(57)【要約】  刺激に応じて出力信号を生成するセンサであって、上記刺激の１つ又は複数の特性が上記出力信号の関数として決定されることができるよう、上記出力信号が、上記刺激の１つ又は複数の特性に対して所定の関係で生成される。ある実施形態において、上記センサは、要素２４、センサプロセッサ２６及び送信器２８を有する。上記要素は劣化する。これにより、上記出力信号と上記刺激の１つ又は複数の特性との間の所定の関係における予測可能な変動がもたらされる。上記センサプロセッサは、上記要素の劣化に関連付けられる情報を提供する。上記送信器は、上記プロセッサにより提供される情報を無線で送信する。
2010506173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス体に含まれる１つ又は複数のガス状分析物に関連付けられる情報を決定するよう構成されるセンサであって、
電磁放射線を放出するように構成されるエミッタを有する第１のセンサ部と、
前記第１のセンサ部に着脱自在に結合するよう構成される第２のセンサ部とを有し、
前記第２のセンサ部が、
前記ガス体との間で動作通信状態にあり、及び前記第２のセンサ部が前記第１のセンサ部に着脱自在に結合される場合、前記エミッタから電磁放射線を受信するよう構成される発光可能な媒体であって、前記発光可能な媒体が、前記エミッタから受信する電磁放射線に基づき、発光放射線を放出し、前記ガス体に含まれる１つ又は複数のガス状分析物に関連付けられる情報が、前記発光放射線の１つ又は複数の特性の関数として決定されることができる、発光可能な媒体と、
前記発光可能な媒体の劣化に関連付けられる情報を格納する記憶モジュールであって、前記発光可能な媒体の劣化が、前記発光可能な媒体による前記発光放射線の放出に影響を与える、記憶モジュールと、
前記発光可能な媒体の前記劣化に関連付けられる情報を送信する送信器とを有する、センサ。
【請求項２】
前記第２のセンサ部が、前記発光可能な媒体の劣化に関連付けられる情報を決定する補償モジュールを更に有する、請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】
前記補償モジュールが、前記発光可能な媒体におけるラジカルの存在によりもたらされる前記発光可能な媒体の劣化に関連付けられる情報を決定する、請求項２に記載のセンサ。
【請求項４】
前記発光可能な媒体の劣化に関連付けられる情報が、前記発光可能な媒体が前記エミッタから電磁放射線を受信した時間の総量を含む、請求項１に記載のセンサ。
【請求項５】
前記発光可能な媒体の劣化に関連付けられる情報が、前記発光可能な媒体が前記エミッタから電磁放射線を受信した時間の総量の関数として、前記補償モジュールにより決定される補償係数を含む、請求項２に記載のセンサ。
【請求項６】
前記第１のセンサ部が、受信器を更に有し、前記送信器が、前記発光可能な媒体の劣化に関連付けられる情報を前記受信器に無線で送信する、請求項１に記載のセンサ。
【請求項７】
前記受信器は、前記ガス体に含まれる１つ又は複数のガス状分析物に関連付けられる情報の決定を調整するため前記情報を実現するプロセッサに、前記発光可能な媒体の劣化に関連付けられる情報を提供する、請求項６に記載のセンサ。
【請求項８】
第２のセンサ部が、前記記憶モジュール及び前記送信器を提供するＲＦＩＤトランスポンダを更に有する、請求項１に記載のセンサ。
【請求項９】
前記発光可能な媒体が前記第２のセンサ部に配置されるとき、前記発光可能な媒体の劣化に関連付けられる情報が前記記憶モジュールに格納され、前記発光可能な媒体の劣化に関連付けられる情報が、前記記憶モジュールにより静的に格納される、請求項１に記載のセンサ。
【請求項１０】
前記送信器が、前記発光可能な媒体の劣化に関連付けられる情報を無線で送信する、請求項１に記載のセンサ。
【請求項１１】
前記１つ又は複数のガス状分析物が酸素を有する、請求項１に記載のセンサ。
【請求項１２】
ガス体に含まれる１つ又は複数のガス状分析物に関連付けられる情報を決定するよう構成されるシステムであって、
プロセッサと、
センサとを有し、
前記センサが、第１のセンサ部と前記第１のセンサ部に着脱可能に結合するよう構成される第２のセンサ部とを有し、
前記第１のセンサ部が、
振幅変調された電磁放射線を放出するように構成されるエミッタと、
電磁放射線を受信し、及び前記受信される電磁放射線に基づき１つ又は複数の出力信号を生成するよう構成される、感光性検出器であって、前記出力信号が、前記受信される電磁放射線の振幅を示す、感光性検出器とを有し、
前記第２のセンサ部が、
ガス体との間で動作通信状態にあり、及び前記第２のセンサ部が前記第１のセンサ部に着脱自在に結合される場合、前記エミッタから前記振幅変調された電磁放射線を受信するよう構成される発光可能な媒体であって、前記発光可能な媒体が、前記エミッタから受信する電磁放射線に基づき、発光放射線を放出し、前記ガス体に含まれる１つ又は複数のガス状分析物に関連付けられる情報が、前記発光放射線の１つ又は複数の特性の関数として決定されることができ、前記発光可能な媒体が、前記第２のセンサ部が前記第１のセンサ部に着脱自在に結合される場合、前記発光放射線の一部が前記感光性検出器に向けられるよう更に構成される、発光可能な媒体と、
前記発光可能な媒体の劣化に関連付けられる情報を格納する記憶モジュールであって、前記発光可能な媒体の劣化が、前記発光可能な媒体による前記発光放射線の放出に影響を与える、記憶モジュールと、
前記発光可能な媒体の前記劣化に関連付けられる情報を送信する送信器であって、前記プロセッサが、前記感光性検出器により生成される前記出力信号を受信し、前記送信器により送信される前記発光可能な媒体の劣化に関連付けられる情報を受信し、及び前記感光性検出器により生成される出力信号及び前記送信器から受信される情報に基づき、前記１つ又は複数のガス状分析物に関連付けられる情報を決定する、送信器とを有する、システム。
【請求項１３】
前記第２のセンサ部が、前記発光可能な媒体の劣化に関連付けられる情報を決する補償モジュールをさらに有する、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記第２のセンサ部が、前記記憶モジュール及び前記送信器を提供するＲＦＩＤトランスポンダを更に有する、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１５】
前記プロセッサにより決定される前記１つ又は複数のガス状分析物に関連付けられる情報が、酸素濃度及び酸素分圧の一方又は両方に関連付けられる情報を有する、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１６】
前記第１のセンサ部が、前記プロセッサと通信する受信器を更に有し、前記送信器が、前記発光可能な媒体の劣化に関連付けられる情報を前記受信器に無線で送信し、及び前記プロセッサは、前記発光可能な媒体の劣化に関連付けられる情報を前記受信器から受信する、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１７】
前記発光可能な媒体が前記第２のセンサ部に配置されるとき、前記発光可能な媒体の劣化に関連付けられる情報が前記記憶モジュールに格納され、前記発光可能な媒体の劣化に関連付けられる情報が、前記記憶モジュールにより静的に格納される、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１８】
前記送信器が、前記発光可能な媒体の劣化に関連付けられる情報を無線で送信する、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１９】
刺激に基づき出力信号を生成するセンサであって、
前記刺激の１つ又は複数の特性が前記出力信号の関数として決定されることができるよう、前記出力信号が、前記刺激の１つ又は複数の特性に対して所定の関係となるよう生成され、前記センサが、
劣化する要素であって、前記要素の劣化により、前記出力信号と前記刺激の１つ又は複数の特性との間の前記所定の関係における予測可能な変動が生じるような劣化する要素と、
前記要素の劣化に関連付けられる情報を提供するセンサプロセッサと、
前記プロセッサにより提供される情報を無線で送信する送信器とを有する、センサ。
【請求項２０】
前記要素が、時間量に実質的に比例する率で劣化し、及び前記センサプロセッサが、時間量に関連付けられる情報を提供する、請求項１９に記載のセンサ。
【請求項２１】
前記時間量が、前記センサが最後に較正されてから経過した総時間量であり、前記センサを較正することが、前記刺激の１つ又は複数の特性が前記出力信号の関数として決定されることを可能にする、前記出力信号と前記刺激の１つ又は複数の特性との間の所定の関係を決定することを含む、請求項２０に記載のセンサ。
【請求項２２】
前記センサプロセッサにより提供される時間量に関連付けられる情報が、前記センサが最後に較正されてから経過した総時間量を含む、請求項２１に記載のセンサ。
【請求項２３】
前記センサプロセッサにより提供される時間量に関連付けられる情報が、前記センサが最後に較正されてから経過した総時間量の関数として、前記センサプロセッサにより決定される補償係数を含む、請求項２１に記載のセンサ。
【請求項２４】
前記時間量は、前記センサが最後に較正されてから前記センサが使用中であった時間量であり、前記センサを較正することが、前記刺激の１つ又は複数の特性が前記出力信号の関数として決定されることを可能にする、前記出力信号と前記刺激の１つ又は複数の特性との間の所定の関係を決定することを含む、請求項２０に記載のセンサ。
【請求項２５】
前記センサプロセッサにより提供される時間量に関連付けられる情報が、前記センサが最後に較正されてから前記センサが使用中であった時間量を含む、請求項２４に記載のセンサ。
【請求項２６】
前記センサプロセッサにより提供される時間量に関連付けられる情報が、前記センサが最後に較正されてから前記センサが使用中であった時間の関数として、前記センサプロセッサにより決定される補償係数を含む、請求項２４に記載のセンサ。
【請求項２７】
前記記憶モジュール及び前記送信器を提供するＲＦＩＤトランスポンダを更に有する、請求項１９に記載のセンサ。
【請求項２８】
前記送信器により送信される情報を受信する受信器と、
受信器を担持する第１のセンサ部であって、前記第１のセンサ部が、前記受信器により受信される情報がシステムプロセッサに転送されるよう、前記システムプロセッサと動作通信状態にある、第１のセンサ部と、
前記要素、前記センサプロセッサ及び前記送信器を担持する第２のセンサ部であって、前記第２のセンサ部が、前記第１のセンサ部に着脱自在に結合するよう構成される、第２のセンサ部とを更に有し、前記システムプロセッサが、前記センサにより監視される１つ又は複数の分析物に関連付けられる情報の決定を調整するため前記受信器から転送される情報を実現する、請求項１９に記載のセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
米国特許法第119条(ｅ)項の規定により、本出願は、２００６年１０月６日に出願された米国仮出願シリアル番号第60/849,951号による優先権利益を請求する。更に、米国特許法第120/365条の規定により、本出願は、２００７年１０月２日に出願された米国特許出願シリアル番号第11/866,046号による優先権利益を請求する。
【０００２】
本発明は、ガス体に含まれる１つ又は複数の分析物に関連付けられる情報を決定するセンサにおける発光可能な媒体の劣化を補償するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
発光可能な媒体と接触するガス体(body of gas)に含まれる分析物に関連付けられる情報を決定するため、発光可能な媒体の発光の１つ又は複数の側面を測定する発光可能な媒体を含むセンサが知られている。米国特許第6,325,978号、第6,632,402号、第6,616,896号、及び第6,815,211号はすべて、試料セルを通るガスにおいて例えば酸素といったガスの濃度を決定するため、発光クエンチングを使用する斯かるセンサの例を開示する。上記文献の各々の内容は、参照により本願明細書に組み込まれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これらの発光ベースのセンサの精度は、通常時間とともに、光ブリーチング、ラジカル形成及び／又は他の現象に起因する発光可能な媒体の劣化により劣化する。発光可能な媒体を比較的頻繁に較正し、及び／又は比較的頻繁に交換しないと、この種の従来型センサは、この劣化が原因で信頼性がなくなる場合がある。発光可能な媒体の劣化に関連付けられる他の欠点も存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の１つの側面は、ガス体に含まれる１つ又は複数のガス状分析物に関連付けられる情報を決定するよう構成されるセンサに関する。ある実施形態において、上記センサは、第１のセンサ部及び第２のセンサ部を有する。上記第１のセンサ部は、エミッタを有し、このエミッタは、電磁放射線を放出するように構成される。上記第２のセンサ部は、第１のセンサ部に着脱自在に結合するよう構成され、発光可能な媒体、記憶モジュール及び送信器を有する。上記発光可能な媒体は、ガス体との間で動作通信状態にあり、及び上記第２のセンサ部が上記第１のセンサ部に着脱自在に結合される場合、上記エミッタから電磁放射線を受信するよう構成される。上記発光可能な媒体は、上記エミッタから受信する電磁放射線に応じて、発光放射線を放出し、その結果、上記ガス体に含まれる１つ又は複数であるガス状分析物に関連付けられる情報が、上記発光放射線の１つ又は複数の特性の関数として決定されることができる。記憶モジュールが、上記発光可能な媒体の劣化に関連付けられる情報を格納し、上記発光可能な媒体の劣化が、上記発光可能な媒体による上記発光放射線の放出に影響を与える。上記送信器は、上記発光可能な媒体の劣化に関連付けられる情報を送信する。
【０００６】
本発明の別の側面は、ガス体に含まれる１つ又は複数のガス状分析物に関連付けられる情報を決定するよう構成されるシステムに関する。ある実施形態において、このシステムは、プロセッサ及びセンサを有する。上記センサは、第１のセンサ部と第２のセンサ部とを有する。上記第１のセンサ部は、エミッタと感光性検出器とを有する。上記エミッタは、振幅変調された電磁放射線を放出するよう構成される。上記感光性検出器は、電磁放射線を受信し、上記受信される電磁放射線に応じて１つ又は複数の出力信号を生成するよう構成される。上記出力信号は、上記受信される電磁放射線の振幅を示す。上記第２のセンサ部は、上記第１のセンサ部に着脱自在に結合するよう構成され、発光可能な媒体、記憶モジュール及び送信器を有する。
【０００７】
発光可能な媒体は、ガス体との間で動作通信状態にあり、及び上記第２のセンサ部が上記第１のセンサ部に着脱自在に結合される場合、上記エミッタから振幅変調された電磁放射線を受信するよう構成される。発光可能な媒体は、上記エミッタから受信する電磁放射線に応じて発光放射線を放出し、その結果、上記ガス体に含まれる１つ又は複数のガス状分析物に関連付けられる情報が、上記発光放射線の１つ又は複数の特性の関数として決定されることができる。上記発光可能な媒体が、上記第２のセンサ部が上記第１のセンサ部に着脱自在に結合される場合、上記発光放射線の一部が上記感光性検出器に向けられるよう更に構成される。上記記憶モジュールは、上記発光可能な媒体の劣化に関連付けられる情報を格納し、上記発光可能な媒体の劣化が、上記発光可能な媒体による上記発光放射線の放出に影響を与える。
【０００８】
上記送信器は、上記発光可能な媒体の劣化に関連付けられる情報を送信する。プロセッサが、（ｉ）上記感光性検出器により生成される上記出力信号を受信し、（ii）上記送信器により無線で送信される上記発光可能な媒体の劣化に関連付けられる情報を受信し、及び（iii）上記感光性検出器により生成される出力信号及び上記送信器から受信される情報に基づき、上記１つ又は複数のガス状分析物に関連付けられる情報を決定する。
【０００９】
本発明の更に別の側面は、刺激に応答して出力信号を生成するセンサであって、上記刺激の１つ又は複数の特性が上記出力信号の関数として決定されることができるよう、上記出力信号が、上記刺激の１つ又は複数の特性との間で所定の関係が成立するよう生成される。ある実施形態において、上記センサは、要素、センサプロセッサ及び送信器を有する。要素は劣化する。これにより、上記出力信号と上記刺激の１つ又は複数の特性との間の上記所定の関係における予測可能な変動が生じる。上記センサプロセッサは、要素の劣化に関連付けられる情報を提供する。上記送信器は、上記プロセッサにより提供される情報を無線で送信する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】本発明のある実施形態による、ガス体に含まれる１つ又は複数の分析物に関連付けられる情報を決定するよう構成されるシステムを示す図である。
【図１Ｂ】本発明のある実施形態による、ガス体に含まれる１つ又は複数の分析物に関連付けられる情報を決定するよう構成されるシステムを示す図である。
【図２】本発明のある実施形態による、ガス体に含まれる１つ又は複数の分析物に関連付けられる情報を決定するよう構成されるセンサの構成を示す図である。
【図３】本発明のある実施形態による、ガス体に含まれる１つ又は複数の分析物に関連付けられる情報を決定するように構成されるセンサの構成を示すである。
【図４】本発明のある実施形態による、ガス体に含まれる１つ又は複数の分析物に関連付けられる情報を決定するように構成されるセンサ内に配置されるプロセッサを示す図である。
【図５】本発明のある実施形態による、ガス体に含まれる１つ又は複数の分析物に関連する情報を決定するプロセッサを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明のこれらの及び他の目的、特徴及び特性が、この構造の関連要素及び部品の組合せにおける動作方法及び機能並びに製造コストと共に、対応する図面を参照して以下の明細書及び添付の特許請求の範囲を考慮すればより明らかになるだろう。上記事項はすべて、この明細書の一部を形成する。類似する参照符号は、さまざまな図面における対応する部品を表す。しかしながら、図面が図示及び説明のためにだけあること、及び本発明の限界を規定するものとして意図されないことを明示的に理解されたい。明細書及び請求項において使用される単数形の「a」「an」及び「the」は、明示的にそうでない旨の記載がなければ、複数の参照を含むものとする。
【００１２】
図１Ａを参照して、ガス体における１つ又は複数の分析物又は成分に関連付けられる情報を決定するように構成されるシステム１０が示される。システム１０は、センサ１２及びプロセッサ１４を含む。センサ１２は、第１のセンサ部１６及び第２のセンサ部１８を含む。第１のセンサ部１６及び第２のセンサ部１８は、ある実施形態において、互いに着脱自在に結合されることができる。図１Ａは、第２のセンサ部１８から離脱される第１のセンサ部１６を示す。
【００１３】
図１Ｂは、第１のセンサ部１６及び第２のセンサ部１８が一緒に結合されるときのシステム１０を概略的に示す。第２のセンサ部１８は、ガスが通過することができる導管２２により形成される流路２０を提供する。（例えば、図１Ｂに図示されるように）第１のセンサ部１６が第２のセンサ部１８に結合される場合、第１のセンサ部１６は、その間で動作通信リンク（例えば、有線リンク、無線リンク、別々のリンク、ネットワークを介するリンク等）を介してプロセッサ１４に提供される出力信号を生成するよう動作可能である。第１のセンサ部１６により生成される出力信号に基づき、プロセッサ１４は、流路２０内に配置されるガスに含まれる１つ又は複数の分析物又は成分の１つ又は複数の特性に関連付けられる情報を決定する。発光ベースの技術を介して監視されるガス流における分析物又は成分の例は、酸素である。
【００１４】
ある実施形態において、導管２２は、患者に及び／又は患者からガスを運搬するよう適合される。従って、導管２２は、別の導管、回路、又は導管２２にガスを供給する管と結合されることができる。より特定の例において、導管２２は、患者の気道と通信するよう構成される患者インターフェース装置からガスを受信することができる。患者インターフェース装置のいくつかの例は、例えば、気管内チューブ、鼻カニューレ、気管切開チューブ、マスク又は他の患者インターフェース装置を含むことができる。本発明は、これらの例に限定されず、及び任意のガス体における分析物の決定を想定する。
【００１５】
図１Ａ及び１Ｂから分かるように、ある実施形態において、第２のセンサ部１８は、発光可能な媒体２４、プロセッサ２６及び送信器／受信器２８を含む。ある実施形態において、第１のセンサ部１６は、エミッタ３０、感光性検出器３２及び送信器／受信器３４を含む。
【００１６】
センサ部１６及び１８を着脱自在に結合するための様々な機構が実現されることができる点を理解されたい。いくつかの実施形態において、台座領域が、第１のセンサ部１６を収容するハウジングを確実に受けるよう適合される導管２２の外部表面に提供される。例えばセンサ部１６及び１８は、２００３年９月９日に発行されたLabudaらによるタイトルが「OXYGEN MONITORING APPARATUS」である米国特許第6,616,896号（以下896特許と呼ぶ）、又は２００３年１０月１４日に発行されたBlazewiczらによるタイトルが「OXYGEN MONITORING APPARATUS」である米国特許第6,632,402号（以下402特許と呼ぶ）に記載される態様で結合されることができる。更に、これらのリファレンスは両方とも、（１）エミッタ３０、感光性検出器３２及び／又は発光可能な媒体２４の一部又は全てに類似する要素を含み、及び（２）センサ１２と類似する態様でガス体に含まれる１つ又は複数の分析物に関連付けられる情報を決定するセンサを記載する。402特許及び896特許は共に、全体として、参照により本書に組み込まれる。これらの例は、限定することを目的とするものではなく、及びセンサ部１６及び１８を結合させる任意の適切な方法が使用されることができる点を理解されたい。更に、別の実施形態では、センサ部１６及び１８は、互いに永久に接続される、又は少なくとも容易には離脱されない。
【００１７】
センサ部１６及び１８が結合されるとき、エミッタ３０は発光可能な媒体２４へ向けられる電磁放射線を放出する。以下に更に述べられるように、エミッタ３０により放出される電磁放射線は発光可能な媒体２４が発光することをもたらす波長を持つ電磁放射線を含む。エミッタ３０は、１つ又は複数の有機ＬＥＤ（「ＯＬＥＤ」）、レーザ（例えば、ダイオードレーザ又は他のレーザ光源）、発光ダイオード（「ＬＥＤ」）、熱陰極蛍光管（「ＨＣＦＬ」）、冷陰極蛍光管（「ＣＣＦＬ」）、白熱電球、ハロゲンランプ、受信環境光及び／又は他の電磁放射線源を含むことができる。
【００１８】
ある実施形態において、エミッタ３０は、１つ又は複数の緑及び／又は青色ＬＥＤを含む。これらのＬＥＤは通常、発光可能な媒体２４の発光可能な組成吸収域において高輝度を持ち、及び他の波長（例えば、赤及び／又は赤外線）で、より小さな放射線量を出力する。これは、センサ１２の漂遊干渉光及び光劣化を最小化する。
【００１９】
本発明はＬＥＤの使用に決して限定されないが、エミッタ３０をＬＥＤで実現することの他の利点は、その軽量さ、コンパクトさ、低消費電力、低電圧要件、低い熱発生、信頼性、丈夫さ、比較的低コスト及び安定性を含む。また、ＬＥＤは、非常に迅速に、確実に及び何度も、オン／オフに切替えられることができる。
【００２０】
いくつかの実現において、システム１０は、エミッタ３０により放出される放射線をガイドし、焦点合わせし及び／又は他の処理をするため、第１のセンサ部１６及び第２のセンサ部１８の一方又は両方内に配置される１つ又は複数の光学素子（図示省略）を含むことができる。例えば、１つ又は複数のレンズは、選択された方向に放射線を平行化することができる。より特定の例として、本書に共に組み込まれる896特許及び402特許は、エミッタ３０と類似のエミッタにより放出される放射線を処理する光学素子の使用を開示する。
【００２１】
センサ部１６及び１８が結合されるとき、エミッタ３０からの電磁放射線は、所定の振幅変調を備える（例えば、所定周波数を持つ、所定の最大及び／又は最小振幅を持つ等）発光可能な媒体２４に達することができる。ある実施形態において、エミッタ３０は、所定の振幅変調を備える電磁放射線を放出するよう駆動されることができる。別の実施形態では、第１のセンサ部１６は、エミッタ３０により放出される電磁放射線の振幅を変調する１つ又は複数の光学素子（図示省略）を含むことができる。１つ又は複数の光学素子は、１つ若しくは複数の周期的に駆動される能動要素（例えば、液晶スタック等）、並びに／又は、エミッタ３０により放出される電磁放射線の光学経路の中へ及び中から周期的に移動される１つ若しくは複数の受動要素（例えば、フィルタ、ハーフミラー等）を含むことができる。
【００２２】
第２のセンサ部１８は、導管２２の壁に形成されるウィンドウ３６を含むことができる。センサ部１６及び１８が結合されるとき、例えばエミッタ３０により放出される電磁放射線といった電磁放射線が、導管２２の内部に入る及び／又はその内部から出ることを可能にするため、ウィンドウ３６は、実質的に透明とすることができる。例えば、ウィンドウ３６は、サファイヤ、１つ又は複数のポリマー（例えば、ポリエチレン等）、ガラス及び／又は他の実質的に透明な物質から形成されることができる。いくつかの実施形態（図示省略）において、導管２２は、ウィンドウ３６に類似する２つのウィンドウを含むことができる。402特許において図示及び説明されるように、２つのウィンドウは、電磁放射線が導管２２を通過することを可能にするため互いから反対側の導管２２に配置されることができる。本実施形態において、センサ部１６及び１８が結合されるとき、感光性検出器３２は、エミッタ３０から導管２２の反対側に配置されることができる。
【００２３】
発光可能な媒体２４は、エミッタ３０及び／又はいくつかの他の励起エネルギーからの放射線に応じて、エミッタ３０により提供される電磁放射線の波長と異なる波長において実質的に無指向性の態様で、波線３８により示される電磁放射線を放出するよう発光する媒体である。この発光した電磁放射線３８の強度及び／又は持続性は、導管２２内のガス体に含まれる１つ又は複数の分析物の相対量に基づき上下する。ある実施形態においては、酸素が、発光反応をクエンチすることにより、発光放射線３８の強度及び／又は持続性の修正をもたらす。酸素の濃度が増加するにつれて、発光放射線３８の強度及び／又は持続性の修正は少なくなるだろう。ある実施形態において、発光可能な媒体２４は、発光フィルムとして形成される。例えば、参照により含まれる896及び402特許は共に、発光可能な媒体２４として使用されることができるフィルムを開示する。
【００２４】
図１Ａ及び１Ｂにおいて示される実施形態において、発光可能な媒体２４は、熱コンデンサ４０と接触して、熱コンデンサ４０の近くに又はさもなければ熱コンデンサ４０と熱的に結合されて配置される。熱コンデンサ４０は、発光可能な媒体２４を実質的に一定の動作温度に維持し、及びこれにより発光可能な媒体２４の温度変動に起因するシステム１０の不正確さを減少又は除去するために使用される。従って、熱コンデンサ４０は、例えば温度センサの出力に基づきフィードバック式で制御されるヒーター、ヒートシンク等の、この機能を実現する任意のデバイスである。
【００２５】
センサ部１６及び１８が結合される場合、発光可能な媒体２４から発光された電磁放射線３８の少なくとも一部を感光性検出器３２が受信するよう、感光性検出器３２は、第１のセンサ部１６内に配置される。受信放射線に基づき、感光性検出器３２は、受信放射線の１つ又は複数の特性に関連付けられる１つ又は複数の出力信号を生成する。例えば、１つ又は複数の出力信号は、放射線の量、放射線の強度、放射線の変調及び／又は放射線のその他の性能に関連付けられることができる。ある実施形態において、感光性検出器３２は、ＰＩＮダイオードを含む。他の実施形態において、他の感光性のデバイスが、感光性検出器３２として使用される。例えば、感光性検出器３２は、ダイオードアレイ、ＣＣＤチップ、ＣＭＯＳチップ、光電子増倍管及び／又は他の感光性のデバイスという形をとることができる。
【００２６】
図２は、感光性検出器３２を含むセンサ１２の実施形態を示す。センサ１２においては、発光可能な媒体２４と感光性検出器３２との間の第１のセンサ部１６内に、１つ又は複数のフィルタ要素４２が配置される。参照により含まれる896及び402特許両方に記載されているように、フィルタ要素４２は通常、発光可能な媒体２４により放出されない電磁放射線が感光性検出器３２に入射することを防止するように設計される。例えば、ある実施形態において、フィルタ要素４２は、波長固有であり、他の波長を持つ放射線を実質的にブロックすると共に、感光性検出器３２に入射するよう発光放射線３８がそこを通過することを可能にする。
【００２７】
図２に示されるセンサ１２の実施形態において、第１のセンサ部１６は、基準感光性検出器４４及びビームスプリッティング要素４６も含む。参照により含まれる896特許に記載されているように、ビームスプリッティング要素４６は、感光性検出器３２に向かって伝播する放射線の一部を基準感光性検出器４４上へ向けることができる。感光性検出器３２により生成される１つ又は複数の出力信号におけるシステム雑音（例えば、エミッタ３０における強度変動等）を説明及び補償するための基準として、基準感光性検出器４４により生成される１つ又は複数の出力信号が使用されることができる。
【００２８】
図２において、フィルタ４２、基準感光性検出器４４及びビームスプリッティング要素４６が、第１のセンサ部１６に配置されるものとして示されるが、これは図示目的としてのものであることを理解されたい。他の実施形態においては、ビームスプリッティング要素４６、基準感光性検出器４４並びに／又は１つ若しくは複数のフィルタ４２のいくつか又はすべてが、第１のセンサ部１６内に配置されることができる。
【００２９】
図３は、センサ１２の更に別の構成を示す。図３に示される構成において、熱コンデンサ４０は、少なくとも部分的に透明であり、及びウィンドウ３６に隣接して配置される。この構成において、発光可能な媒体２４は、ウィンドウ３６からコンデンサ４０の反対側にある熱コンデンサ４０と熱通信できる状態で配置される。発光可能な媒体２４は、コンデンサ４０と発光可能な媒体２４との間の境界線の反対側にある発光可能な媒体２４の側の流路２０にさらされる。見て分かるように、エミッタ３０により放出される電磁放射線４７は、発光可能な媒体２４に入射するよう、ウィンドウ３６及び熱コンデンサ４０を共に通過する。上述されているのと実質的に同じ態様で、発光可能な媒体２４から放出される発光放射線３８は、感光性検出器３２及び／又は４４の一方又は両方に入射するよう、熱コンデンサ４０及びウィンドウ３６を通り後ろに進行する。
【００３０】
図１Ａ及び１Ｂに戻り、送信器／受信器２８及び３４は、互いからの信号を送信し、及び／又は互いに対する信号を受信する。より詳細には、ある実施形態において、送信器／受信器２８及び３４は、無線で信号を送信及び／又は受信する。これはシステム１０が医療設定で配置されるという場合に有益となりうる。なぜなら、露出した通信ライン及び／又は導線が阻止又は禁止される場合があるからである。しかしながら、他の実施形態において、送信器／受信器２８及び３４は、有線接続を介して信号を送信及び／又は受信することができる。これらの実施形態は、システム１０が、医療設定において利用される場合を含むことができる。図１Ａ及び１Ｂで分かるように、プロセッサ２６から信号を送信する及び／又はプロセッサ２６に対する信号を受信するよう、送信器／受信器２８は、プロセッサ２６とのインターフェースとなる。プロセッサ１４からの信号を送信する及び／又はプロセッサ１４に対する信号を受信するよう、送信器／受信器３４は、プロセッサ１４とのインターフェースとなる。
【００３１】
いくつかの実施形態において、発光可能な媒体２４は時間とともに劣化する場合がある。この劣化により、励起エネルギー（例えば、エミッタ３０からの電磁放射線）に対する発光可能な媒体２４のレスポンス（例えば、発光放射線３８の強度及び／又は持続性）における変動がもたらされる。言い換えると、使用及び年数の一方又は両方が原因で発光可能な媒体２４内に発生する化学及び／又は物理変化は、発光可能な媒体２４が、時間において２つの非隣接ポイントでそれに印加される同じ励起エネルギーとは異なる態様で反応することをもたらす。発光可能な媒体２４の劣化が続くので、この劣化は、発光可能な媒体２４により発光した発光放射線３８の１つ又は複数の特性を表わす出力信号と刺激との間の相関を変化させることにより、その意図された刺激（ガス体に含まれる１つ又は複数の分析物又は成分）を監視するセンサ１０の精度に影響を与える場合がある。発光可能な媒体２４の劣化を引き起こすことができる現象のいくつかの例は、光ブリーチング、酸素ラジカルの形成及び／又は他の現象を含む。
【００３２】
プロセッサ２６は、発光可能な媒体２４の年数又は使用とともに増加する発光可能な媒体２４の劣化に関連付けられる情報を決定する。その後、この情報は、送信器／受信器２８によりプロセッサ２６から送信され、及び送信器／受信器３４を介してプロセッサ１４により受信される。更に以下に述べられるように、プロセッサ１４は感光性検出器３２の出力信号も受信する。その後プロセッサ１４は、この出力信号及びプロセッサ２６から受信される情報に基づき、流路２２に存在するガス体に含まれる１つ又は複数の分析物に関連付けられる情報を決定する。
【００３３】
図４は、本発明の１つ又は複数の実施形態に基づかれるプロセッサ２６を示す。図示されるように、ある実施形態において、プロセッサ２６は、補償モジュール４８及び記憶モジュール５０を含む。モジュール４８及び５０は、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、ハードウェア及び／若しくはファームウェアのいくつかの組合せ、並びに／又は他の実現態様において実現されることができる。図４において、単一の処理ユニット内に共に配置されるものとしてモジュール４８及び５０が示されるが、プロセッサ２６が複数の処理ユニットを含むことができること、及びこれらの処理ユニットのいくつかが第２のセンサ部１８内で互いに離れた位置に配置されることができることを理解されたい。斯かる実施形態において、モジュール４８及び５０は、他のモジュールから離れて配置されることができ、及びモジュール間の動作通信が、１つ又は複数の通信リンクを介して実現されることができる。斯かる通信リンクは、無線又は有線接続とすることができる。
【００３４】
補償モジュール４８は、発光可能な媒体２４の劣化に関連付けられる情報を決定する。前述されたように、発光可能な媒体２４の劣化は、年数又は使用とともに進行する傾向がある。従って、ある実施形態において、補償モジュール４８は、（１）発光可能な媒体２４がセンサ１２に取り付けられた時間量（「ｔａｇｅ」）及び／又は（２）発光可能な媒体２４がセンサ１２においてエミッタ３０から電磁放射線を受信した時間量（「ｔｕｓｅ」）を監視する。いくつかの実施形態において、センサ１０が発光可能な媒体２４の劣化にとって説明する態様において較正されるとき、ｔａｇｅ及びｔｕｓｅの一方又は両方がリセットされることができる又はリセットされることができないことは明らかである。
【００３５】
ｔａｇｅ及びｔｕｓｅを監視するために、補償モジュール４８は、クロック、タイマー及び／又は他のいくつかの時間測定要素を含むことができる。単に連続的に実行中の時間を必要とするので、ｔａｇｅの決定はかなり単純である。ｔｕｓｅの決定は、発光可能な媒体２４がエミッタ３０から電磁放射線を受信する時（又は、この時間のなんらかの近似）を補償モジュール４８が知らされることを必要とする。
【００３６】
例えば、ある実施形態において、補償モジュール４８は、発光可能な媒体２４にある又はその近くにある第２のセンサ部１８に配置され、感光性検出器３２として図２に示される感光性検出器と通信する。感光性検出器３２は、エミッタ３０により放出される放射線を検出するよう適合され、及び、補償モジュール４８は、ｔｕｓｅに関して感光性検出器３２がエミッタ３０により放出される放射線を検出する時間を計数する。
【００３７】
図４に戻り、別の実施形態では、プロセッサ２６は、エミッタ３０から発光可能な媒体２４に向けられる電磁放射線の開始／停止を示す信号を送信器／受信器２８を介して受信する。いくつかの実施形態において、ｔｕｓｅは、単に発光可能な媒体２４が使用中である時間の近似にすぎないとすることができる。例えば、第２のセンサ部１８（及び／又は第１のセンサ部１６）は、センサ部１６及び１８が結合されるときを検出する検出器（図示省略）を含むことができ、及び補償モジュール４８は、センサ部１６及び１８が結合される時間をｔｕｓｅとして測定することができる。
【００３８】
ある実施形態において、補償モジュール４８は、ｔａｇｅ及びｔｕｓｅの一方又は両方の関数として、補償係数を決定するアルゴリズムを実行する。その後、ガス体において存在する１つ又は複数の分析物に関連付けられる情報の決定において、プロセッサ１４により実現される送信器／受信器２８及び３４を介して、補償係数はプロセッサ１４に送信される。そのアルゴリズムは、アルゴリズムの数学的機能、ルックアップテーブル及び／又は他の形式を含むことができる。別の実施形態では、補償モジュール４８は、ｔａｇｅ及び／又はｔｕｓｅが送信器／受信器２８及び３４を介してプロセッサ１４に送信されることをもたらし、及びプロセッサ１４は、補償係数を決定するためにｔａｇｅ及び／又はｔｕｓｅを実現する。
【００３９】
記憶モジュール５０は、補償係数を決定するためにプロセッサ２６及び／又はプロセッサ１４の他の要素により使用される情報を記憶するのに使用されることができる。例えば、記憶モジュール５０は、ｔａｇｅ及び／又はｔｕｓｅを決定するために使用される開始時刻及び／又は終了時間、ｔａｇｅ及び／又はｔｕｓｅ自体、補償係数を決定する補償モジュール４８により使用されるルックアップテーブル、補償係数を決定する補償モジュール４８により使用される数学的関数及び／又は他の情報を格納することができる。
【００４０】
ある実施形態において、プロセッサ２６は、補償モジュール４８を関与させることなくｔａｇｅが決定されることを可能にする。本実施形態において、記憶モジュール５０は、発光可能な媒体２４が第２のセンサ部１８に配置された時間又はセンサ１０が較正されたという最後の時間のタイムスタンプを格納する。このタイムスタンプはプロセッサ１４に送信される。このタイムスタンプは、ｔａｇｅ及び／又は補償係数を決定する際のタイムスタンプを実現する。類似する実施形態において、発光可能な媒体２４がエミッタ３０から電磁放射線を受信するたびに、プロセッサ２６は使用の開始及び／又は終了時に記憶モジュール５０にタイムスタンプを保存する。これらのタイムスタンプは、電磁放射線が受信された実際の時間又はそのなんらかの近似（例えば、センサ部１６及び１８が結合及び／又は離脱されるとき）を示すことができる。その後これらのタイムスタンプはプロセッサ１４に送信される。プロセッサは、ｔｕｓｅを決定するためこのタイムスタンプを使用する。
【００４１】
ある実施形態において、プロセッサ２６及び送信器／受信器２８は、付随する不揮発性メモリ（例えばＥＥＰＲＯＭ、等）を持つＲＦＩＤトランスポンダを含む。例えば、ＲＦＩＤトランスポンダに関連付けられるメモリは、記憶モジュール５０に関して上述された態様で、ｔａｇｅ及び／又はｔｕｓｅに関連付けられる情報を格納するのに使用されることができる。この情報は、ｔａｇｅ及び／又はｔｕｓｅに関連付けられる時間、タイムスタンプ、補償係数及び／又は他の情報を含むことができる。ＲＦＩＤトランスポンダの送信器／受信器は、プロセッサ２６からの情報を送信し、及びプロセッサ２６に対する情報を受信する送信器／受信器２８として動作することができる。例えば、送信器／受信器は、ＲＦＩＤトランスポンダに関連付けられるメモリからの情報を送信し、及びメモリへの情報を受信することができる。
【００４２】
別の実施形態では、送信器／受信器２８は、（例えば、バーコード等を介する）光学送信器を含む。本実施形態において、光学送信器は、光学的に符号化された情報を提供する可視ラベルを含むことができる。可視ラベルの表示は、静的（例えば、印刷）及び／又は、動的（例えば、ＬＣＤディスプレイ、プラズマディスプレイ、ＯＬＥＤディスプレイ等）とすることができる。光学的に符合化された情報は、ｔａｇｅ及び／又はｔｕｓｅに関連付けられる時間、タイムスタンプ、補償係数及び／又は他の情報といったｔａｇｅ及び／又はｔｕｓｅに関連付けられる情報を含むことができる。本実施形態において、静的である可視ラベルの一部は、（例えば、情報を格納することにより）記憶モジュール５０として、及び（情報を光学的に送信することにより）送信器／受信器２８として機能することができる。本実施形態において、動的である可視ラベルの一部は、送信器／受信器２８として機能することができる。一方、動的な表示を駆動するため通信でリンクされるプロセッサは、上述したプロセッサ２６の機能の一部もしくは全部を提供することができる。この実施形態において、送信器／受信器３４は、光学表示からの情報を受信するための光学コードリーダーを含む。
【００４３】
図５は、フェーズ差モジュール５２、補償モジュール５４及び分析物情報モジュール５６を含むプロセッサ１４の実施形態を示す。モジュール５２、５４及び５６は、ソフトウェア；ハードウェア；ファームウェア；ソフトウェア、ハードウェア及び／又はファームウェアのなんらかの組合せ；及び／又は他の実現態様において実現されることができる。図１において、単一の処理ユニット内に共に配置されるものとしてモジュール５２、５４及び５６が示されるが、プロセッサ１４は複数の処理ユニットを含むことができること、及び、これらの処理ユニットのいくつかは互いに離れた位置に配置されることができることを理解されたい。斯かる実施形態において、１つ又は複数のモジュール５２、５４及び５６は、他のモジュールから離れて配置されることができ、及び、モジュール間の動作通信は、１つ又は複数の通信リンクを介して実現されることができる。斯かる通信リンクは、無線又は有線接続とすることができる。
【００４４】
フェーズ差モジュール５２は、（１）発光可能な媒体２４に入射するようになるエミッタ３０からの電磁放射線の振幅変調と（２）エミッタ３０により放出される電磁放射線に基づき発光可能な媒体２４により発光される電磁放射線３８の変調との間のフェーズ差を決定する。
【００４５】
このフェーズ差を決定するために、フェーズ差モジュール５２は、エミッタ３０からの電磁放射線の振幅変調を得る。ある実施形態において、エミッタ３０からの電磁放射線の振幅変調は、電磁放射線の振幅変調に比例して、及び／又はこの振幅変調の頻度と共に変化する周期信号（例えば、正弦波信号、方形信号等）の形で得られる。この信号は、エミッタ３０に提供される変調された動力信号から、エミッタ３０により放出される電磁放射線を振幅変調する能動光学素子を駆動するために使用される変調された動力信号から、又は発光可能な媒体２４に提供される電磁放射線を振幅変調するためエミッタ３０と発光可能な媒体２４との間の受動的な光学素子の位置決めに関連付けられる信号から得られることができる。
【００４６】
フェーズ差モジュール５２は、発光可能な媒体２４により発光される電磁放射線３８の振幅変調も得る。いくつかの実施形態では、発光可能な媒体２４により発光される電磁放射線３８の振幅変調は、発光される電磁放射線３８の振幅変調に比例して、及び／又は振幅変調の頻度と共に変化する信号の形式で得られる。例えば、この信号は、感光性検出器３２により生成される１つ又は複数の出力信号から得られることができる。
【００４７】
フェーズ差モジュール５２は、エミッタ３０により放出される電磁放射線についての得られた振幅変調と発光される電磁放射線３８についての得られた振幅変調との間のフェーズ差を決定する。ある場合において、フェーズ差モジュール５２は、これらの２つの振幅変調の間のフェーズ差に比例するＤＣ信号を生成するロックインアンプを含む。他の例において、フェーズ差モジュール５２は、エミッタ３０により放出される放射線についての得られた振幅変調と発光可能な媒体２４により発光される放射線についての得られた振幅変調との間のフェーズ差を算出するソフトウェアにおいて実施されることができる。
【００４８】
補償モジュール５４は、１つ又は複数のシステム遅延を補償する。例えば、補償モジュール５４は、上述の発光可能な媒体２４の劣化により生じるセンサ１０のレスポンスにおける変動を補償する。補償モジュール５４は、これらの変動を補償するためにプロセッサ２６から（例えば、補償モジュール４８及び／又は記憶モジュール５０から）受信される発光可能な媒体２４の劣化に関する情報を使用する。前述されるように、プロセッサ２６から受信される発光可能な媒体２４の劣化に関する情報は、補償係数を含むことができる。補償係数は、（１）エミッタ３０により放出される電磁放射線の振幅変調、（２）発光放射線３８の振幅変調（感光性検出器３２の出力信号により示される）、及び／又は（３）フェーズ差モジュール５２により決定されるフェーズ差に適用される補償を含むことができる。
【００４９】
ある実施形態において、プロセッサ２６は、決定された補償係数より「生」の情報を補償モジュール５４に提供することができる。例えば、プロセッサ２６は、ｔａｇｅ及び／又はｔｕｓｅに関する値、又はｔａｇｅ及び／又はｔｕｓｅが決定されることができる情報（例えば、タイムスタンプ）を補償モジュール５４に提供することができる。これらの場合において、補償モジュール５４は、発光可能な媒体２４の劣化に対する補償をする前に補償係数を決定するために、上記の態様において情報を処理する。
【００５０】
発光可能な媒体２４に入射するエミッタ３０により放出される電磁放射線の振幅変調と発光可能な媒体２４により放出される電磁放射線３８の変調との間の、フェーズ差モジュール５２によって定まるフェーズ差に基づき、分析物情報モジュール５６は、導管２２内のガス体に含まれる１つ又は複数の分析物に関連付けられる情報を決定する。例えば、（補償モジュール５４による補償と共に）フェーズ差モジュール５２により決定されるフェーズ差は、発光可能な物質２４の発光の減衰時間に関連付けられる。
【００５１】
上述されるように、発光可能な物質２４の減衰時間は、発光可能な媒体２４に存在する１つ又は複数のガスの量の関数として変化する。従って、分析物情報モジュール５６は、フェーズ差モジュール５２により決定されるフェーズ差に基づき、こうした１つ又は複数のガス（例えば、発光可能な物質２４に存在する量）に関連付けられる情報を決定することができる。例えば、分析物情報モジュール５６は、１つ又は複数のガスに関連付けられる濃度、分圧及び／又は他の情報を決定することができる。ある実施形態において、１つ又は複数のガスは、酸素を含むことができる。
【００５２】
上の説明において、発光可能な媒体２４の劣化に対する補償が、分析物情報モジュール５６による分析物情報の決定前に補償モジュール５４によりなされるものとして記載されているが、この構成の代替例が存在する。例えば、ある実施形態において、分析物情報モジュール５６により決定される分析物情報を調整する補償係数が、（プロセッサ２６又は補償モジュール５４により）決定される。本実施形態において、補償が実施されていない情報に基づき分析物情報モジュール５６が分析物情報を決定する後まで、補償モジュール５４によって補償係数が適用されることはない。
【００５３】
ｔａｇｅ及び／又はｔｕｓｅに関連付けられる情報が、システム１０内の他の目的のために使用されることもできる。例えば、ｔａｇｅ及び／又はｔｕｓｅに関連付けられる情報は、発光可能な媒体２４がその有益なライフタイムを上回るとき（例えば、その発光特性に基づき、情報を正確に決定することはもはや実行されることができない）を決定するのに用いられることができる。本実施形態において、発光可能な媒体２４が交換されるべきであることを通知する信号（例えば、可視信号、音声信号等）がユーザに与えられることができる。発光可能な媒体２４の交換は、第２のセンサ部１８内の発光可能な媒体２４を交換すること、又は「より若い」発光可能な媒体を含む別のセンサ部で第２のセンサ部１８を交換すること含むことができる。
【００５４】
上記のシステム及び方法は、ガス状分析物を分析する文脈において記載されたが、本発明の一般的な原理は、より広範な範囲を覆うことを理解されたい。例えば、時間とともに１つ又は複数のセンサ部品の劣化により生じるセンサにおけるシステム誤差の調整の原理は、本発明の範囲を逸脱することなく他のタイプの検出器及び／又は解析器まで拡張されることができる。
【００５５】
最も実際的かつ好ましい実施形態であると現在考慮されるものに基づき、本発明が説明目的で詳述されたが、斯かるその詳細は、単に説明目的のためだけにあること、及び本発明は、開示された実施形態に限定されず、逆に添付の特許請求の範囲の精神及び範囲内にある修正及び均等な構成を覆うよう意図されることを理解されたい。例えば、可能な限り、任意の実施形態の１つ又は複数の特徴が、他の任意の実施形態の１つ又は複数の特徴と結合されることができる点を本発明は想定していることを理解されたい。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
2010506173.tif 000009