(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）（１）ベース及び側壁を有する、回転軸の周りを回転可能なボディと、（２）前記ベースに配置された複数の放射線フィルタと、（３）前記側壁に配置された複数の放射線フィルタとを有する、フィルタホイールと、
（ｂ）前記ベースに配置された前記複数の放射線フィルタにより受けた放射線を検出する第１の放射線検出器と、
（ｃ）前記側壁に配置された前記複数の放射線フィルタにより受けた放射線を検出する第２の放射線検出器と、
（ｄ）第１の放射ビーム部分が第１の放射線検出器により受け取られ、第２の放射ビーム部分が第２の放射線検出器により受け取られるように、放射線のビームを第１の放射ビーム部分及び第２の放射ビーム部分に分割する少なくとも一つの放射ビームスプリッタとを有し、第２の放射線検出器と前記フィルタホイールの前記側壁とを接続する軸に垂直である第１の放射線検出器と前記フィルタホイールの前記ベースとを接続する軸に沿って第１の放射線検出器が配置され、フィルタホイールのベース又は側壁は他方から独立して回転できる、分光計。
【請求項２】
放射線のビームを放射する放射線源とハウジングとを更に有し、前記フィルタホイール、前記放射線源並びに第１及び第２の放射線検出器が前記ハウジングに取り付けられている、請求項１に記載の分光計。
【請求項３】
前記ハウジングが患者の呼吸サンプルを収集するため患者の口に接続される通気路に取り付けられ、前記通気路が複数の開口部を含み、当該開口部を実質的に密閉するために窓によりカバーされていて、前記窓が放射線のビームのほぼ３μｍとほぼ１５μｍとの間の波長で実質的に透過性であるように選択された、請求項２に記載の分光計。
【請求項４】
前記ベースに配置された前記複数の放射線フィルタが中赤外線スペクトル領域で透過するように選択され、前記中赤外線スペクトル領域が、ほぼ３μｍとほぼ８μｍとの間の波長と、ほぼ３．５μｍとほぼ５μｍとの間の波長とから成るグループから選択される一つを含む、請求項１に記載の分光計。
【請求項５】
前記ベースに配置された前記複数の放射線フィルタは、ＣＯ２の吸収バンド周辺を透過するように選択されたフィルタ、Ｎ２Ｏの吸収ピーク周辺を透過するように選択されたフィルタ、基準の材料の吸収バンド周辺を透過するように選択されたフィルタ、又はこれらの２つ以上の任意の組み合わせを含む、請求項１に記載の分光計。
【請求項６】
前記側壁に配置された前記複数の放射線フィルタが赤外線スペクトル領域を透過するように選択されていて、前記赤外線スペクトル領域が、ほぼ７μｍとほぼ１５μｍとの間の波長を含む、請求項１に記載の分光計。
【請求項７】
前記少なくとも一つの放射ビームスプリッタが放射ビームの経路の外に移動可能である、請求項１に記載の分光計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分光計に関し、特に、フィルタホイール及び当該フィルタホイールを使用する分光計に関する。
【背景技術】
【０００２】
分光計のようなガス分析器は、二酸化炭素、酸素ガス並びにハロタン（２―ブロモ―２―クロロ―１，１，１―トリフルオロエタン）、エンフルラン（２―クロロ―１，１，２―トリフルオロエチル―ジフルオロメチレンエーテル）、イソフルラン（２―クロロ―２―（ジフルオロメトキシ）―１，１，１―トリフルオロ―エタン）、セボフルラン（２，２，２―トリフルオロ―１―［トリフルオロメチル］エチルフルオロメチルエーテル）及びデスフルラン（２，２，２―トリフルオロ―１―フルオロエチル―ジフルオロメチレンエーテル）のような麻酔剤の濃度を患者が麻酔されている間に測定するために医療用途に広く使用されている。２つの主要なタイプのガス分析器があり、患者の呼吸ガス主経路に位置されるガス分析器（メインフロー測定ガス分析器又はメインストリームガス分析器）、側方フロー測定ガス分析器がある。側方フロー測定ガス分析器は、患者の呼吸回路から実際のガス分析が実施される隣接の機器へサンプルを採る。他方、メインフロー又はメインストリーム測定分析器は、患者の呼吸回路のガス濃度を直接測定する。典型的には、メインフロー分析器は、患者の口又は気管近くに位置される。メインフローガス分析器及び分光計は、一つのハウジング内に分光計の光学又は電子部品を組み込んでいる。結果として、医療設定において、メインストリームガス分析器は、可能な限りコンパクトで軽いのが望ましい。
【０００３】
呼吸ガスは、分散及び非分散分光法を含む、異なる方法を使用して分析できる。ガス分析の最も一般的な方法は、対象のガス（例えば、二酸化炭素）に特有の波長でガスが放射エネルギ（例えば、赤外線エネルギ）を吸収する非分散分光法に基づいている。光源（例えば、赤外線光源）からの光ビームが、患者の呼吸回路を通過する。呼吸回路を通る光ビームは、患者の呼吸回路内のガスに特有の様々なスペクトル領域で吸収される。検出器アセンブリは、患者の呼吸回路の反対側に位置される。検出器アセンブリは、光強度を測定するための検出器とバンドパスフィルタとを含む。バンドパスフィルタは、検出器に到達する前に光ビームがフィルタを通過するように位置される。バンドパスフィルタは、光ビームの波長スペクトルの所望ではない領域を通さず、患者の呼吸回路内のガスの吸収領域に対応する対象のスペクトル領域を通すように選択される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のメインストリーム分析器は、（例えば、二酸化炭素のような個人のガスの分析の）小さな量の特定の重なっていないスペクトル波長に対して良く動作する一方、このタイプのシステムは、幾らかの制限を持っていた。例えば、従来のメインストリーム分析器は、２又は３より多い波長領域が複数のフィルタの使用を必要とすることを含むので複数のガスの分析に対しては非効率になる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の態様は、分光計に使用するためのフィルタホイールを提供することである。当該フィルタホイールは、ベース及び当該ベースに接続された側壁を持つボディを含む。当該ボディは、回転軸の周りを回転可能に構成される。当該フィルタホイールは、更に、前記ベースに配置された複数の放射線フィルタと、前記側壁に配置された複数の放射線フィルタとを含む。
【０００６】
本発明の他の態様は、ベース及び側壁を有する、回転軸の周りを回転可能なボディを持つフィルタホイールを含む分光計を提供することである。複数の放射線フィルタが前記ベースに配置され、複数の放射線フィルタが前記側壁に配置される。分光計は、更に、前記ベースに配置された前記複数の放射線フィルタにより受けた放射線を検出する第１の放射線検出器と、前記側壁に配置された前記複数の放射線フィルタにより受けた放射線を検出する第２の放射線検出器とを含む。分光計は、また、第１の放射ビーム部分が第１の放射線検出器により受け取られ、第２の放射ビーム部分が第２の放射線検出器により受け取られるように、放射線のビームを第１の放射ビーム部分及び第２の放射ビーム部分に分割する少なくとも一つの放射ビームスプリッタを含む。
【０００７】
本発明の他の態様は、放射ビームを生成できる放射線源と、前記放射ビームを受けて、前記放射ビームを第１の検出経路及び第２の検出経路に分割するビームスプリッタと、フィルタホイールとを含む分光計を提供することである。当該フィルタホイールは、第１の複数のフィルタが取り付けられる第１の支持構造体と、少なくとも一つのフィルタが備えられる第２の支持構造体とを持つ。第１の複数のフィルタは、第１の検出経路へ選択的に移動可能である。第２の支持構造体上の前記少なくとも一つのフィルタは、第２の検出経路に配置される。分光計は、更に、第１の検出経路内の選択されたフィルタを通過する放射線を検出する第１の放射線検出器と、第２の検出経路内のフィルタを通過する放射線を検出する第２の放射線検出器とを含む。
【０００８】
本発明の更に他の態様は、ハウジングと、前記ハウジング内に置かれた回転可能なボディと、前記ハウジングに取り付けられたスピンドルと、前記ハウジング内に取り付けられた複数の座席形カップとを含み、前記座席形カップの間に前記スピンドルが回転可能に保持されている、分光計を提供することである。複数のフィルタが回転可能なボディ上に置かれる。複数のフィルタは、放射線の所望の波長領域を透過するように構成される。
【０００９】
本発明のこれら及び他の目的、特徴並びに特性だけでなく、動作方法、構造の関連要素の機能、部品の組み合わせ及び製造の経済性は、添付の図面を参照して、以下の説明及び添付の請求項を考慮してより明らかになり、これらの全ては、この明細書の一部を形成し、類似の参照符号は様々な図の対応する部品を示す。本発明の一つの実施例では、本願で例示される構造的部品は、スケール通りに描かれている。しかしながら、図面が図例及び説明のためだけであって、本発明の限界を規定するものとして意図されていないことは、はっきりと理解されるべきである。明細書及び請求項に用いられているような、「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」の単数形は、明確に明示しない限り複数を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の実施例による分光計の模式図である。
【図２】図２は、本発明の実施例によるフィルタホイールの模式的正面図である。
【図３】図３は、図２に示されるように、断面ＢＢに沿ったフィルタホイールの断面図である。
【図４】図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃは、本発明の実施例によるフィルタホイールを回転させるためのモータの固定子極にシーケンシャルに付勢していることを表す。
【図５】図５は、本発明の他の実施例によるフィルタホイールの模式的正面図である。
【図６】図６は、図５に示されるように、横断面ＢＢに沿ったフィルタホイールの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本発明の実施例による分光計１０の模式図である。分光計１０は、ハウジング１２を通気路アダプタ１４に接続するため導管又は通気路アダプタ１４を受けるのに適している開口部１３を持つハウジング１２を含む。通気路アダプタ１４は、患者の口又は鼻のような患者の気道に至る管又は他の導管（図示せず）に接続できる。通気路アダプタ１４は、患者の呼吸を支援するために、ベンチレータのような空気補給装置（図示せず）に接続もできる。ハウジング１２は、通気路アダプタ１４に供給される２つの対向する窓でカバーされる開口部１４Ａ及び１４Ｂとそれぞれ直接連通する２つの対向する窓開口部１２Ａ及び１２Ｂを含む。開口部１２Ａ、１２Ｂ、１４Ａ及び１４Ｂは、同じ軸Ｘ−Ｘに沿って位置合わせされる。通気路内のガスが横方向の開口部１４Ａ及び１４Ｂを通って漏れないように、窓１５Ａ、１５Ｂは、通気路アダプタ１４の横方向の開口部１４Ａ及び１４Ｂを、それぞれ密閉するために通気路１４に取り付けられる。
【００１２】
分光計１０は、また、放射線（例えば、赤外線）を放射するための放射線源１６と、ビームスプリッタ１７と、フィルタホイール１８と、モータアセンブリ１９及び放射線検出器２０及び２１とを含む。放射線源１６、ビームスプリッタ１７、フィルタホイール１８並びに放射線検出器２０及び２１は、ハウジング１２にオプションで取り付けられる。放射線源１６により放射される光がハウジング１２の開口部１２Ａに向かうように、放射線源１６はハウジング１２の一方の側に取り付けられる。代わりに、放射線源１６は、ハウジング１２に取り付けられなくてもよく、ハウジングと別で、例えば分光計１０の外にも供給できる。一つの実施例では、光ファイバが、例えば、ハウジング１２の開口部１２Ａに向けて放射線源１６からの光をガイドするために使用できる。放射線源１６は、赤外発光ダイオードのような放射線エミッタと、放射線エミッタを制御するための制御回路とを含む。
【００１３】
フィルタホイール１８は、回転可能である。一つの実施例では、フィルタホイールは、ハウジング１２に回転可能に取り付けられる。モータアセンブリ１９は、フィルタホイール１８を回転させるように設定される。以下の段落で詳細に後述されるように、ビームスプリッタ１７は、ハウジング１２の開口部１２Ｂに隣接又は対向するフィルタホイール内に配置される。放射線検出器２０は、軸Ｘ−Ｘに沿って、フィルタホイール１８に対してハウジング１２の反対側で、ハウジング１２の開口部１２Ｂに対向して配置されている。放射線検出器２１は、軸Ｘ−Ｘに対して実質的に垂直な軸Ｙ―Ｙに沿って、フィルタホイール１８の側壁に対向して配置されている。放射線検出器２０及び２１は、例えば、ハウジング１２に取り付けられるか、又は分光計１０のカバー（図示せず）に取り付けられる。代わりに、放射線検出器が分光計１０と別に備えられてもよく、この場合、光ファイバが、フィルタホイール１８を出る光を放射線検出器２０、２１へガイドするために使用される。
【００１４】
放射線検出器２０及び２１は、放射線センサと、付勢及び増幅回路と、放射線センサにより出力される電気的信号を増幅して処理するための信号処理ユニットとを含む。一つの実施例では、放射線検出器２０はスペクトルの中赤外線（ｍｉｄ−ＩＲ）領域（例えば約３μｍと約８μｍとの間）を検出するように選択され、放射線検出器２１はスペクトルの赤外線領域（ＩＲ）（例えば約７μｍと約１５μｍとの間）を検出するように選択される。一つの実施例では、放射線検出器（ｍｉｄ−ＩＲ）２０は、セレン化鉛（ＰｂＳｅ）センサを有する。一つの実施例では、放射線検出器（ＩＲ）２１は、パイロ電気センサを有する。本願で使用される放射線検出器のタイプの例は、例えば、２００７年６月２６日に発行されたＥｃｋｅｒｂｏｍの米国特許第７，２３５，０５４号、２００２年１１月２６日に発行されたオーエン等の米国特許第６，４８６，４７４号、及び１９９５年１１月７日に発行されたドラッカー等の米国特許第５，４６４，９８２号に説明されていて、それぞれの全体の内容はここに組み込まれる。
【００１５】
図２は、本発明の実施例によるフィルタホイール１８の模式的正面図である。図３は、図２に示される断面３−３（ＢＢ）に沿ったフィルタホイール１８の断面図である。一つの実施例では、フィルタホイール１８は、円形ベース２４Ａと、当該円形ベース２４Ａに接続された環状側壁２４Ｂとを含むボディ１８Ａを持つ。円形ベース２４Ａ及び側壁は、別々の部分としても作成できるし、又は一体成形として一体的に形成もできる。例えば、フィルタホイール１８の円形ベース２４Ａ及び側壁２４Ｂは、射出成形プロセスでプラスチックから一体的に形成できる。一つの実施例では、フィルタホイール１８は、ドラム形状又はホイール形状のような円筒状形状を持つ。フィルタホイール１８は、複数のフィルタ２２Ａと複数のフィルタ２２Ｂとを有する。フィルタ２２Ａは、シリンダフィルタホイール１８のベース２４Ａ（ドラムの表面）の開口部に配置される。フィルタ２２Ｂは、シリンダフィルタホイール１８の側壁２４Ｂ（ドラムの縁）の開口部に配置される。
【００１６】
一つの実施例では、ベース２４Ａに配置されているフィルタ２２Ａは、フィルタホイール１８の回転軸の周りに、同じ角度で方位角的に間隔を置かれている。一つの実施例では、フィルタ２２Ｂは、側壁２４Ｂの周りに、等間隔離れて置かれている。代替の実施例では、フィルタ２２Ａは異なる角度で方位角的に間隔を置かれ、及び／又はフィルタ２２Ｂは同じ距離又は異なる距離だけ離れて置かれることもできる。
【００１７】
フィルタ２２Ａは、同じサイズ及び／若しくは形状、又は異なるサイズ及び／若しくは形状を持てる。同様に、フィルタ２２Ｂは、同じサイズ及び／若しくは形状、又は異なるサイズ及び／若しくは形状を持てる。一つの実施例では、一つ以上のフィルタ（例えば、フィルタ２２Ａ又はフィルタ２２Ｂ）は、２つ以上のフィルタ（例えば、複数のフィルタ２２Ａ又はフィルタ２２Ｂ）の位置まで拡大して占有するような大きさで形成されるか形づくられる。斯様なアレンジメントは、不透明なフィルタホイールボディにより生じる信号中断及び信号損失を取り除く。この場合、光は、フィルタホイール１８の他のフィルタの２倍、３倍又はそれ以上の期間、「拡張された」フィルタ（複数のフィルタ２２Ａ又はフィルタ２２Ｂ）を通って透過でき、よって、その拡張されたフィルタのためにＳＮ比を改善できるより長い信号蓄積時間を提供する。
【００１８】
一つの例示的な実施例では、４個のフィルタ２２Ａがフィルタホイール１８のベース２４Ａに供給され、１０個のフィルタ２２Ｂがフィルタホイールの側壁２４Ｂに供給される。しかしながら、理解されるように、任意の数のフィルタ２２Ａがベース２４Ａに具備でき、任意の数のフィルタ２２Ｂがフィルタホイール１８の側壁又は縁２４Ｂに具備できる。本願では概して円形のベースを持つ円筒形状を持つフィルタホイール１８が描かれているが、他の形状も本発明の範囲内である。例えば、フィルタホイール１８は、多角形（例えば、三角、四角形、六角形、八角形、十角形等）ベースの形状を持つ円等形状を持つ。例えば、十角形ベースを持つ円筒形状の場合、１０個のフィルタ２２Ｂの各々は、十角形ベースの形状のシリンダの１０個の側壁の各面に配置できる。
【００１９】
一つの実施例では、２つのフィルタ２２Ａは、二酸化炭素（ＣＯ２）の吸収スペクトル内のスペクトルの中赤外線（ｍｉｄ−ＩＲ）領域を透過するように選択される。一つの実施例では、２つのＣＯ２フィルタ２２Ａの透過のスペクトル領域が約３．５μｍと約５μｍとの間にあるように選択される。所望ならば、ＣＯ２フィルタ２２Ａに対して４．２５μｍを中心とした周りの狭いスペクトルバンドのような狭いスペクトルバンドが用いられてもよい。他のフィルタ２２Ａは、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）の吸収スペクトルの４．５６μｍを中心とした周りのスペクトルバンドで透過するように選択できる。更に他のフィルタ２２Ａが、基準材料の吸収スペクトルの３．６９ｍを中心とした周りのスペクトルバンドで透過するように選択できる。一つの実施例では、基準材料は、調整された量のＣＯ２である。
【００２０】
一つの実施例では、ホイール１８の側壁２４Ｂ上のフィルタ２２Ｂは、限定的ではないが麻酔剤（例えば、ハロタン、エンフルラン、イソフルラン、セボフルラン及びデスフルラン）又は他の薬物のような様々な化学薬品の吸収スペクトルの様々な波長領域を透過するように使用できる。一つの実施例では、１０個のフィルタ２２Ｂが、フィルタホイール１８の側壁２４Ｂに具備される。各バンドパスフィルタ２２Ｂは、化学薬品の一つ以上に対して特有の１つの吸収スペクトル領域で透過するように選択できる。代わりに、一つ以上のフィルタ２２Ｂは、互いに同一であり、同じスペクトル領域を透過できる。対象の様々な化学薬品の吸収ピークは、７μｍと約１５μｍとの間の波長範囲にある。最強度の吸収ピークは、７μｍと約１０．２μｍとの間に発生する。一つの実施例では、例えば、ハロタン、エンフルラン、イソフルラン、セボフルラン及びデスフルランのような対象の５つの化学薬品は、約７μｍと約１０．２μｍとの間で約９つの吸収ピークを持つ。実行できる幾つかの可能性があるフィルタの組合せがある。１つのあり得るフィルタ選択は、９．６５μｍ、９．１０μｍ、８．６０μｍ、８．２０μｍ及び８．００μｍを中心とした周りの波長透過を持つ一連のバンドパスフィルタである。より多くの化学薬物の測定が必要である場合、所望のように、より多くのバンドパスフィルタが加えられるか又は置換できる。
【００２１】
フィルタホイール１８のベース２４Ａに配置されるフィルタ２２Ａは、中赤外線ｍｉｄ−ＩＲ（例えば約３μｍと約８μｍとの間）で透過するフィルタとして上述され、フィルタホイール１８の側壁２４Ｂに配置されるフィルタ２２Ｂは、赤外線ＩＲ範囲（例えば約７μｍと約１５μｍとの間）で透過するフィルタとして上述されるが、フィルタ２２Ａ及び２２Ｂは交換できることは理解できるだろう。例えば、中赤外線ｍｉｄ−ＩＲ（例えば約３μｍと約８μｍとの間）で透過するフィルタ２２Ａが、フィルタホイール１８の側壁２４Ｂに配置できる一方、赤外線ＩＲ（例えば約７μｍと約１５μｍとの間）で透過するフィルタ２２Ｂが、フィルタホイールのベース２４Ａに配置できる。加えて、他の実施例では、例えば、可視光を透過するフィルタが、フィルタホイール１８のベース２４Ａに配置できる一方、中赤外線ｍｉｄ−ＩＲ及び／又は他の赤外線領域を透過するフィルタが、フィルタホイールの側壁２４Ｂに配置できる。
【００２２】
一つの実施例では、フィルタホイール１８は、ベアリング構造体２６を介してハウジング１２に回転可能に取り付けられる。一つの実施例では、ベアリング構造体２６は、２つのカーブした座席形カップ２７と２つの丸い又は半球形端部２８Ａ及び２８Ｂを持つ細長いスピンドル２８とを有するカップアンドボールタイプのシステムである。細長いスピンドル２８は、２つの座席形カップ２７の間で回転可能に保持される。特に、細長いスピンドル２８の丸い球状端部２８Ａ及び２８Ｂは、２つの座席形カップ２７の凹面との接触をもたらす。座席形カップ２７は分光計１０のカバー（図示せず）及びハウジング１２に取り付けられ、細長いスピンドル２８はフィルタホイールの回転軸を定めるようにフィルタホイール１８に取り付けられる。例えば、一つの実施例では、フィルタホイール１８のベース２４Ａは細長いスピンドル２８に取り付けられる一方、ベース２４Ａに接続される側壁２４Ｂはスピンドル２８に接続されてもされなくてもよい。
【００２３】
ベアリング構造体２６は、低い摩擦回転システムを提供できる。加えて、ベアリング構造体２６は、フィルタホイール１８のセルフセンタリングを提供できる。更にまた、スピンドル２８が座席形カップ２７内に自分で位置合わせする傾向があるので、フィルタホイール１８は、ショックを許容できる。カップアンドボールタイプのシステムが本願で例示されているが、磁気ベアリング、転がり素子ベアリング又はボールベアリング等のような他のタイプのベアリングシステムが使用できることは、理解できる。
【００２４】
ベース２４Ａ及び側壁２４Ｂを含むフィルタホイール１８は、ベアリング構造体２６を介してハウジング１２に回転可能に取り付けられるように本願では説明されているが、他の実施例では、ベース２４Ａがベアリング構造体２６（例えば、スピンドル２８に取り付けられる）に回転可能に取り付けられる一方、側壁２４Ｂが独立して他の構造体に取り付けられるか（例えば、固定して他の構造体に取り付けられるか、又は他の構造体に回転可能に取り付けられる）、又は側壁２４Ｂが省略できることは理解できる。
【００２５】
フィルタホイール１８は、電機子部分１８Ｂを有する。電機子部分１８Ｂは、フィルタホイール１８のボディ１８Ａの周辺に取り付けられる。モータ１９は、フィルタホイール１８を回転させるために使用される。一つの実施例では、モータ１９は、修正された可変磁気抵抗三相モータのようなステッピングモータである。モータ１９は、回転子部分３０と固定子部分３２とを有する。回転子部分３０は、フィルタホイール１８の電機子部分１８Ｂの一部である。回転子部分３０は、スピンドル２８により規定される軸の周りでフィルタホイール１８を回転させるためにモータ１９の固定子部分３２と相互作用するように設定される。回転子部分３０は、複数の歯又は突起３４を有する。複数の歯又は突起３４は、回転子極として作用する。
【００２６】
一つの実施例では、歯３４は、軟鉄又はシリコン鉄のような軟鉄を有する材料のような磁石又は磁性材料から作られる。回転子部分３０の複数の歯又は突起３４は、磁気抵抗を通じた突出した磁極として作用し、モータ１９の固定子部分３２と磁気的に相互に作用する。固定子部分３２は、回転子部分３０の周りに間隔を置かれる複数の固定子コイル又は固定子極３２Ａ、３２Ｂ及び３２Ｃを有する。一つの実施例では、固定子コイル３２Ａ、３２Ｂ及び３２Ｃは、それぞれ固定子コイル３２Ａ、３２Ｂ及び３２Ｃを付勢するための電気的固定子巻線３３Ａ、３３Ｂ及び３３Ｃを含む。例示された実施例では、３つの固定子コイル又は固定子極３２Ａ、３２Ｂ及び３２Ｃが使用される。しかしながら、２つ以上の固定子極が使用できることは理解できる。
【００２７】
回転子極、すなわち回転子部分３０の歯又は突起３４が２つの隣接する固定子極又は固定子コイル３２Ａ及び３２Ｂから等距離のとき、例えば、回転子極３４は完全に揃っていない位置にある。この位置で、最大の磁気抵抗が、回転子極３４に対して達成される。２つ以上の回転子極３４が揃うとき、すなわち、２つ以上の固定子極と向かい合うとき、最小の磁気抵抗が達成される。固定子極（例えば固定子極３２Ａ）が付勢されるとき、回転子トルクは磁気抵抗を減らす方向に進展する。結果として、最も近い回転子極３４は、揃っていない位置から固定子極３２Ａ（最小の抵抗の位置）と揃うように引っ張られる。
【００２８】
連続回転を持続するために、固定子コイル又は極３２Ａ、３２Ｂ及び３２Ｃ（３つの固定子コイルを有するモータの場合）は、１つの固定子極（例えば、固定子極３２Ａ）が回転子極３４と向かい合っているか揃っているとき、他の２つの固定子極（例えば、固定子極３２Ｂ及び３２Ｃ）が回転子極３４と向かい合っていない又は部分的にしか向かい合っていない、すなわち揃っていないように配される。このようにして、図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃに図示されるように、固定子極３２Ａ、３２Ｂ及び３２Ｃが３相電気的構成で順次付勢されるとき、回転子極３４は付勢された固定子極３２Ａ、３２Ｂ及び３２Ｃと順次位置合わせする。特に、ハッチ線で図４Ａに図示されるように、固定子極３２Ａが第１のフェーズで付勢されるとき、回転子部分３０の突起又は回転子極３４が固定子極３２Ａと揃う一方、回転子部分３０の他の回転子極３４が固定子極３２Ｂ及び３２Ｃと揃わない。ハッチ線で図４Ｂに図示されるように、固定子極３２Ｂが第２のフェーズで付勢されるとき、回転子部分３０の突起又は回転子極３４が固定子極３２Ｂと揃う一方、回転子部分３０の他の回転子極３４が固定子極３２Ａ及び３２Ｃと揃わず、よって、回転子部分３０を反時計回りに移動させる。ハッチ線で図４Ｃに図示されるように、固定子極３２Ｃが第３のフェーズで付勢されるとき、回転子部分３０の突起又は回転子極３４が固定子極３２Ｃと揃う一方、回転子部分３０の他の回転子極３４が固定子極３２Ｂ及び３２Ｃと揃わず、よって、回転子部分３０を反時計回りに更に移動させる。図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃの矢印で示されるように、固定子極３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃを順次付勢することにより、回転子部分３０の回転子極３４（よって、フィルタホイール１８）は、反時計回りに回転する。
【００２９】
一つの実施例では、モータ１９は、検出器２０及び／又は２１をフィルタホイール１８の回転と連続的に同期させ続けるように設定される（例えば、モータの電子ドライバが設定される）。一つの実施例では、モータ１９は、基準ポイントに関連した、フィルタホイールの回転の指標を提供しない（例えば、モータは、「スタート」又は「フィルタ１」という基準指標を提供しない）。よって、一つの実施例では、検出器２０及び／又は２１をフィルタホイール１８の回転と同期させるため基準ポイントを供給するために、フィルタ２２Ａの一つ及び／又はフィルタ２２Ｂの一つの位置が、空にされる。このようにして、空のフィルタ位置が光の経路を通るとき、検出器２０及び／又は２１により検出されるゼロ検出器信号は、モータ１９のドライブパルスと連動して、モータ１９の様々なフェーズに対する「オン」信号のシーケンスは、フィルタホイール１８の位置、すなわち、フィルタホイール１８の各フィルタの位置を定めることができる。フィルタホイール１８の回転と検出器２０及び２１との同期を供給することに加えて、空の位置は、信号オフセットテストを検出器２０及び２１に供給するためにも使用できる。
【００３０】
代わりの実施例では、空のフィルタ位置の使用の代わりに、又は加えて、小さな磁石が複数の歯３４の１つに配置されるので、磁石が固定子を過ぎると、逆起電力（逆ｅｍｆ）が特定の固定子極３２Ａ、３２Ｂ又は３２Ｃに生成される。代わりに、磁石は、電機子部分１８Ｂ上のいずれかに、フィルタホイール１８の電機子部分１８Ｂの平面と直角をなす極で配置でき、電機子部分１８Ｂの回転の間（すなわち、フィルタホイール１８の回転の間）に磁石がいつ通過するかを感知するために、磁石の上又は下の別個のピックアップコイルが使用できる。
【００３１】
更に他の代わりの実施例では、小開口部が、フィルタホイール１８のベース２４Ａに、フィルタホイール１８の側壁２４Ｂに、又はフィルタホイール１８の電機子部分１８Ｂ（歯半径内）に位置づけられるので、従来の発光ダイオード（ＬＥＤ）が、小開口部を通って、光を受信するために配置される付加的別個の光検出器へ光を直接向けさせるために使用でき、よって基準ポイントを供給できる。本質的には、基準信号（基準ポイント）を供給できる任意の装置が使用できる。
【００３２】
フィルタホイール１８は反時計回りの方向に回転して示されるが、時計回りの方向の回転も逆順で固定子極３２Ａ、３２Ｂ及び３２Ｃを付勢することにより、すなわちフェーズ１で固定子極３２Ｃを、フェーズ２で固定子極３２Ｂを、及びフェーズ３で固定子極３２Ｃを付勢することにより達成できる。更にまた、モータ１９が三相構成で動作することが本願で説明されているが、モータは二相構成で動作するようにも選択できる。二相構成では、固有のスタート方向がない。従って、歯３４は、スタート方向を定めるためにフィルタホイール１８の電機子部分１８Ｂに加えられる加工された又は陰影バーであり得る。代わりに、論理回路が、フィルタホイールがどの方向に回転しているかを決定するために、検出器回路に加えられる。
【００３３】
動作時、放射線源１６により放射される放射ビーム１００は、通気路アダプタ１４の開口部１４Ａ内の窓を通って透過されるためにハウジング１２の開口部１２Ａに向けられる。開口部１４Ａ内の窓１５Ａを通過する放射ビーム１００は、通気路アダプタ１４の中心部１５を通過し、それからハウジング１２の開口部１２Ｂを通って出るために開口部１４Ｂの窓１５Ｂを通過する。開口部１４Ａ及び１４Ｂの窓１５Ａ及び１５Ｂは、放射線源１６により放射される放射線において対象の放射線の波長（例えば約３μｍと約１５μｍとの間）で実質的に透過性であるように、材料から選択される。放射ビーム１００のスペクトル部分は、通気路アダプタ１４に存在する分子（例えば、ＣＯ２、Ｎ２Ｏ、他の化学物質、又はこれらの２つ以上の組合せ）により吸収される。
【００３４】
開口部１２Ｂから出る放射ビーム１００は、フィルタホイール１８内に配置されたビームスプリッタ１７により２本の放射ビーム１０１及び１０２に分割される。一つの実施例では、ビームスプリッタ１７は、放射ビーム１００を実質的にエネルギ損失なしに２つのスペクトル領域の２本のビーム１０１及び１０２に分割する。他の実施例では、ビームスプリッタ１７は、ビーム１００のスペクトルを２つのスペクトル領域に分割することなく、放射ビーム１００を２つのビーム部分１０１及び１０２（例えば、ほぼ等しい強度を持って）に分割する。この例では、対象の放射線で従来の比較的高価ではない半反射又は半透過ミラーが、ビームスプリッタ１７として使用できる。放射ビーム１０１はフィルタホイール１８のベース２４Ａに配置されるフィルタ２２Ａの１つへＸ−Ｘ軸に沿って向けられ、放射ビーム１０２はフィルタホイール１８の側壁２４Ｂに配置されるフィルタ２２Ｂの１つへ軸Ｘ−Ｘと直角をなす軸Ｙ―Ｙに沿って向けられる。放射ビーム１０１は、放射線検出器２０に到達する前に、フィルタホイール１８のフィルタ２２Ａの１つを通過する。放射ビーム１０２は、放射線検出器２１に到達する前に、フィルタホイール１８のフィルタ２２Ｂの１つを通過する。
【００３５】
フィルタ２２Ａは、放射ビーム１０１の波長スペクトルの一部を除去し、対象の波長領域（例えばＣＯ２又はＮ２Ｏの吸収スペクトル領域）を中心とした周りの波長スペクトルの部分を透過する。同様に、フィルタ２２Ｂは、放射ビーム１０２の波長スペクトルの一部を除去し、対象の波長領域（例えばハロタンのような化学薬品の吸収スペクトル領域）を中心とした周りの波長スペクトルの部分を透過する。よって、スペクトルビームスプリッタ１７の使用と結合されるフィルタホイール１８のジオメトリは、２つのスペクトル領域を検出するための２つの別個の検出器２０及び２１の使用を可能にし、各検出器が１つのスペクトル領域（例えば、中赤外線（ｍｉｄ−ＩＲ）及び赤外線（ＩＲ））を専ら検出する。フィルタホイール１８を回転させることにより、フィルタホイールの所望のフィルタ２２Ａは、放射ビーム１０１の波長スペクトルの所望の部分（例えばＣＯ２の吸収スペクトル領域）を透過するように選択できる。同様に、フィルタホイール１８を回転させることにより、フィルタホイールの所望のフィルタ２２Ｂは、放射ビーム１０２の波長スペクトルの所望の部分（例えばハロタンの吸収スペクトル領域）を透過するように選択できる。
【００３６】
代わりの実施例では、フィルタホイール１８は、フィルタホイールのベース２４Ａが回転可能である一方、フィルタホイールの側壁２４Ｂが固定されるように構成できる。代わりに、フィルタホイール１８は、フィルタホイールの側壁２４Ｂが回転可能である一方、フィルタホイールのベース２４Ａが固定されるように構成できる。このようにして、フィルタホイール１８のベース２４Ａ又は側壁２４Ｂは、所望により他方から独立して回転できる。
【００３７】
一つの実施例では、ビームスプリッタ１７は、可動マウント（図示せず）に取り付けられる。可動マウントは、電動又は機械的な可動マウントであり得る。可動マウントは、ビームスプリッタ１７を放射ビーム１００の経路から外れて移動可能にする。ビームスプリッタ１７が放射ビーム１００の経路から外れて移動するとき、放射ビームは２本のビーム１０１及び１０２に分割されない。この場合、放射ビーム１００は、Ｅｃｋｅｒｂｏｍの米国特許第７，２３５，０５４号に説明されているのと同じ態様で、放射線検出器２０に到達する前に、フィルタホイールのベース２４Ａに配置されているフィルタ２２Ａの１つに向かってＸ−Ｘ軸に沿ってその経路内に進み続ける。前記米国特許の全体の内容は参照により本願に組み込まれる。
【００３８】
２つのフィルタ２２Ａが二酸化炭素（ＣＯ２）の吸収スペクトルの中赤外線（ｍｉｄ−ＩＲ）領域を透過するように選択される場合、原則として、ＣＯ２の吸収は、フィルタホイール１８の完全な回転で、すなわち３６０度回転で二回測定される。ＣＯ２の吸収が、フィルタホイール１８の１８０度回転毎に測定される。他方、１０個のフィルタ２２Ｂの各々が特定の化学薬品（例えばハロタン）の吸収スペクトルのＩＲ領域で透過するように選択される場合、原則として、特定の化学薬品の吸収はフィルタホイール１８の１回転に一度毎、すなわち３６０度回転毎に測定される。フィルタ２２Ｂの各々が化学薬品の各々の吸収を測定するために使用される場合、フィルタホイールは３６度ステップで、すなわち３６０度をフィルタ２２Ｂの数（例えば１０）により分割された角度だけ回転される。よって、通気路アダプタ１４のＣＯ２分子により収集されるエネルギ量は、化学薬品により収集されるエネルギ量の（各ＣＯ２フィルタ２２Ａに対する１８０度回転を各薬物フィルタ２２Ｂに対する３６度回転によって分割する）５倍に等しい。結果として、ＣＯ２吸収測定に対するＳＮ比は化学薬品吸収測定に対するＳＮ比より良好であり、他のパラメータは等しい。一般に、ＣＯ２分子により収集されるエネルギ量と化学薬品により収集されるエネルギ量との間の比率はｍ／ｎに等しく、ここで、ｍは薬物フィルタ２２Ｂの数であり、ｎは対象の分子（例えば、ＣＯ２）に対するフィルタ２２Ａの数である。例えば、１つのフィルタ２２Ａだけが使用されるＮ２Ｏの場合、原則として、Ｎ２Ｏ分子により収集されるエネルギ量と化学薬品により収集されるエネルギ量との間の比率は１０に等しい。
【００３９】
一つの実施例では、フィルタホイールは、約２０００回転数／分と約３０００回転数／分との間に回転速度で回転するように設定できる。例えば、約３０００回転数／分の回転速度は、約５０サンプル／秒のＣＯ２吸収を測定するためのサンプルレートを供給する。一般に、ＣＯ２に対するサンプルレートは約５０サンプル／秒と約１００サンプル／秒との間にあり、ほとんどの健常者のための平均呼吸レートが分当たり１０〜１８の呼吸の範囲にあるので、患者の呼吸のための反応時間が少なくとも１０サイクル／秒であり得る。２つ以上のＣＯ２フィルタ２２Ａが使用される場合、回転の速度は、例えば２だけ分割されて、約１０００回転数／分と約１５００回転数／分との間の値に低減できる。他の化学薬品又は薬物に対する応答時間は、１サイクル／秒以下であり、よって、ＣＯ２のサンプリングレートより非常に遅いサンプリングレートを許容する。
【００４０】
図５は、本発明の他の実施例によるフィルタホイール４８の模式的正面図である。図６は、図５に示される断面６−６（ＢＢ）に沿ったフィルタホイール４８の断面図である。フィルタホイール４８は、フィルタホイール１８と多くの点で類似している。フィルタホイール４８は、ドラム形状又は車輪形状のような円筒形状を持つ。フィルタホイール４８は、複数のフィルタ５２Ａと複数のフィルタ５２Ｂとを有する。フィルタ５２Ａは、シリンダフィルタホイール４８のベース５４Ａ（ドラムの表面）の開口部に配置される。フィルタ５２Ｂは、シリンダフィルタホイール４８の側壁５４Ｂ（ドラムの縁）の開口部に配置される。一つの実施例では、ベース５４Ａに配置されているフィルタ５２Ａは、フィルタホイール４８の回転軸周りに同じ角度離れて方位角的に間隔が置かれている。一つの実施例では、フィルタ５２Ｂは、側壁５４Ｂの周りに等間隔離れて間隔が置かれている。代わりの実施例では、フィルタ５２Ａは異なる角度で方位角的に間隔が置かれ、及び／又はフィルタ５２Ｂは等距離又は異なる距離離れて間隔が置かれている。
【００４１】
フィルタ５２Ａは、同じサイズ及び／若しくは形状又は異なるサイズ及び／若しくは形状を持つことができる。同様に、フィルタ５２Ｂは、同じサイズ及び／若しくは形状又は異なるサイズ及び／若しくは形状を持つことができる。一つの実施例では、一つ以上のフィルタ（例えば、フィルタ５２Ａ又はフィルタ５２Ｂ）が、拡大し２つ以上のフィルタ（例えば、フィルタ５２Ａ又はフィルタ５２Ｂ）の位置を占有するようにサイズ化され又は形づくられている。斯様なアレンジメントは、不透明なフィルタホイールボディにより生じる信号の中断及び信号の損失を取り除く。この場合、光がフィルタホイール４８の他のフィルタ（フィルタ５２Ａ又はフィルタ５２Ｂ）の期間の２倍、３倍、数倍の間、「拡張された」フィルタを透過できるので、よって、より長い信号集積時間を供給し、その拡張されたフィルタのためＳＮ比を改善できる。
【００４２】
図２に示された実施例と同様に、４つのフィルタ５２Ａは、フィルタホイール４８のベース５４Ａに供給され、複数のフィルタ５２Ｂは、フィルタホイール４８の側壁５４Ｂに供給される。しかしながら、理解されるように、任意の数のフィルタ５２Ａがベース５４Ａに供給でき、任意の数のフィルタ５２Ｂがフィルタホイール４８の側壁又は縁５４Ｂに供給できる。しかしながら、この実施例では、フィルタホイール４８の縁又は側壁５４Ｂはフィルタホイール１８の側壁２４Ｂより広く、よって、より多くのフィルタ５２Ｂが配置できる。例えば、図６に示されるように、１０個のフィルタ５２Ｂの３行が、フィルタホイール４８の側壁５４Ｂに供給できる。側壁５４の各行のフィルタ５２Ｂは、互いに揃えられるか、又はスタガー（互い違い）構成に置かれる。スタガー構成は、例えば、側壁５４Ｂの幅を減らすために用いることができる。
【００４３】
概して円形のベースを備えた円筒形状を持つフィルタホイール４８が本願では描かれているが、他の形状もまた本発明の範囲内である。例えば、フィルタホイール４８は、多角形（例えば、三角形、矩形、六角形、八角形、十角形等）のベース形状を持つ円筒形状を持つ。例えば、十角形のベースを持つ円筒形状の場合、１０個のフィルタ５２Ｂの各々は、側壁５４Ｂの３行各々に対して十角形のベース形のシリンダの１０個の側壁の各々に配置できる。
【００４４】
図２に描かれる実施例と同様に、２つのフィルタ５２Ａは、二酸化炭素（ＣＯ２）の吸収スペクトルの中赤外線（ｍｉｄ−ＩＲ）スペクトル領域で透過するように選択できる。他のフィルタ５２Ａは、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）の吸収スペクトルの４．５６μｍを中心とした周りのスペクトル帯域で透過するように選択できる。更に他のフィルタ５２Ａは、基準物質の吸収スペクトルの３．６９μｍを中心とした周りのスペクトル帯域で透過するように選択できる。一つの実施例では、基準物質は、調整された量のＣＯ２である。
【００４５】
一つの実施例では、ホイール４８の側壁５４Ｂのフィルタ５２Ｂは、限定するわけではないが、様々な麻酔剤又は化学薬剤及び医薬のような様々な化学薬品の吸収スペクトルの様々な波長領域を透過するように選択できる。対象の様々な化学薬品の吸収ピークは、約７μｍと約１５μｍとの間の波長範囲にある。一つの実施例では、１０個のフィルタ５２Ｂの３行が、フィルタホイール４８の側壁５４Ｂに具備される。各バンドパスフィルタ５２Ｂは、一つ以上の化学薬品に特有の１つの吸収スペクトル領域を透過するように選択できる。代わりに、一つ以上のフィルタ５２Ｂは、互いに同一であり、同じスペクトル領域を透過できる。
【００４６】
フィルタホイール４８のベース５４Ａに位置されるフィルタ５２Ａは、中間のＩＲ（例えば約３μｍと約８μｍとの間）で透過するフィルタのように上述され、フィルタホイールの側壁５４Ｂに配置されているフィルタ５２Ｂは、ＩＲ範囲（例えば、約７μｍと約１５μｍとの間）を透過するフィルタとして説明されているが、フィルタ５２Ａと５２Ｂとは交換できることは理解できる。例えば、中間のＩＲ（例えば約３μｍと約８μｍとの間）で透過するフィルタ５２Ａは、フィルタホイール１８の側壁５４Ｂに位置できる一方、ＩＲ（例えば、約７μｍと約１５μｍとの間）で透過するフィルタ５２Ｂは、フィルタホイールのベース２４Ａに位置できる。加えて、他の実施例では、例えば、可視光を透過するフィルタが、フィルタホイール４８のベース５４Ａに配置できる一方、中間のＩＲ及び／又は他のＩＲ範囲で透過するフィルタが、フィルタホイールの側壁５４Ｂに配置できる。
【００４７】
フィルタホイール１８と同様に、フィルタホイール４８は、ベアリング構造体２６を介してハウジング１２に回転可能に取り付けられる。この実施例では、ベアリング構造体２６は、フィルタホイール４８のより広い側壁５４Ｂを収容するようにサイズ化できる。例えば、ベアリング構造体２６のスピンドル２８は、フィルタホイール４８の側壁５４Ｂの幅を収容するように長めに作られる。図２に描かれる実施例と同様に、上記の段落で説明されたように、モータ１９はフィルタホイール４８を回転させるために使用される。
【００４８】
フィルタホイール１８内に１つのビームスプリッタ１７を具備する代わりに、複数のビームスプリッタ４７Ａ、４７Ｂ及び４７Ｃが、フィルタホイール４８内に配置できる。例えば、ビームスプリッタ４７Ａは、側壁５４Ｂの第３行のフィルタホイール５２Ｂに向かって一部の放射ビームを向けるように、フィルタホイール４８内に配置できる。ビームスプリッタ４７Ｂは、側壁５４Ｂの第２行のフィルタホイール５２Ｂに向かって一部の放射ビームを向けるように、フィルタホイール４８内に配置できる。ビームスプリッタ４７Ｃは、側壁５４Ｂの第１行のフィルタホイール５２Ｂに向かって一部の放射ビームを向けるように、フィルタホイール４８内に配置できる。同様に、図２及び図３に描かれるように、フィルタホイール４８の側壁に対向して配置された放射線検出器２１を供給する代わりに、複数の放射線検出器２１Ａ、２１Ｂ及び２１Ｃが、フィルタホイール４８の側壁５４Ｂの各行に対向して配置できる。例えば、図６に描かれているように、放射線検出器２１Ｃはベース５４Ａに最も近い側壁５４Ｂの第１行に対向して配置でき、放射線検出器２１Ｂは側壁５４Ｂの第２行（真ん中の行）に対向し配置でき、放射線検出器２１Ａは側壁５４Ｂの第３行に対向して配置できる。
【００４９】
一つの実施例では、ビームスプリッタ４７Ａ、４７Ｂ及び４７Ｃの各々は、入射放射ビームを実質的なエネルギ損失なく２つのスペクトル領域の２つのビームに分割する。他の実施例では、ビームスプリッタ４７Ａ、４７Ｂ及び４７Ｃの各々は、入射ビーム１００のスペクトルを２つのスペクトル領域に分割することなく、入射ビームを（例えば、ほぼ等しい強度を持つ）２つのビーム部分に分割する。この例では、従来の比較的高価ではない、対象の放射線で半反射又は半透過ミラーが、ビームスプリッタ４７Ａ、４７Ｂ、４７Ｃとして使用できる。
【００５０】
動作時、フィルタホイール４８が、フィルタホイール１８と同じ様式で、図１に描かれている分光計１０内に配置されるとき、放射線源１６により放射される放射ビーム１００は気道アダプタ１４の開口部１４Ａの窓１５Ａを通って通過されるように、ハウジング１２の開口部１２Ａに向けられる。開口部１４Ａの窓を通過した放射ビーム１００は、気道アダプタ１４の中心部１５を通過し、その後、開口部１４Ｂの窓１５Ｂを通って、ハウジング１２の開口部１２Ｂから出る。
【００５１】
開口部１４Ａ及び１４Ｂの窓１５Ａ及び１５Ｂは、放射線源１６により放射される放射線の対象の（例えば約３μｍと約１５μｍとの間の）放射線の波長で実質的に透過性であるように、材料から選択される。ビーム１００のスペクトル部分は、気道アダプタ１４に存在する分子（例えば、ＣＯ２、Ｎ２Ｏ、他の化学物質又はこれらの２つ以上の組合せ）により吸収される。開口部１２Ｂから出ている放射ビーム１００は、フィルタホイール４８内に配置されたビームスプリッタ４７Ａにより２本の放射ビーム１００Ａ及び１００Ｂに分割される。放射ビーム１００Ａは、側壁５４Ｂの第３行に対向する検出器２１Ａに到達する前に、フィルタホイール４８の側壁５４Ｂの第３行に位置するフィルタ５２Ｂの１つに（例えば、図６の平面から向けられる方向に）向かう。放射ビーム１００Ｂは、フィルタホイール４８内に配置されたスプリッタ４７Ｂに向けられる。放射ビーム１００Ｂは、ビームスプリッタ４７Ｂにより２本の放射ビーム１００Ｃ及び１００Ｄに分割される。放射ビーム１００Ｃは、側壁５４Ｂの第２行に対向する検出器２１Ｂに到達する前に、側壁５４Ｂの第２行に位置するフィルタ５２Ｂの１つに向けられる。放射ビーム１００Ｄは、フィルタホイール４８内に配置されたビームスプリッタ４７Ｃに向けられる。放射ビーム１００Ｄは、ビームスプリッタ４７Ｃにより２本の放射ビーム１００Ｅ及び１００Ｆに分割される。放射ビーム１００Ｅは、側壁５４Ｂの第３行に対向する検出器２１Ｃに到達する前に、側壁５４Ｂの第１行に位置するフィルタ５２Ｂの１つに向けられる。放射線検出器１００Ｆは、フィルタホイール４８のベース５４Ａに対向する検出器２０に到達する前に、フィルタ５２Ａの１つを通過する。
【００５２】
フィルタホイール４８のベース５４Ａ上の各フィルタ５２Ａと、フィルタホイール４８の側壁５４Ｂ上の各行の各フィルタ５２Ｂとは、化合物の吸収領域に特有のスペクトルの波長領域を透過するように選択できる。例えば、フィルタホイール４８のベース５４Ａ上の２つのフィルタは、ＣＯ２の吸収スペクトル内の対象の波長領域周りに中心がある波長スペクトルの一部を透過するように選択できる。同様に、フィルタ５２Ｂは、対象の波長領域（例えば、ハロタンのような化学薬品の吸収スペクトルの領域）周りに中心がある波長スペクトルの一部を透過するように選択できる。複数の側壁フィルタ５２Ｂと側壁５４Ｂのフィルタ５２Ｂの各行と関連する検出器２１Ａ、２１Ｂ及び２１Ｃとを具備することにより、複数の波長領域での吸収が同時に測定できる。更にまた、複数の行（例えば、第１行及び第２行）は、スペクトル領域のスペクトルの詳細を測定するため同一の一般的スペクトル領域に割り当てられる。代わりに、複数の行（例えば、第１行及び第２行）は、より良い測定結果の統計を供給するため同一のスペクトル領域に割り当てられる。
【００５３】
一つの実施例では、フィルタホイール４８は、フィルタホイールのベース５４Ａが回転可能である一方、フィルタホイールの側壁５４Ｂが固定であるように構成できる。代わりに、フィルタホイール４８は、フィルタホイール４８の側壁５４Ｂが回転可能である一方、フィルタホイールのベース５４Ａが固定であるようにも構成できる。このようにして、フィルタホイール４８のベース５４Ａ又は側壁５４Ｂは、所望ならば、他方に対して独立して回転できる。更に他の実施例では、側壁５４Ｂ及びベース５４Ａが両方とも回転可能であるが、互いに独立して回転可能である。斯様なアレンジメントは、追加の柔軟性を提供する。
【００５４】
一つの実施例では、複数のビームスプリッタ４７Ａ、４７Ｂ及び４７Ｃは、一つ以上の移動可能なマウント（図示せず）に取り付けられる。一つ以上の移動可能なマウントは、電動であるか又は機械的に移動可能である。一つ以上の移動可能なマウントは、選択されたビームスプリッタ４７Ａ、４７Ｂ及び／又は４７Ｃが放射ビーム１００の経路から外に移動可能にさせる。ビームスプリッタ４７Ａ、４７Ｂ及び４７Ｃが放射ビーム１００の経路から外に移動されるとき、放射ビーム１００は、ビームスプリッタ４７Ａ、４７Ｂ及び／又は４７Ｃにより２つのビームに分割されないだろう。例えば、ビームスプリッタ４７Ａ、４７Ｂ及び４７Ｃが放射ビーム１００の経路から外に移動されるとき、放射ビーム１００は、放射線検出器２０に到達する前にフィルタホイールのベース５４Ａに置かれたフィルタ５２Ａの一つに向かって、Ｘ−Ｘ軸に沿った経路内にあり続ける。
【００５５】
選択されたビームスプリッタ、例えば、ビームスプリッタ４７Ａ及び４７Ｂが放射ビーム１００の経路から外れて移動する一方、ビームスプリッタ４７Ｃが放射ビーム１００の経路の外に移動しないとき、放射ビーム１００は、ビームスプリッタ４７Ｃにより２つのビームに分割される。放射ビーム１００の一部は、側壁５４Ｂの第３行に対向する検出器２１Ｃに達する前に、側壁５４Ｂの第１行に位置されるフィルタ５２Ｂの一つに向かって向けられ、放射ビームの他の部分は、フィルタホイール４８のベース５４Ａに対向する検出器２０に達する前に、ベース５４Ａに位置されるフィルタ５２Ａの一つを通過する。結果として、放射ビームは、放射ビーム１００の前に適当なビームスプリッタを位置付けることにより望み通りに向けられて分割できる。
【００５６】
本発明は、現在最も実践的で好ましい実施例であると考えられるものに基づいた例示目的のため詳細に説明されたが、斯様な詳述は単にその目的のためだけであって、本発明は、開示された実施例に限定されず、対照的に、添付の請求項の要旨及び範囲にある変形例及び等価のアレンジメントをカバーすることは理解されるべきである。例えば、本発明は、可能な範囲まで、任意の実施例の一つ以上の特徴が他の実施例の一つ以上の特徴と組み合わせられることを考えていることは理解されるべきである。
【００５７】
本発明の分光器及びフィルタホイールが患者の呼吸気管内のガス又は成分を測定する目的のために利用可能であるように本願で説明されているが、分光計及び／又はフィルタホイールが、血流内の化学物質（例えば、グルコース）を測定するためのような他の医療アプリケーションで使用できるか、又は環境アプリケーションにおいて流体（例えば、ガス）を測定したり、若しくは工業的設定において流体（例えば、液体及び／又はガス）濃度を測定するような他の医療以外のアプリケーションで使用できることは理解されるべきである。
【００５８】
一つの実施例では、本願の図面はスケール通り（例えば、正比例して）に描かれていることは理解されるべきである。しかしながら、他の実施例では、一部他の比例が利用されてもよいことが理解されるべきである。
【００５９】
更にまた、多くの変形及び変更が当業者に容易に起こせるので、本願で説明された構成及び操作に正確に本発明を制限することは望ましくない。従って、全ての適当な変形及び等価物は、本発明の要旨及び範囲内にあるものとして考えられるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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