線検出器に到達する。検出器からの信号により、室を流通する二酸化炭素、亜酸化窒素、及び麻酔薬等の呼気中に存在する１種類以上のガスの量（即ち濃度或いは率）を決定する。
【００３２】
一体化エアウェイアダプタは再利用可能或いは使い捨てとされる。エアウェイアダプタが使い捨て可能に構成される場合には、赤外線吸収窓及びルミネセンス消光を検出する窓は安価な材料により形成される。エアウェイアダプタが再利用可能に構成される場合には、赤外線ガスセンサの窓はエアウェイアダプタの他の部分から取り外し可能とされており、使い捨てではない窓は消毒及び殺菌される。代わりに、窓は消毒及び殺菌される間、エアウェイアダプタに取り付けられたままにされる。ルミネセンス材料が一方或いは両方の窓の一部分に保持される場合には、窓が消毒される間、ルミネセンス材料は窓から取り外され、その後に戻される。或いは、ルミネセンス材料が消毒及び殺菌工程に耐え得るならば、ルミネセンス材料はこれらの工程が実施される間、窓に保持されたままにされる。
【００３３】
本発明のエアウェイアダプタを製造する際には射出成形工程が利用される。射出成形工程を経て得られる製品の一貫性により交換度が高くなり、組み立て或いは使い捨てアダプタの交換の際に補正工程を実施する必要がなくなる。
【００３４】
加えて、一体化エアウェイアダプタは特定の器具接続方法を実施することにより、外部要素（例えば赤外線エミッタ及び検出器、ルミネセンス消光源及び検出器等）をエアウェイアダプタに適切に組み付け、同時にエアウェイアダプタを呼気気道に適切に組み付ける。例えば、エアウェイアダプタは色調、光学符号、或いは他の適切な種類の符号を含むことにより精確に組み付けられ、或いは不適切に組み付けられないように構成されるが、これらは本発明の範囲を限定するものではない。
【００３５】
本発明のその他の特徴及び効果は、本技術分野に属する通常の知識を有する者であれば、詳細な記述、付帯図面及び添付された請求の範囲を考慮することにより明白である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
図１〜図５は本発明の教示を具体化したエアウェイアダプタ２０の一例を示す。エアウェイアダプタ２０は単一の射出成形されたプラスチック部材であることが好ましく、これにより製造コストを廉価にすると共に、センサを一回使用した後に廃棄することができる。エアウェイアダプタ２０は、赤外線エミッタ２５２、赤外線検出器２５４、ルミネセンス励起放射線源２５６及びルミネセンス検出器２５８（図６）を有する独立したトランスデューサハウジング２２を備える。しかしながら、この構成は必要条件ではない。図示するように、エアウェイアダプタ２０は、第１管状部２４及び第２管状部２６の間においてそれら管状部２４、２６と同一軸線上に略直方体の中央部３２を有し、エアウェイアダプタ２０を貫通するように延出する流通路３４を備える。
【００３７】
図示されたエアウェイアダプタ２０は患者の気道と連通する呼吸回路に接続されるように構成される。エアウェイアダプタ２０は生体の換気装置と機械式換気装置の管との間に接続される。例えば、エアウェイアダプタ２０の第１管状部２４は生体の気管内に挿入される気管内挿入管に接続されており、エアウェイアダプタ２０の第２管状部２６は機械式換気装置の管に取り付けられる。代わりに、エアウェイアダプタ２０は呼吸マスクや気管
内挿入管よりも非侵襲的なその他の装置に接続される。エアウェイアダプタ２０は機械式換気装置に接続される必要はなく、呼気の供給源（例えば酸素供給源）に接続されてもよいし、或いは患者の周囲の空気と直接連通してもよい。図示されているように、第１及び第２管状部２４、２６は直径が可変であるとともに略円形断面を有するボアを備えており、管状部２４、２６の間にはガス濃度監視部２８が配置されている。第２管状部２６は呼気流監視装置３０を収容している。
【００３８】
ガス濃度監視部２８はガス感知部２３０を含み、ガス感知部２３０はルミネセンス消光技術を利用して、エアウェイアダプタ２０を流通する酸素或いはその他のガスの部分的な圧力或いは量を測定する。図１、図２Ａ、図４及び図５に示すように、ガスセンサ２３０とも称されるガス感知部２３０は、エアウェイアダプタ２０を貫通する流通路３４に置かれる一定量のルミネセンス材料２３２を含む。ガス感知部２３０は窓２３４も含み、図１、図２Ａ及び図４に示すように、窓２３４は一種類のルミネセンス材料２３２或いは複数種類を組み合わせたルミネセンス材料２３２を１励起波長以上の放射線を用いて励起すると共に、ルミネセンス材料２３２から放射された放射線の１波長以上の強度を測定する。窓２３４はルミネセンス材料２３２を励起する励起放射線の波長に対して、またルミネセンス材料２３２から放射された放射線の波長に対して高透過率を有することが好ましい。
【００３９】
特に図４及び図５に示すように、ルミネセンス材料２３２は流通路３４の表面上に配置され、或いは流通路３４の表面全体を構成する薄膜２３６、即ち基材により運搬されるのが好ましい。代わりに、ルミネセンス材料２３２を運搬する薄膜２３６が流通路３４と連通するエアウェイアダプタ２０の他の部分に配置されてもよい。
【００４０】
ルミネセンス材料２３２は薄膜２３６に形成された通路或いは開口を通り散布される。薄膜２３６を通過する通路及び開口は約０．１μｍ〜１０μｍの直径或いは幅を有する。なぜなら、このような寸法の薄膜を通過する分子酸素の拡散定数は、ルミネセンス消光応答時間の継続時間を充分に短くするので、呼吸毎を基礎とする、或いは即時のルミネセンス消光率を測定することができる。換言すれば、このような薄膜２３６の寸法は、酸素及び他のルミネセンス消光材料が薄膜２３６を流通或いは通過する略瞬時に、ルミネセンス材料２３２をそれらの物質と接触させることができる。
【００４１】
エアウェイアダプタ２０が再利用可能であれば、薄膜２３６はエアウェイアダプタ２０の残り部分から取り外すことができる。これにより薄膜２３６をルミネセンス材料２３２を運搬する新しい薄膜２３６に取り替えることができ、従って、その後にエアウェイアダプタ２０を使用する際に酸素或いはその他の気体の濃度を正確に決定することができる。代わりに、ルミネセンス材料２３２がエアウェイアダプタ２０を対象とする洗浄及び殺菌工程に耐えることができるならば、薄膜２３６は取り外せないようにエアウェイアダプタ２０に固定されて、洗浄及び殺菌された後に再利用される。
【００４２】
ポルフィリンはルミネセンス材料２３２として利用される材料の一例である。ポルフィリンは金属原子を含み得る安定した有機環状構造である。金属原子がプラチナ或いはパラジウムである場合は、燐光衰退時間は約１０μｓ〜約１０００μｓの範囲内にある。ポルフィリンはまた分子酸素に対して感応する。ポルフィリンがルミネセンス材料２３２として利用される際には、繰り返しの利用に際して略全部の光刺激性を保持するのが好ましい。換言すれば、ポルフィリンは光安定性を有するのが好ましい。メソテトラフェニルポルフィン等の蛍光性ポルフィリンは特に光安定性を有する。酸素を検出するルミネセンス材料２３２として利用される種々のポルフィリンとしては、プラチナメソテトラ（ペンタフルオロ）フェニルポルフィン、プラチナメソテトラフェニルポルフィン、パラジウムメソテトラ（ペンタフルオロ）フェニルポルフィン、及びパラジウムメソテトラフェニルポルフィンを含むが、これらに限定されるべきではない。当然のことながら、酸素、二酸化炭
素或いはその他の分析される物質（例えば気体、液体、或いは蒸気）と接触すると消光される他種類の周知のルミネセンス材料もまた、本発明の教示を具体化したエアウェイアダプタに利用することができる。
【００４３】
薄膜２３６はルミネセンス材料２３２と適合性を有する材料により形成されるのが好ましい。更に、薄膜２３６の材料は呼気に対して適合性を有するとともに、患者に対して、好ましくは環境に対しても毒性を有していないものがよい。
【００４４】
薄膜２３６を形成する材料としては、多孔性ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ），ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリスチレン、ポリメタクリレートポリマー、及びアクリルコポリマーを含むが、これらに限定されるべきではない。特に、ミシガン州のアン アーバー・ポール ゲルマン サイエンス（Ｐａｌｌ Ｇｅｌｍａｎ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ ｏｆ Ａｎｎ Ａｒｂｏｒ）及びニュージャージー州クリフトンのホワットマン社（Ｗｈａｔｍａｎ，Ｉｎｃ．ｏｆ Ｃｌｉｆｔｏｎ）から入手可能な微小孔性ポリカーボネート濾過薄膜（軌跡エッチングが施された微小孔性ポリカーボネート濾過薄膜であり厚さ約１０μｍ及び孔寸法約０．４μｍ）は、薄膜２３６として有用性を有する。
【００４５】
上述したように、薄膜２３６は酸素を含む呼気に対して透過性を有することが好ましい。呼気が薄膜２３６に侵入、そして貫通すると、酸素を含む呼気は薄膜２３６により保持されたルミネセンス材料２３２と接触する。その後、ルミネセンス材料２３２のルミネセンス或いはルミネセンス材料２３２から放射される放射線の強度は、呼気中の酸素量或いは他のルミネセンス消光ガスの量に応じて消光される。薄膜２３６の呼気に対する透過性は、呼気と接触するルミネセンス材料２３２の粒子数に影響を及ぼし、従って、ルミネセンス材料２３２が酸素及び薄膜２３６を流通する呼気中に存在する他のルミネセンス消光ガスと接触した際に発生するルミネセンス消光量にも影響を及ぼす。
【００４６】
ルミネセンス材料２３２は周知の工程を経て薄膜２３６に適用される。一例として、溶剤によりルミネセンス材料２３２を薄膜２３６表面及びその開口内に取り込むことができるが、このような構成により本発明の範囲は限定されない。溶剤は薄膜２３６の材料を実質的に溶かさないことが好ましい。しかしながら、薄膜２３６及びその開口が膨張してルミネセンス材料２３２を開口内に取り込むことができるように、溶剤は薄膜２３６材料と相互に作用する。ルミネセンス材料２３２を薄膜２３６に適用するために利用される溶剤の一例として、ヘキサン、石油エタン、トルエン、テトラヒドロフラン、塩化メチレン、トリクロロエチレン、キシレン、ジオクサン、イソプロピルアルコール及びブタノール、並びにそれらの中の混合物が挙げられるが、これらに限定されるべきではない。当然のことながら、特定の溶剤の利用はルミネセンス材料２３２及び薄膜２３６材料の両者との適合性に基づく。一度ルミネセンス材料２３２が薄膜２３６に適用されると、溶剤は蒸発或いは薄膜２３６から除去されて、ルミネセンス材料２３２は薄膜２３６表面及びその開口内に残される。
【００４７】
代わりに、図６に示すように、ルミネセンス材料２３２は２個の薄膜２３６の間で挟持される。ルミネセンス材料２３２を著しく分解することがない溶剤により、薄膜２３６の材料が溶解させられ、薄膜２３６は相互に結合させられて単独の複合薄膜２４０を形成するが、薄膜２３６の構造は実質的に変化しない。ルミネセンス材料２３２は薄膜２３６の間に残留し、少なくとも部分的に薄膜２３６を透過する。薄膜２３６はその間にルミネセンス材料２３２を捕捉するので、単独の薄膜２３６により封じ込められるルミネセンス材料２３２の濃度に比較して、濃度が増加したルミネセンス材料２３２が複合薄膜２４０に取り込まれる。
【００４８】
図４に示すように、センサ２３０は薄膜２３６上に保護層２４２を有する。保護層２４
２は例えば薄膜２３６を形成するポリマーと同種類のポリマーにより形成され、或いは薄膜２３６を形成するポリマーと異なる種類のポリマーにより形成される。保護層２４２により個体の呼気中のガスとルミネセンス材料２３２との接触が実質的に妨げられることはない。保護層２４２はまた、薄膜２３６の光吸収特性、薄膜２３６の光伝達特性、薄膜２３６の種々のガスに対する透過性等、薄膜２３６の種々の特性を改良或いは調整する。保護層２４２を薄膜２３６の特性を調整するために利用する一例として、より透過性の低い材料により形成された保護層２４２を薄膜２３６に適用することにより、薄膜２３６の酸素或いは他の呼気に対する透過性を低下させる技術が挙げられる。
【００４９】
周知の処理過程を経て保護層２４２は薄膜２３６に適用される。例えば、溶解ポリマーが薄膜２３６に適用されることにより、保護層２４２が形成される。代わりに、周知の手段を利用して成形保護層２４２が薄膜２３６に接着させられ、被覆された薄膜２３６は所望する特性を保持する。
【００５０】
ガスセンサ２３０を利用するに際して、薄膜２３６は熱コンデンサ２４４等の周知の熱源上に配置されるのが好ましい。熱コンデンサ２４４はヒータ要素２４６（図６）と連通しており、ヒータ要素２４６は熱コンデンサ２４４を所望する略一定の温度となるように加熱する。熱コンデンサ２４４は薄膜２３６と接触すると、薄膜２３６を略一定の温度となるように加熱する。従って、熱コンデンサ２４４によって、酸素或いはルミネセンス材料２３２を流通する他の物質により生じるルミネセンス消光は、薄膜２３６の温度変化、或いは薄膜２３６上にあるルミネセンス材料の温度変化の影響を受けることがない。
【００５１】
熱コンデンサ２４４及びヒータ要素２４６を相互に連通させる方法の一例として、トランスデューサハウジング２２（図６）に浮遊熱伝導ヒータ要素２４６を設ける方法がある。トランスデューサハウジング２２をエアウェイアダプタ２０と連結させると、ヒータ要素２４６及び熱コンデンサ２４４が相互に接触して、ヒータ要素２４６から熱コンデンサ２４４に充分な熱が伝導される。
【００５２】
図６に示すように、トランスデューサハウジング２２は少なくとも部分的に放射線源２５６を収容し、放射線源２５６はルミネセンス材料２３２を励起してルミネセンスを発生させる１波長以上の電磁励起放射線を放射する。例えば、放射線源２５６は可視光線の形で励起放射線を発生させる光放射ダイオード（ＬＥＤ）により構成される。放射線源２５６は、ルミネセンス材料２３２を励起して所望する強度の放射線を放射させる波長の励起放射線を放射するのが好ましい。放射線源２５６から放射された励起放射線はレンズ２５７を通過して焦点が合わせられ、レンズ２５７は焦点が合わせられた励起放射線をルミネセンス材料２３２に向ける。
【００５３】
トランスデューサハウジング２２はまた、ルミネセンス材料２３２から放射された放射線を受光するように配置され、且つその放射された放射線の強度を測定する検出器２５８の少なくとも一部を収容する。従って、検出器２５８は窓２３４に向けて、且つルミネセンス材料２３２に向けて配置される。ルミネセンス材料２３２と検出器２５８との間にフィルタ２５９を配置することにより、ルミネセンス材料２３２から放射された電磁放射線の波長以外の波長がルミネセンスや検出器２５８により得られるルミネセンス消光測定値と干渉しないようにするのが好ましい。本発明において利用されるルミネセンス消光型センサの他の特徴や効果は、２００１年１２月４日にラブダ（Ｌａｂｕｄａ）等に特許が付与され、本発明と同一の譲渡人に譲渡された米国特許第６，３２５，９７８号に開示されている。
【００５４】
エアウェイアダプタ２０のガス濃度監視部２８にはトランスデューサハウジング２２の台座部が形成される。一体型Ｕ字形状ケーシング部材３６はトランスデューサハウジング
２２をエアウェイアダプタ２０に図１の矢印３８に示す横方向に確実に配置する。矢印３８はまた、トランスデューサハウジング２２が移動させられてエアウェイアダプタ２０に取り外し可能に組み付けられる方向を示す。一実施形態では、８５８号特許及び８５９号特許に開示されているように、トランスデューサハウジング２２はエアウェイアダプタ２０の所定位置に取り付けられ、エアウェイアダプタ２０とトランスデューサハウジング２２を組み付け、或いはトランスデューサハウジング２２をエアウェイアダプタ２０から取り外す際には工具を必要としない。
【００５５】
中央部３２は第１及び第２同軸窓４０、４２を備えた赤外線センサ部３３を含む（図４には窓４２のみが示されている）。窓４０、４２は電磁スペクトラムの少なくとも中間赤外線部の中の放射線に対して高い透過性を有するのが好ましい。第１窓４０及び第２窓４２は略同一軸線上にあるので、赤外線ビームはトランスデューサハウジング２２の一方の脚部２２ａに設けられた赤外線エミッタ２５２から、エアウェイアダプタ２０及びエアウェイアダプタ２０の流通路３４を流れる１種類以上のガスを横方向に通過して、トランスデューサハウジング２２の対向する略平行な脚部２２ｂに設けられた赤外線検出部２５４まで移動する。
【００５６】
赤外線吸収測定値を得るためのキュベット窓４０、４２は典型的にはサファイアから構成されてきた。サファイアは好適な光学特性や安定性、並びに破損、こすり傷及びその他の損傷に対する耐性を有するからである。代わりに、キュベット窓を適当なポリマーから構成すると、キュベットの価格が減少して、キュベットを一回使用した後に廃棄することができる。ガス濃度監視装置の赤外線吸収部の精度を得るためには、ポリマーが衝突した赤外線の有用部分を伝達することが重要である。従って、窓の材料は所望する物質を測定するために適当な光学特性を有する必要がある。患者の呼気中に存在する二酸化炭素の量を測定するために必要な特性を提示する窓の材料の一例としては二軸延伸ポリプロピレンがある。患者の呼気中にある特定の物質の圧力或いは量を検出するために利用される放射線の特定波長に対して、その他の材料もその透過性に応じて利用することができる。
【００５７】
図１及び図６に示すように、トランスデューサハウジング２２は、１以上の基準信号及びエアウェイアダプタ２０を流通する呼気或いは麻酔ガスに対応した濃度に関する１以上の信号を出力するように構成された電気要素を保持する。トランスデューサハウジング２２の赤外線エミッタ２５２は１波長以上の赤外線をエアウェイアダプタ２０の窓４０を通過させて中央部３２に向け、中央部３２内にある呼気のサンプルを通過させ、窓４２を通して中央部３２から取り出す。トランスデューサハウジング２２がエアウェイアダプタ２０に組み付けられた時に窓４２の近くに配置される赤外線検出器２５４は、窓４２を通してエアウェイアダプタ２０の中央部３２から出された赤外線信号を受信する。
【００５８】
赤外線検出器２５４は個体の呼気中の二酸化炭素、亜酸化窒素或いは麻酔薬の量を即時に監視することが好ましく、その内部形状や構成は米国特許第５，６１６，９２３号（以下、９２３号特許という）に詳述されている。８５８号特許、８５９号特許及び４３６号特許等に開示されている赤外線二酸化炭素監視装置は、他の二酸化炭素検出装置と同様に、トランスデューサハウジング２２内において利用することができる。１個以上の赤外線センサに加えて、赤外線検出器２５４は、基準センサ、光学素子（例えばレンズ、フィルタ、鏡、ビームスプリッタ等）、クーラ等他の構成部品の結合物を含む。
【００５９】
赤外線検出器２５４により検出された赤外線信号は比率で表されて、エアウェイアダプタ２０を流通する二酸化炭素、亜酸化窒素、或いは麻酔薬の量を正確且つ動的に表す信号が出力される。
【００６０】
図７はエアウェイアダプタ２０’’及び共に組み付けられる相補的なトランスデューサ
ハウジング２２’’の別の実施形態を示す。
エアウェイアダプタ２０’’はその上部を貫通するように形成された窓２３４を含む。窓２３４は流通路３４内において窓２３４の付近に配置された薄膜２３６上のルミネセンス材料２３２を励起するために利用される放射線の波長に対して透過的である（すなわち透過率が高い）。加えて、窓２３４はルミネセンス材料２３２から放射されて、個体の呼気中或いは他のガス混合物中にある分析物質の量に対応して分析物質により消光される放射線の１波長以上に対して透過的である。
【００６１】
また、エアウェイアダプタ２０’’は流通路３４の対向側面に配置される窓４０、４２を含む。窓４０、４２によって、１以上の特定の赤外線波長の放射線は流通路３４を横切り、個体の呼気が流通路３４の窓４０、４２の間を通過する際に、個体の呼気中に存在する二酸化炭素、亜酸化窒素、或いは他の麻酔薬等の１以上の物質の量が測定される。従って、窓４０、４２は個体の呼気中に存在する１以上の物質の量を測定する際に好適に利用される赤外線波長に対して実質的に透過的な（即ち透過率が高い）物質により形成されること好ましい。
【００６２】
トランスデューサハウジング２２’’は放射線源２５６の少なくとも一部を収容し、放射線源２５６はルミネセンス材料２３２を励起してルミネセンスを発生させる放射線の１以上の波長を窓２３４を介してルミネセンス材料２３２に向ける。放射線源２５６は放射線を適当な位置に向けるとともに、放射線源２５６から放射された放射線の１以上の不要な波長をフィルタにかける光学素子（例えばフィルタ、レンズ、ビームスプリッタ等）を含む。加えて、トランスデューサハウジング２２’’はルミネセンス検出器２５８をそれと関連する幾つかの光学素子（例えばフィルタ、レンズ、ビームスプリッタ等）と共に保持し、ルミネセンス材料２３２により放射され、ルミネセンス材料２３２が対象物質と接触することにより対象物質との接触量に対応して消光された放射線の少なくとも１波長以上を受光し検出する。
【００６３】
赤外線エミッタ２５２及び赤外線検出器２５４は、トランスデューサハウジング２２’’の対向する脚部２２ａ’’、２２ｂ’’にそれぞれ配置される。赤外線エミッタ２５２はトランスデューサハウジング２２’’内において、トランスデューサハウジング２２’’がエアウェイアダプタ２０’’と組み付けられた際に、放射線の１赤外線波長以上が窓４０から流通路３４を横切り窓４２を通過するように向きが合わせられている。赤外線検出器２５４は、トランスデューサハウジング２２’’がエアウェイアダプタ２０’’と組み付けられた際に窓４２の付近に配置され、放射線源２５６から放射され、窓４２を通りエアウェイアダプタ２０’’から取り出された放射線の１赤外線波長以上を受光及び検出するように向きが合わせられている。
【００６４】
代わりに、或いはここで開示されているその他のエアウェイアダプタの特徴に加えて、図８に示すように、本発明の教示を具体化したエアウェイアダプタ２０’’’は、個体の呼気中に存在する二酸化炭素、亜酸化窒素、或いは他の麻酔薬等の物質の量を測定するために赤外線エミッタ２５２及び赤外線検出器２５４が利用する単独の窓４０を含む。エアウェイアダプタ２０’’’の窓４０は流通路３４の一方側に配置されており、放射線の１赤外線波長以上を流通路３４に導入させる。一方、光学素子４１は放射線の赤外線波長が流通路３４を戻るように横切り窓４０を通過するように反射或いは向きを変更するものであり、窓４０から少なくとも部分的に流通路３４を横切るように配置される。
【００６５】
窓４０は個体の呼気中に存在する１以上の物質の量を測定する際に好適に利用される赤外線波長に対して略透過的な（即ち、透過率が高い）物質から構成される。
光学素子４１は１個以上の鏡或いは反射被覆物をその他の周知の光学部品（例えばレンズ、フィルタ等）と共に含み、トランスデューサハウジング２２’’’内において赤外線
エミッタ２５２から発生させられ且つエアウェイアダプタ２０’’’の流通路３４に導入された放射線ビームは、流通路３４を戻るように横切り、窓４０を通り、トランスデューサハウジング２２’’’により保持され且つ赤外線エミッタ２５２の近くに配置された赤外線検出器２５４まで向けられる。
【００６６】
上述した実施形態と同様に、エアウェイアダプタ２０’’’は、赤外線エミッタ２５２及び赤外線検出器２５４を保持したトランスデューサハウジング２２’’’を組み付けるように構成される。トランスデューサハウジング２２’’とエアウェイアダプタ２０’’’とを組み付ける際には、赤外線エミッタ２５２は放射線の赤外線波長を窓４０から少なくとも流通路３４を部分的に横切り光学素子４１に向けて放射するように向きが決められる。同様に、エアウェイアダプタ２０’’’とトランスデューサハウジング２２’’’とを組み付ける際には、赤外線検出器２５４は光学素子４１により向きが変更され且つ窓４０から取り出された放射線の赤外線波長を受光するように向きが決められる。
【００６７】
１赤外線波長以上の放射線が窓４０付近の流通路３４の少なくとも一部を通過し、且つ流通路３４のその部分を通過する個体の呼気を通る時、各赤外線波長は個体の呼気中に存在する対応物質の量に対応して減衰或いは強度が減少する。
【００６８】
図９〜図１２は本発明の教示を具体化したエアウェイアダプタの他の実施形態を示す。図９〜図１２に示すように、本発明のエアウェイアダプタ１２０は赤外線測定値及びルミネセンス消光測定値の両方を得ることが可能な一対の窓１４０、１４２を含む。
【００６９】
窓１４０はルミネセンス材料２３２を励起してルミネセンスを発生させる放射線の少なくとも１波長に対して略透過的である（即ち透過率が高い）。また、窓１４０は流通路３４の窓１４０、１４２の間を通過する呼気或いはガス混合物に存在する１以上の物質の量を測定する際に利用される放射線の１赤外線波長以上に対して略透過的である。
【００７０】
窓１４２は窓１４０が略透過的な放射線の１赤外線波長以上に対して略透過的である。窓１４２はまた、ルミネセンス材料２３２により放射された放射線の少なくとも１波長に対して略透過的であり、その放射線の強度は流通路３４内において測定される呼気中の物質の量に対応して減少する。
【００７１】
放射線が窓１４０の一部分を通過する間、ルミネセンス部材２３２を保持した薄膜２３６は窓１４２の一部分付近に配置される。図９及び図１０に示すように、薄膜２３６は半円形状を有する。図１１及び図１２は環状形状を有して窓１４２の外縁付近に配置された薄膜２３６を示す。その他の形状を有し、且つ窓１４２の異なる部分を被覆する薄膜２３６もまた、本発明の範囲に含まれるものである。
【００７２】
エアウェイアダプタ１２０と相補的に形成されたトランスデューサハウジング１２２は脚部１２２ａ、１２２ｂを含み、その一方（第１脚部１２２ａ）は窓１４０付近に配置されており、他方（第２脚部１２２ｂ）は窓１４２付近に配置される。
【００７３】
トランスデューサハウジング１２２の第１脚部１２２ａは赤外線エミッタ２５２及びルミネセンス材料２３２を励起する放射線の少なくとも１波長を放射する放射線源２５６を保持する。赤外線エミッタ２５２及び放射線源２５６はいずれも、それぞれの放射線の波長を窓１４０内へ放射し、流通路３４を通過させる。赤外線エミッタ２５２はまた、放射された放射線が窓１４２の（薄膜２３６により）妨げられていない部分を通過するように向きが決められる一方、放射線源２５６は放射された放射線が薄膜２３６に向けられるように向きが決められることにより、薄膜２３６により保持されたルミネセンス材料２３２が励起されてルミネセンスが発生させられる。
【００７４】
代わりに、部分圧力、或いはエアウェイアダプタ１２０を流通する呼気或いは他のガス中に存在する二酸化炭素又は他の１以上の物質の量を検出するために利用される赤外線の１波長以上に対して、薄膜２３６およびその上のルミネセンス材料２３２が略透過的であるならば、薄膜２３６により窓１４２を実質的に被覆することが可能である。
【００７５】
トランスデューサハウジング１２２の第２脚部１２２ｂは赤外線検出器２５４及びルミネセンス検出器２５８を保持する。赤外線検出器２５４は窓１４２を介してエアウェイアダプタ１２０を励起する放射線の１赤外線波長以上を受光し、検出する。ルミネセンス検出器２５８は、ルミネセンス材料２３２から放射され且つルミネセンス材料２３２が接触する呼気中の監視物質の量に対応して消光或いは強度が減少させられる放射線の１波長以上を受光し且つ検出するように向きが決められる。
【００７６】
図９及び図１１に示す実施形態に代えて、放射線源２５６はトランスデューサハウジング１２２の第２脚部１２２ｂ内に位置させられ、且つルミネセンス材料２３２を載置した薄膜２３６付近の窓１４２の一部分に放射線を向けるように配置される。その代わりに、ルミネセンス検出器２５８及び放射線源２５６の一方或いは両方がトランスデューサハウジング１２２の第１脚部１２２ｂに保持される。
【００７７】
図１３及び図１４は本発明の教示を具体化したエアウェイアダプタ２０’の他の実施形態を示す。エアウェイアダプタ２０’は単一の窓４０’を含み、その窓４０’を介して個体の呼気中の酸素、二酸化炭素、及び麻酔薬の量の測定値を得る。図示するように、ルミネセンス材料２３２を保持する薄膜２３６’は流通路３４’内において窓４０’の一部分に配置される。薄膜２３６’は環状形状を有して窓４０’の端縁を被覆するように図示されているが、他の形状を有する薄膜を備えたエアウェイアダプタも本発明の範囲に含まれる。更に、ルミネセンス材料２３２を保持する薄膜は窓４０’上に配置する必要はなく、流通路３４’内の他の場所や流通路３４’と流通する一定の位置に配置してもよい。
【００７８】
エアウェイアダプタ２０’はまた１個以上の鏡４１’を含み、鏡４１’は窓４０’を介して個体の呼気中の酸素、二酸化炭素、或いは麻酔薬の１個以上の量を測定するように配置される。図示するように、エアウェイアダプタ２０’は１個の鏡４１’を含み、鏡４１’は個体の呼気中の二酸化炭素及び・或いは麻酔薬の量を示す測定値を収集する。一例として、鏡４１’は流通路３４内に形成或いは配置されており、窓４０’を介して流通路３４内に導入され且つ流通路３４を亘る距離の少なくとも一部分を横切る放射線を、窓４０’を介して戻すように反射させる。当然のことながら、鏡４１’は実際には１グループの鏡、他の光学部材（例えばフィルタ、レンズ等）、或いは特定波長の放射線を適切な位置に向ける周知の種類により構成される。
【００７９】
図１４に示すように、エアウェイアダプタ２０’と組み付けられるトランスデューサハウジング２２’は放射線源２５６及び対応するルミネセンス検出器２５８を含む。放射線源２５６はルミネセンス材料２３２を励起する電磁放射線の少なくとも１波長を放射する。放射線源２５６は励起放射線の１波長以上を窓４０’を通してルミネセンス材料２３２まで導入するように配置される。ルミネセンス材料２３２から放射された放射線の少なくとも一部は、その後にルミネセンス検出器２５８により受光される。ルミネセンス検出器２５８はルミネセンス材料２３２から放射され、且つ流通路３４を通る呼気或いは他のガス混合物に存在する酸素の量を示す放射線の少なくとも１波長を検出する。
【００８０】
図１４に示すように、トランスデューサハウジング２２’は赤外線エミッタ２５２及び赤外線検出器２５４を保持する。赤外線エミッタ２５２は流通路３４’内の呼気或いは他のガスに存在する二酸化炭素、麻酔薬、又は他のガスや蒸気物質の量を検出する際に利用
される放射線の１波長以上を放射する。図示するように、赤外線エミッタ２５２は放射線の１波長以上を窓４０’に向け、流通路３４’を少なくとも部分的に通過させて鏡４１’に到達させるように配置される。その後、鏡４１’は放射線の１波長以上を窓４０’の位置に向けて戻し、そこで放射線は赤外線検出器２５４により受光或いは感知される。
【００８１】
当然のことながら、１個以上のレンズが放射線源２５６’及び・又はルミネセンス検出器２５８’と結合されて、放射線源２５６’から放射或いはルミネセンス検出器２５８’により受光された放射線の焦点を集めてもよい。同様に、１個以上のフィルタが放射線源２５６’と結合されて、ルミネセンス材料２３２が放射される放射線の波長を限定してもよい。また、１個以上のフィルタがルミネセンス検出器２５８’と連結されて、ルミネセンス検出器２５８’により受光される放射線の波長を制限してもよい。
【００８２】
図１〜図５、図１３及び図１４に全体的に示すように、エアウェイアダプタ２０、２０’、及びトランスデューサハウジング２２、２２’はポリカーボネート或いは比較的剛性を有し且つ寸法安定的なポリマーから成形される。しかしながら、例えば利用されるルミネセンス材料２３２の種類等の諸要素は、ルミネセンス材料２３２を励起し、ルミネセンス材料２３２により放射され、且つ二酸化炭素、亜酸化窒素或いは他の麻酔薬等の物質を検出するために使用される放射線の波長と同様に、エアウェイアダプタ２０、２０’を形成する材料を選択する際に考慮される。このような要素は、トランスデューサハウジング２２、２２’を形成する１以上の材料を選択する際にも考慮される。
【００８３】
本発明の教示を具体化したエアウェイアダプタ２０、２０’がルミネセンス材料２３２を含む場合には、エアウェイアダプタ２０、２０’及びトランスデューサハウジング２２、２２は、ルミネセンス材料２３２を励起する周辺光の波長をルミネセンス材料２３２に対して放射しない（即ち、材料はそのような放射線の波長に対して不透過的である）材料により形成されるのが好ましい。また、エアウェイアダプタ２０、２０’及びトランスデューサハウジング２２、２２’を形成する材料は、ルミネセンス材料２３２が励起された際に放射し、且つルミネセンス材料２３２が接触した酸素、分析ガス、或いは蒸気材料の量に対応して消光或いは強度が減少させられた波長と同じ波長の周辺放射線をルミネセンス検出器２５８に対して放射しないものが好ましい。エアウェイアダプタ２０、２０’及びトランスデューサハウジング２２、２２’の一方或いは両方は、ルミネセンス材料２３２及びルミネセンス検出器２５８に対して好ましくない周辺放射線の波長を放射しないようにする光遮断部材或いは光学フィルタを備える。
【００８４】
エアウェイアダプタ２０、２０’及びトランスデューサハウジング２２、２２’を形成する材料は、ルミネセンス材料２３２を励起する放射線の波長、或いはエアウェイアダプタ２０、２０’又はトランスデューサハウジング２２、２２’に対して周辺光或いは赤外線エミッタ２５２、放射線源２５６、又は励起ルミネセンス材料２３２から放射された放射線の波長が放射された際にルミネセンス材料２３２から放射される放射線の波長を放射或いは発生させないものが好ましい。
【００８５】
放射線の１波長以上が透過させられる窓４０等のエアウェイアダプタ２０、２０’或いはトランスデューサハウジング２２、２２’の部分は、その部分を透過する放射線の１波長以上の相当量を吸収しない材料から構成されることが好ましい。換言すれば、エアウェイアダプタ２０、２０’或いはトランスデューサハウジング２２、２２’のそのような部分は、患者の呼気中にある１以上の特定物質の量を示す放射線の波長に対して比較的透過的である。一例として、エアウェイアダプタ２０、２０’或いはトランスデューサハウジング２２、２２’にポリプロピレンを利用することができる。ポリプロピレンは二酸化炭素レベルを検出するために利用される波長に対して高い透過性を有するが、その他の物質のレベルを検出するために利用される放射線の波長に対してはそれ程透過性が高くない。
【００８６】
上記及び図１〜５に示すように、エアウェイアダプタ２０は第１管状部２４（図４及び図５に最も明確に示されている）に呼気流量監視装置３０を含む。エアウェイアダプタ２０の呼気流量監視装置３０は呼気流量監視として周知の適当な型式のものにより構成される。一例としての呼気流量監視装置３０は支柱４４を含む。支柱４４はエアウェイアダプタ２０の管状ハウジング４６内において正反対に指向するとともに長手方向に延出し、長さＬと高さＨを有する。支柱４４は第１及び第２端面５０、５２と、第１及び第２側面５４、５６を有する。
【００８７】
図５に示すように、端面５０、５２は軸Ａと略直交するとともに、上方から見たときに端面形状が左右対称的となるように面取りが施され或いは丸く形成されている。端面５０、５２の主な特徴としては、対称的である他に、切り込み５８、６０に向けて傾斜しておらず、或いは切り込み５８、６０及び圧力ポート６２、６６の方向に流量監視装置３０を通る流れを収集又は向けない。各端面５０、５２はガス流に対する抵抗を最小限とするように空気力学的に形成されている。
【００８８】
図５に示すように、支柱４４の側面５４、５６は平坦であり、主な特徴として端面５０、５２と同様に、支柱４４の両側方は対称的とされる。
支柱４４は圧力ポート６２、６６の場所を備えるとともに、流通ガスの速度プロフィールを調節する。支柱４４は管状ハウジング４６の内壁４８から隔てられており、その両端が内壁４８に固定されている。
【００８９】
ボア軸Ａを横断する支柱４４の断面部分は最小にされている。しかしながら、この寸法の最小化は、圧力ポート６２、６６の直径に起因するものである。一般的には、支柱４４の断面部分は、支柱４４の位置における管状ハウジング４６のボア断面部分の約５パーセントとされる。
【００９０】
管状ハウジング４６を貫通するボアの直径は、図４〜図５に示すように、第１管状部分２４と第２管状部分２６で相違する。そのような形状は、エアウェイアダプタ２０の第１管状部分２４の左手側において破線で示された雄接続管部材Ｍと、エアウェイアダプタ２０の第２管状部分２６の右手側における雌接続管部材Ｆとを収容する。また、第１及び第２管状部分２４、２６の内側ボアは先が細くされており、成形エアウェイアダプタ２０からプラスチック射出成型部品が開放される。
【００９１】
支柱４４は更に、略左右対称的な第１及び第２切り込み５８，６０を有する切り込み構造物を含む。第１及び第２切り込み５８，６０は管状ハウジング４６の軸Ａ上に実質的に位置すると共に、それぞれ第１及び第２端面５０、５２から軸方向内側へ延出し、且つ第１及び第２側面５４、５６を横方向に貫通する。第１管腔６４の第１圧力ポート６２は第１切り込み５８に開口し、第２管腔６８の第２圧力ポート６６は第２切り込み６０に開口する。第１及び第２管腔６４、６８は支柱４４内側に通路を有し、その通路は管状ハウジング４６の外面７４においてそれぞれ第１及び第２雄軸７０、７２を貫通する。
【００９２】
エアウェイアダプタ２０は上方に向けられる第１及び第２雄軸７０、７２と向きが合わせられるのが好ましく、その結果、水分凝縮や粘液によりポート６２、６６が塞がれ或いは妨げられることがない。
【００９３】
圧力ポート６２、６６は管状ハウジング４６の軸Ａと略直交する方向に対向し、切り込み５８、６０は少なくとも圧力ポート６２、６６を通過して軸方向内側に深さＤだけ延出する結果、圧力ポート６２、６６は切り込み５８、６０の高さＨ２と同等の距離だけ伸長し、換言すると、支柱４４の高さＨ１の十分の四以下とされる。
【００９４】
切り込み５８、６０の背面７８、８０は、図５に示すようにアーチ形状とされ或いは丸みが付けられており、又は端面５０、５２と同様に左右対称となるように形成される。背面７８、８０は略平坦な表面を有する。
【００９５】
切り込み５８、６０の床面８２、８４及び天井８６、８８は、図４に示すように略平面即ち平坦とされるのが好ましく、或いは対称的な形状とされる。同様に、移行端縁即ち端面５０、５２及び切り込み５８、６０の間の線は丸みがつけられるのが好ましく、或いは面取りが施され又は勾配が形成される。
【００９６】
切り込み５８、６０の背面７８、８０は規制部（隆起部或いはランド）９０と共に流量監視装置３０を流通するガスに対する流通阻害物７６及び・或いは摂動を構成し、第１及び第２ポート６２、６６において測定された差圧信号を出力する。測定差圧信号は圧力損失或いは縮流、即ち流通阻害物７６により発生させられる流通ガスの速度プロフィールの縮小に起因する。縮流により生じる差圧は、オイラー或いはベルヌーイ方程式等の基準流体力学方程式によりモデル化される。縮流により生じる差圧信号は無損失と見做される。無損失とは、速度プロフィールが通常の速度プロフィールに戻る際には圧力は復帰することを意味する。
【００９７】
流量監視装置３０により測定された呼気流量は圧力ポート６２、６６において測定された差圧の平方根に比例する。
流通阻害物７６は特定の流速において測定された差圧を異なる大きさで生じさせるように様々な方法に変更させられる。第１に、規制部（隆起部或いはランド）９０の断面部分は軸Ａと直行する平面において増加或いは減少させられる。また、第１圧力ポート６２の中央部から切り込み５８の背面７８までの距離、及び同様に第２圧力ポート６６の中央部から切り込み６０の背面８０までの距離は、流通応答特性を変更するように変化させられる。特定の流速における差圧信号の大きさは、管状ハウジング４６の内壁４８の直径を減少させてボア断面部分を減少させることにより増加させることができる。
【００９８】
支柱４４の長さ及び幅を所望するように変更すると流通特性が変化する。流通特性は流量調節、信号強度及び信号安定性を含む。理想的には、流通阻害物７６への通常の速度プロフィールは、エアウェイアダプタ２０に通常生じる速度プロフィールに拘らず同一にされる。流通阻害物７６により不安定な多次元渦構造が発生させられる時には、信号安定性が失われる。切り込み手段を有する支柱４４により、入口速度プロフィールの影響を受けず且つガス流通に対応した安定した差圧信号を発生させるように流量が調節される。
【００９９】
流量監視装置３０は、流量監視装置３０が操作される際の状態に対応するように選択的に変更される。特に、支柱４４付近における流入断面積の変更は、呼気流量監視装置３０のダイナミックレンジを調節するために採用され、切り込み５０、５２の端面５０、５２及び後壁７８、８０の形状及び切り込み５８、６０、端面５０、５２及び側面５４、５６間の移行線が変更される。横方向に延出し且つ反対方向に向けられた中央（支柱４４）規制部（端縁或いはランド）９０及び支柱領域の軸長における内壁の漸次移行を利用することにより、流通のパターンを対称的にするとともに流通を正常化し、湿気の影響を受けず且つ読み込みの繰り返し性を向上させることが好ましい。切り込みの高さＨ２或いは支柱４４の長さを増加或いは減少させることにより、種々の気管内挿入管を備えた流量監視装置３０を採用する場合等、より広い範囲の入口状態に適用させることができる。
【０１００】
図１５は本発明の教示を具体化したエアウェイアダプタ２０’の第２実施形態を示す。エアウェイアダプタ２０’は複数の鍔９２を第１部分２４’の外径周囲に備える。鍔９２は２２ｍｍの直径を有し、エアウェイアダプタ２０’の重量を軽減させ、且つエアウェイ
アダプタ２０’を射出成形により形成するように壁寸法を均一にする。
【０１０１】
図１６〜図１８はエアウェイアダプタ１００の第３実施形態を示しており、上記に開示した実施形態に対してデッドスペースが減少している。エアウェイアダプタ１００は特に、新生児等の一回呼気量が極端に小さい場合に好適に使用することができるが、大人及び小児の呼気を監視する際にも同様な有用性を有する。
【０１０２】
図示するように、エアウェイアダプタ１００は患者の気管内に挿入され且つエアウェイアダプタ１００の第１管状部１０４に取り付けられる気管内挿入管等の患者の呼気装置と、エアウェイアダプタ１００の第２管状部１０６に取り付けられる機械式換気装置の管との間を接続するように構成される。第１及び第２管状部１０４、１０６は直径が変化し且つ略円形断面のボア部を有する。図１６〜図１８に示すように、エアウェイアダプタ１００のガス濃度監視部１０８は第１管状部１０４と第２管状部１０６の間に配置される。
【０１０３】
エアウェイアダプタ１００のガス濃度監視部１０８には図１に示すトランスデューサハウジング２２と同様にトランスデューサハウジング（図示なし）の座部が設けられている。一体Ｕ字型ケーシング部材１１２はトランスデューサハウジングを確実にエアウェイアダプタの所定位置に配置する。本実施形態においては、トランスデューサ及びエアウェイアダプタ１００を取り付け或いは取り外す際に工具を必要とすることなく、トランスデューサハウジングはエアウェイアダプタ１００に取り付けられる。
【０１０４】
図示するように、エアウェイアダプタ１００は第１管状部１０４に形成される環状凹部１４１を含む。環状凹部１４１は、エアウェイアダプタ１００の第１管状部１０４の左手側において符号Ｍ１が付されて破線で示された雄接続管部材を収容する。第２管状部１０６も同様に、破線で示された第２雄接続管部材Ｍ２を収容するように構成された差込口１４３を含み、雄接続管部材は段付溝１４５に係合することにより差込口１４３に取り付けられる。部材Ｍ１，Ｍ２はそれぞれ、エアウェイアダプタ１００の対応する管状室１３０、１２４と同じ直径を有するボア部を含む。部材Ｍ１、Ｍ２はエアウェイアダプタ１００と個体の気道との間を連通させ、必要であれば呼吸装置或いは他の換気装置との間を連通させる。
【０１０５】
ガス濃度監視部１０８は、Ｕ字型ケーシング部材１１２を貫通するように形成されたルミネセンス感知窓２３４を含む。窓２３４は、エアウェイアダプタ１００に組み付けられたトランスデューサハウジング内にある励起放射線源から励起放射線をエアウェイアダプタ１００内へ、更にエアウェイアダプタ１００内のルミネセンス材料（例えば図４に示すルミネセンス材料２３２）に向けて放射する。また、図６を参照して詳述したように、窓２３４はエアウェイアダプタ１００のルミネセンス材料から放射されたルミネセンスを、トランスデューサハウジング内の検出器により検出させる。
【０１０６】
ガス濃度検出部１０８は第１同軸窓１１６及び第２同軸窓１１８（図１７のみに図示）を含み、上述したように、赤外線ビームをトランスデューサハウジング内の赤外線エミッタ（図１を参照）からエアウェイアダプタ１００内のサンプリング室１１４を横切らせることにより、二酸化炭素、亜酸化窒素、及び麻酔薬等のガスを監視する。
【０１０７】
エアウェイアダプタ１００は、第１管状部１０４、第２管状部１０６及びガス濃度監視部１０８にそれぞれ部分的に位置する呼気流量監視装置１１０を含む。
呼気流量監視装置１１０は図１７に最も明確に図示されており、管状部１０４の第１管状室１２４に開口する第１管腔１２２の第１圧力ポートと、第２管状室１３０に開口する第２管腔１２８の第２圧力ポート１２６とを含む。管腔１２２、１２８はそれぞれ第１及び第２凹部１３２、１３４まで延出し、凹部１３２、１３４はデッドスペースを最小にし
、且つ符号Ｔ１，Ｔ２が付されて破線により示された接続管を収容する。管Ｔ１，Ｔ２は、検出された圧力ポート１２５、１２６間の差圧から流量を決定する流量モニタ（図示なし）に接続される。この差圧はガスサンプリング室１１４の縦方向端部において細く絞られたポート１３６、１３８を介することにより発生させられる。
【０１０８】
トランスデューサハウジング２２の放射線源２５２、２５６（図１及び図６）により発生する熱、或いはエアウェイアダプタ１００上に配置される１個以上の他の供給源からの熱により、呼気中の水分がエアウェイアダプタ１００内で濃縮する可能性が少なくなる。本実施形態は容量が小さく且つ新生児に利用することを目的としているため、水分濃縮の影響は特に重要視される。従って、凹部１３２、１３４を上方へ向けて目詰まりを防ぐようにエアウェイアダプタ１００は配置される。
【０１０９】
本実施形態によれば、デッドスペースを最小にし、１部品となるように成形する等多くの効果を有する。
図１９〜図２６は、図１６〜図１８のエアウェイアダプア１００と同様のエアウェイアダプタ２００の第４実施形態を示す。従って、図１６〜図１８及び図１９〜図２６に示すエアウェイアダプタ１００及び２００に共通の部品には同じ符号が付されている。エアウェイアダプタ２００は特に、新生児等の一回呼気量が極端に小さい場合に好適に使用することができるが、小児及び大人の呼吸を監視する際にも同様な有用性を有する。
【０１１０】
エアウェイアダプタ２００は、患者の気管内に挿入され且つ第１管状部１０４に取り付けられる気管内挿入管等の患者の呼吸装置と、第２管状部１０６に取り付けられる機械式換気装置の管との間を接続するように構成される。第１及び第２管状部１０４、１０６は直径が変化し且つ略円形断面のボア部を有し、ガス濃度監視部１０８は第１管状部１０４と第２管状部１０６の間に配置される。
【０１１１】
エアウェイアダプタ２００のガス濃度監視部１０８は、図１に示すトランスデューサハウジング２２と同様にトランスデューサハジング（図示なし）の座部を備える。一体Ｕ字型ケーシング部材１１２はトランスデューサハジングを確実にエアウェイアダプタ２００上の所定位置に取り付ける。エアウェイアダプタ２００とトランスデューサハジングとを組み付け、及び取り外す際に工具を必要とすることがないように、トランスデューサハジングはエアウェイアダプタ２００に取り付けられるのが好ましい。
【０１１２】
本実施形態においては、図１６〜図１８の実施形態と同様に、第１管状部１０４には環状凹部１４２が形成されており、エアウェイアダプタ２００の第１管状部１０４の左手側において符号Ｍ１が付されて破線で示された雄接続管部材を収容する。第２環状部１０６は、破線で示す第２雄接続管部材Ｍ２を収容する差込口１４３を含む。第２雄接続管部材は段付溝１４５と係合することにより差込口１４３に取り付けられる。部材Ｍ１、Ｍ２は管状室１２４、１３０のボアと同じ直径を有するボアを含む。部材Ｍ１，Ｍ２はエアウェイアダプタ２００と個体の気道との間を連通させ、必要であれば呼吸装置或いは他の換気装置との間を連通させる。
【０１１３】
ガス濃度監視部１０８はＵ字型ケーシング部材１１２を貫通するように形成されたルミネセンス感知窓２３４を含む。窓２３４は、エアウェイアダプタ２００に組み付けられたトランスデューサハジング内の励起放射線源から励起放射線をエアウェイアダプタ２００内に、更にエアウェイアダプタ２００内のルミネセンス材料（例えば図４に示すルミネセンス材料２３２）に向けて放射する。また、図６を参照して上述したように、窓２３４はエアウェイアダプタ２００のルミネセンス材料から放射されたルミネセンスを、トランスデューサハジング２２内のルミネセンス検出器２５８により検出させる。
【０１１４】
ガス濃度監視部１０８はまた第１同軸窓１１６及び第２同軸窓１１８を含み、トランスデューサハジング内の赤外線エミッタからの赤外線ビームをエアウェイアダプタ２００のサンプリング室１１４を横切らせることにより、上述したように、個体の呼気中の二酸化炭素、亜酸化窒素、及び麻酔薬等のガスの量を監視する。
【０１１５】
エアウェイアダプタ２００は、第１管状部１０４、第２管状部１０６及びガス濃度監視部１０８にそれぞれ部分的に位置する呼気流量監視装置１１０を含む。呼気流量監視装置１１０は、第１支柱２０２を貫通して延出し且つ第１管状部１０４の第１管状室１２４に開口する第１管腔１２２の第１圧力ポートを含む。第１支柱２０２は第１管状部１０４に向けられたテーパ部２０４を含み、潜在的な乱流を最小にする。呼気流量監視装置１１０はまた、第２支柱２０６を貫通して延出し且つ第２環状室１３０に開口する第２管腔１２８の第２圧力ポート１２６を含む。第２支柱２０６は第２管状部１０６に向けられたテーパ部２０６を含み、潜在的な乱流を最小にする。管腔１２２、１２８はそれぞれ第１及び第２凹部１３２、１３４まで延出する。
【０１１６】
凹部１３２、１３４はデッドスペースを最小にし、且つ符号Ｔ１，Ｔ２が付されて破線により示された雄接続管を収容する。凹部１３２、１３４は内側鍔部２１０を有し、管Ｔ１，Ｔ２を確実に把持する。管Ｔ１，Ｔ２は、検出された圧力ポート１２０、１２６間の差圧から流量を決定する流量モニタ（図示なし）に接続される。この差圧はガスサンプリング室１１４の縦方向端部に設けられた第１環状ポート２１２及び第２環状ポート２１４を介して発生させられる。第１環状ポート２１２は、第１支柱２０２から延出し且つ第１環状部１０４の第１環状室１２４の一部を塞ぐ第１規制部材２１６により形成される。第１規制部材２１６の表面２２０、２２２は、エアウェイアダプタ２００を通る呼気の流れと略直交するのが好ましい。第２環状ポート２１４は、第２支柱２０６から延出し且つ第２管状部１０６の第２環状室１３０の一部を塞ぐ第２規制部材２１８により形成される。第２規制部材２１８の表面２２４、２２６は、エアウェイアダプタ２００を通る呼気の流れと略直交するのが好ましい。第１規制部材２１６及び第２規制部材２１８は、円形、楕円形、矩形等あらゆる形状とすることができる。しかしながら、平面円盤形状が好ましい。
【０１１７】
トランスデューサハウジング２２の放射線源２５２、２５６（図１及び図６）によって発生する熱、或いはエアウェイアダプタ２００上に配置される１個以上の他の供給源からの熱により、呼気中の水分がエアウェイアダプタ２００内で濃縮する可能性は少なくなる。本実施形態は容量が小さく且つ新生児に利用することを目的としているため、水分濃縮の影響は特に重要視される。従って、凹部１３２、１３４を上方へ向けて目詰まりを防ぐようにエアウェイアダプタ２００は配置される。
【０１１８】
本実施形態によれば、デッドスペースを最小にし、１部品となるように成形する等多くの効果を有する。
上記の詳述には多くの特異性が包含されているが、それらの特異性は本発明の範囲を限定するように構成されるべきではなく、単に例示的な実施形態を示すものに過ぎない。同様に、本発明の精神或いは範囲を逸脱していなければ、本発明の他の実施形態を構成することも可能である。種々の実施形態の特徴は組み合わせて採用することができる。従って、本発明の範囲は、上記の詳述よりもむしろ添付されている請求の範囲及び法的な同等物によってのみ示され且つ限定される。ここに開示されているような請求の範囲の効力及び範囲内にある本発明に対する付加、削除、及び変更は全て本発明に包含される。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】呼気及び麻酔薬ガスを判定するための電子機器を収容するトランスデューサハウジングと共に本発明に係るエアウェイアダプタの第１実施形態を示す分解斜視図。
【図２】本発明に係るエアウェイアダプタの第１実施形態を示す側面図。
【図２Ａ】本発明に係るエアウェイアダプタの第１実施形態を示す上面図。
【図３】図２のエアウェイアダプタを３−３面から見た端面図。
【図４】図２のエアウェイアダプタの側面断面図。
【図５】本発明のエアウェイアダプタの軸から横方向に広がる５−５面から上方に図４のエアウェイアダプタを見た断面図。
【図６】図４の６−６面から見た図２及び図４のエアウェイアダプタ、並びに共に組み立てられたトランスデューサを概略的に示す別の断面図。
【図７】１種類以上の物質のルミネセンス消光測定値が得られる単一の窓及び１種類以上の物質の赤外線測定値が得られる対向する一対の窓を含むエアウェイアダプタを説明する断面図。
【図８】１種類以上の物質のルミネセンス消光測定値が得られる単一の窓及び１種類以上の物質の赤外線測定値が得られる別の単一の窓と対応する光学素子を含むエアウェイアダプタを説明する断面図。
【図９】１種類以上の物質のルミネセンス消光測定値及び赤外線測定値が得られる一対の対向する窓を有する本発明に係るエアウェイアダプタとトランスデューサの別の実施形態を示す断面図。
【図１０】図９に示す実施形態のエアウェイアダプタにおけるエアウェイアダプタの窓を示す部分図。
【図１１】１種類以上の物質のルミネセンス消光測定値及び赤外線測定値が得られる一対の対向する窓を有する本発明に係るエアウェイアダプタとトランスデューサの別の実施形態を示す断面図。
【図１２】図１１に示す実施形態のエアウェイアダプタにおけるエアウェイアダプタの窓を示す部分図。
【図１３】赤外線測定値及びルミネセンス消光測定値の両方が得られる単一の窓を含むエアウェイアダプタを示す断面図。
【図１４】エアウェイアダプタと共に組み立てられたトランスデューサを示す図１３の１４−１４視断面図。
【図１５】本発明に係るエアウェイアダプタの第２実施形態を示す側面図。
【図１６】本発明に係るエアウェイアダプタの第３実施形態を示す側面図。
【図１７】図１６のエアウェイアダプタを示す側断面図。
【図１８】図１６のエアウェイアダプタを示す底面図。
【図１９】本発明に係るエアウェイアダプタの第４実施形態を示す側面図。
【図２０】図１９のエアウェイアダプタを示す側断面図。
【図２１】図１９のエアウェイアダプタの２１−２１視端面図。
【図２２】図１９のエアウェイアダプタの２２−２２視端面図。
【図２３】図１９のエアウェイアダプタの２３−２３視断面図。
【図２４】図１９のエアウェイアダプタの２４−２４視断面図。
【図２５】図１９のエアウェイアダプタの２５−２５視断面図。
【図２６】図１９のエアウェイアダプタの２６−２６視断面図。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
呼気流量及び被験者の呼気中に存在する２つ以上の物質の測定量を示すデータを提供することに適切なエアウェイアダプタにおいて、
少なくとも部分的に貫通しているボアを有するハウジングと、
前記ハウジングから呼気を分岐することなく前記２つ以上の物質のうちの少なくとも第１の物質を検出するために適切な第１の呼気検出器と、前記第１のガス検出器は前記ハウジング内部に検出チャンバを備え、前記検出チャンバの境界は少なくとも部分的に少なくとも１つの窓によって画成されることと、
前記少なくとも１つの窓の少なくとも一部の上に設けられ、前記ボアを流通する気体に晒されることにより、前記ハウジングから呼気を分岐することなく前記２つ以上の物質のうちの少なくとも第２の物質を検出するための一定量のルミネセンス材料を備えた第２のガス検出器と、
前記少なくとも１つの窓を介した前記第１の物質の検知、前記少なくとも１つの窓を通る前記一定量のルミネセンス材料の発光及び、前記少なくとも１つの窓を介した前記一定量のルミネセンス材料によって放射される光の監視を促進するために、トランスデューサを着脱自在に結合するための前記ハウジング上の着座部とを備えるエアウェイアダプタ。
【請求項２】
前記第２のガス検出器は赤外線検出部からなる、請求項１に記載のエアウェイアダプタ。
【請求項３】
前記ルミネセンス材料が配備される前記少なくとも１つの窓は、前記ボアに沿って設けられ、かつその内部を前記赤外線が通過するサンプリング室に対向するように配備される１組の窓のうちの１つである、請求項２に記載のエアウェイアダプタ。
【請求項４】
前記赤外線検出部は少なくとも二酸化炭素の検出を促進するために形成されている、請求項２又は３に記載のエアウェイアダプタ。
【請求項５】
前記赤外線検出部は少なくとも１種類の麻酔薬の検出を促進するために形成されている請求項２又は３に記載のエアウェイアダプタ。
【請求項６】
前記ルミネセンス材料は少なくとも酸素の検出を促進する請求項１〜５のいずれか一項に記載のエアウェイアダプタ。
【請求項７】
個体の呼吸を監視するための装置であって、ルミネセンス消光技術を使用して個体の呼吸中の少なくとも他の一物質を監視するための手段、及び個体の呼吸中の少なくとも一物質を監視する赤外線技術を使用した検知を行うための手段を備えた単一のハウジングと、前記ルミネセンス消光技術を使用する手段と前記赤外線技術を使用する手段とは前記単一のハウジングの長さ方向に沿った同一の箇所に配置されることとを備える、装置。
【請求項８】
呼気流量を測定するための手段をさらに備える、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記ルミネセンス消光技術を使用する手段は、個体の呼吸中における少なくとも酸素量を監視するものである請求項７又は８に記載の装置。
【請求項１０】
前記赤外線技術を使用する手段は、個体の呼吸中における二酸化炭素、亜酸化窒素、及び麻酔薬の少なくとも１個の量を監視する手段からなる、請求項７又は８に記載の装置。
【請求項１１】
前記呼気流量を測定するための手段は、前記単一のハウジングの少なくとも一部を通じて差圧を発生させるための手段からなる、請求項８に記載の装置。
【請求項１２】
前記差圧を発生させるための手段は、前記ルミネセンス消光技術及び前記赤外線技術を使用するのと同一の、前記前記単一のハウジングの長さ方向に沿った前記同一の箇所にて使用される、請求項１１に記載の装置。
【請求項１】
呼気流量及び被験者の呼気中に存在する２つ以上の物質の測定量を示すデータを提供することに適切なエアウェイアダプタにおいて、
少なくとも部分的に貫通しているボアを有するハウジングと、
前記ハウジングから呼気を分岐することなく前記２つ以上の物質のうちの少なくとも第１の物質を検出するために適切な第１の呼気検出器と、前記第１のガス検出器は前記ハウジング内部に検出チャンバを備え、前記検出チャンバの境界は少なくとも部分的に少なくとも１つの窓によって画成されることと、
前記少なくとも１つの窓の少なくとも一部の上に設けられ、前記ボアを流通する気体に晒されることにより、前記ハウジングから呼気を分岐することなく前記２つ以上の物質のうちの少なくとも第２の物質を検出するための一定量のルミネセンス材料を備えた第２のガス検出器と、
前記少なくとも１つの窓を介した前記第１の物質の検知、前記少なくとも１つの窓を通る前記一定量のルミネセンス材料の発光及び、前記少なくとも１つの窓を介した前記一定量のルミネセンス材料によって放射される光の監視を促進するために、トランスデューサを着脱自在に結合するための前記ハウジング上の着座部とを備えるエアウェイアダプタ。
【請求項２】
前記第２のガス検出器は赤外線検出部からなる、請求項１に記載のエアウェイアダプタ。
【請求項３】
前記ルミネセンス材料が配備される前記少なくとも１つの窓は、前記ボアに沿って設けられ、かつその内部を前記赤外線が通過するサンプリング室に対向するように配備される１組の窓のうちの１つである、請求項２に記載のエアウェイアダプタ。
【請求項４】
前記赤外線検出部は少なくとも二酸化炭素の検出を促進するために形成されている、請求項２又は３に記載のエアウェイアダプタ。
【請求項５】
前記赤外線検出部は少なくとも１種類の麻酔薬の検出を促進するために形成されている請求項２又は３に記載のエアウェイアダプタ。
【請求項６】
前記ルミネセンス材料は少なくとも酸素の検出を促進する請求項１〜５のいずれか一項に記載のエアウェイアダプタ。
【請求項７】
個体の呼吸を監視するための装置であって、ルミネセンス消光技術を使用して個体の呼吸中の少なくとも他の一物質を監視するための手段、及び個体の呼吸中の少なくとも一物質を監視する赤外線技術を使用した検知を行うための手段を備えた単一のハウジングと、前記ルミネセンス消光技術を使用する手段と前記赤外線技術を使用する手段とは前記単一のハウジングの長さ方向に沿った同一の箇所に配置されることとを備える、装置。
【請求項８】
呼気流量を測定するための手段をさらに備える、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記ルミネセンス消光技術を使用する手段は、個体の呼吸中における少なくとも酸素量を監視するものである請求項７又は８に記載の装置。
【請求項１０】
前記赤外線技術を使用する手段は、個体の呼吸中における二酸化炭素、亜酸化窒素、及び麻酔薬の少なくとも１個の量を監視する手段からなる、請求項７又は８に記載の装置。
【請求項１１】
前記呼気流量を測定するための手段は、前記単一のハウジングの少なくとも一部を通じて差圧を発生させるための手段からなる、請求項８に記載の装置。
【請求項１２】
前記差圧を発生させるための手段は、前記ルミネセンス消光技術及び前記赤外線技術を使用するのと同一の、前記前記単一のハウジングの長さ方向に沿った前記同一の箇所にて使用される、請求項１１に記載の装置。
【図１】
【図２】
【図２Ａ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２】
【図２Ａ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【公開番号】特開２００９−２８５５１（Ｐ２００９−２８５５１Ａ）
【公開日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２３４８１４（Ｐ２００８−２３４８１４）
【出願日】平成２０年９月１２日（２００８．９．１２）
【分割の表示】特願２００２−５８２７９２（Ｐ２００２−５８２７９２）の分割
【原出願日】平成１４年２月８日（２００２．２．８）
【出願人】（５０４４６３８５５）リック インベストメンツ エルエルシー (1)
【氏名又は名称原語表記】ＲＩＣ Ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔｓ，ＬＬＣ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月１２日（２００８．９．１２）
【分割の表示】特願２００２−５８２７９２（Ｐ２００２−５８２７９２）の分割
【原出願日】平成１４年２月８日（２００２．２．８）
【出願人】（５０４４６３８５５）リック インベストメンツ エルエルシー (1)
【氏名又は名称原語表記】ＲＩＣ Ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔｓ，ＬＬＣ
【Ｆターム（参考）】
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