CN1037216A - 定量的二氧化碳检测器 - Google Patents

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Abstract

一个快速响应、定量测定气体中二氧化碳的检测 器，它包括一个或多个元件，每个元件包含一个带有 暴露于气体的表面的载体，所说的表面包括一个预先 确定浓度的指示单元，当暴露于一个给定浓度的二氧 化碳中时，它给出一个快速响应信号；当这个或这些 元件暴露于这个气体中时，产生响应信号，就能快速 和渐进地定量测定气体中二氧化碳的浓度，或气体中 二氧化碳浓度随时间的变化。

Description

这是1987年12月22日美国专利申请（申请号136600）的后续申请部分，136600申请是1986年8月13日申请（申请号896360）的后续申请，896360申请的美国专利号为4728499。
本发明涉及一个用于定量测定气体中二氧化碳的检测器。本发明还涉及一个用于测定气体中二氧化碳浓度的方法，最好用一个目测装置，它能给出所说浓度的定量测量结果。
用参见的方式结合在本申请中的美国专利4728499和它的后续申请，公开了一个组合快速响应装置，用来测定二氧化碳在气体混合物中大于2%的浓度，该装置包括一个指示单元，指示单元包含生色的PH-灵敏指示剂和其他物质。当所测的二氧化碳浓度在气体中大于等于2%时，该指示单元在5-20秒内给出一个可见的颜色变化。在这个装置的最佳实施例中，所说的指示单元是浸渍到一个载体上，形成一个指示器元件，它装配在具有一个入口、一个出口和一个透明窗口的外壳中，通过窗口可以看到其中的元件及其任何颜色的变化。
这样，根据美国专利4728499，当环境气体中二氧化碳的浓度达到或超过最小浓度2%时，按指示单元中物质的性质和浓度很快引起确定的颜色变化。因此，提供了一个装置，它配置在一个病人的气管内的管子上，就能精确和快速的测定。
但是在有些场合，不仅给出一个最小浓度，必须精确定量测定气体中二氧化碳的浓度。所以有一个装置和方法提供在线、实时、重复测量，则可检测二氧化碳浓度的瞬时变化，这是有益的。
把美国专利4728499所公开的装置中使用的目视检测概念扩展到（Ⅰ）一个元件能够给出渐进的不同响应信号或（Ⅱ）多个元件的顺序排列，可以看到现在可达到这些进一步的目的。每一个元件是预先校准的，给出一个快速响应信号，例如一个可见的响应（颜色变化）;两者之中的任何一个实施例中的所说的每一个响应信号相应于所测气体中二氧化碳的不同的预先测定的浓度，在所说的实施例中，能够重复地响应二氧化碳浓度变化。
根据本发明，提供一个用于定量测定气体中二氧化碳的检测器，它包括许多元件，每个元件具有一个暴露于气体中的表面的载体，所说的表面含有一个预先确定灵敏度的指示单元，当它暴露于一个给定的二氧化碳浓度时，给出一个快速响应信号。所说的元件按顺序排列，在每个元件中所说的指示单元的预先确定的灵敏度是渐进地顺序相差一个增量，它给出快速响应信号，与前面的每个元件中的指示单元不同，每一个所说的不同的响应信号相应于一个特定的二氧化碳浓度。因此，所说元件序列提供在气体中二氧化碳的渐进的定量测定，并能够重复地随时间响应二氧化碳浓度的变化。
指示单元的有效组成部分，在这里称作“指示器”，当暴露于一个给定的二氧化碳浓度中时，提供一个所需的快速响应信号，该指示器可能是任何已有技术的指示器，应对二氧化碳的存在是敏感的，并能够象这里所述的方法进行校准，从而给出相应于已知的预先确定的二氧化碳浓度的一个响应信号。这个信号可能是可目测的，即是颜色的、电的或电子的变化。在二氧化碳存在时给出颜色变化的指示器包含生色的PH-灵敏指示剂和氧化/还原指示剂。
在本发明的检测器中应用的合适指示剂是生色的PH-灵敏指示剂型，在美国专利4728499中已公开，而本发明在后面将参照这些合适的指示剂作进一步描述。
因此，本发明也提供一个用于在气体中定量测定二氧化碳的检测器，它包括多个元件，在其中每个元件有一个暴露于这种气体中的表面的载体。所说的表面是用预先确定灵敏度生色的指示单元浸渍过，当暴露于一个已知二氧化碳浓度的气体中时，它给出一个快速可见的颜色变化，所说元件是按顺序排列的，在每一个元件中，所述指示单元预先确定的灵敏度在这个顺序中渐进地相差一个增量，它给出颜色变化与在前面的每个元件中指示单元颜色变化不同，所说的每一个不同颜色变化相应于二氧化碳的一个特定浓度，因此，所说元件序列銎逯卸趸冀ソ亩坎舛ǎ⒛芄凰媸奔渲馗聪煊Χ趸寂ǘ鹊谋浠?
可能是生色的、电的或电子的某些指示器，在环境气体中能够基于不同的二氧化碳浓度给出变化信号。例如一个生色的化学指示器，当二氧化碳浓度增加时，渐进地改变颜色，即可见的不同性质的颜色或颜色色调的变化;并且颜色或颜色色调的渐变是足够明显地不同，当与一个合适的颜色比较图比较时，可产生一个有意义的快速响应信号;其次根据本发明一个改进的检测器是单个包含多响应的元件，而不是每个元件给出性质不同响应信号的多个元件。当用一个生色化学指示器时，不仅单个多响应元件实施例，而且多元件实施例通常与一个合适的颜色比较图一起应用。
这样，本发明进一步提供一个如上述用于定量测定气体中二氧化碳改进的检测器，它包含一个带有一个暴露于气体中的表面的元件，所说的表面包括指示器，能够根据暴露于气体中二氧化碳浓度渐进地改变，提供多个能够区别的快速响应信号，所说的每一个信号相应于一个特定二氧化碳浓度，还包括预先校准的用于说明所述信号的比较工具。
在根据本发明的改进的检测器的最佳实施例中，这个元件包含一个有暴露于气体中的表面的载体，所述的表面用生色指示单元浸渍过，这个元件根据暴露于渐进地变化的二氧化碳浓度给出多个快速可见的颜色或颜色色调变化。所述的每一个颜色或颜色色调相应于一个特定的二氧化碳浓度。还提供一个预先校准的颜色比较图，以说明不同的颜色和颜色色调。
本发明还进一步给出一个用于定量测定气体中二氧化碳浓度的方法，该方法包括把所说气体送进包含一个或多个元件的检测器中与一个或多个元件的表面接触，元件或每个元件有一个暴露于所述气体的所述表面的载体，所述表面用一个预先确定灵敏度的生色指示单元浸渍过，在单个元件的情况，它给出一系列相应于二氧化碳浓度变化的快速可见颜色变化，或在多个元件的情况，当暴露于一个已知的二氧化碳浓度中时，给出一个快速可见的颜色变化。所述的多个元件是按顺序排列的，在这个顺序的每个元件中，指示单元的所述预先确定的灵敏度渐进地相差一个增量，它给出一个不同于在前面的每个元件指示单元的颜色变化，并把所述一系列快速可见颜色变化或所述不同颜色变化与一个预先校准的颜色比较图作颜色比较，从而得到渐进的定量浓度测定或气体中二氧化碳浓度的变化。
本发明的检测器的最佳实施例，利用在美国专利4728499中公开的用于测量二氧化碳、涨落量同样概念，并保留其医学应用于有生命的快速响应特性，但是，通过改进包含一个或多个元件指示实体，每一个元件对环境气体中二氧化碳的不同浓度敏感，目前的检测器或改进的检测器允许测定二氧化碳浓度瞬时的变化并定量测量它们的浓度。
在本发明的检测器中用的指示单元最好包含一个无色化合物的水溶液，它提供一个碱性溶液，即一个碱，一个生色PH-灵敏的指示剂和吸水的、无色透明的水可混溶的液体，并且在所述的每个元件中指示单元的灵敏度是用改变这个碱的浓度或性质、改变生色的PH-灵敏指示剂的浓度或性质或改变这些参数任何组合来确定的。
当用“指示单元”这个术语时，是想说明在这个检测器的每个元件中的那个实体，它给出一个快速响应信号，最好是取决于所给出二氧化碳浓度的一个颜色变化。一个最佳的“指示单元”至少包括一个“指示器”，这里的“指示器”定义为包括一个化合物或化合物的混合物，或一个合适的电气装置或电子装置。
当这个指示器是一个化合物时，它通常是一个生色的PH-灵敏指示剂，它根据暴露于一个二氧化碳的给定浓度时给出一个颜色变化，在有其他成分存在情况下，提供一个合适的化学条件，以引起所需要的颜色变化。当指示器是一个电的或电子的装置时，它可能是一个电极或晶体管，用于测定或测量由于二氧化碳临界量存在而引起的环境中化学参数的变化。
当用指示单元提供的响应信号是颜色变化时，术语“指示器”实际意味是化合物，它给出与二氧化碳浓度有关的快速颜色变化。在这个实施例中，最佳指示器是一个生色的PH-灵敏指示剂，即一个化合物或化合物的混合物，当在环境介质中PH值变化时，它快速地改变颜色。对这样能够测定二氧化碳的指示器，它被用于与一个碱性溶液提供的合适的碱结合。在所述碱溶液中存在的羟基离子或胺残余与二氧化碳化学反应产生碳酸盐，碳酸氢盐?或氨基甲酸酯的一部分。如在美国专利4728499中所述，在接触面产生的反应，耗尽羟基离子或胺，这样降低了在用指示单元浸渍的元件表面的PH值，PH值的降低导致在指示器中颜色变化。
因为在无水时二氧化碳将不与碱反应，确定最低量水的存在对指示单元产生所需颜色变化是必须的。因此，这个指示单元也应包括一个保证在使用这个检测器时所需最低量的水存在的物质，这个最佳物质是吸水的，无色的，透明的，水可溶混的。
这样，本发明的最佳实施例是如上所述的检测器，在这检测器所述的指示单元包含一个碱的水溶液、一个生色PH-灵敏指示剂和一个吸水的、无色透明的、水可溶混的液体，并且在所述元件中的每一个指示单元的灵敏度，是通过改变这个碱浓度或性质，改变生色的PH-灵敏指示剂的浓度或性质或改变这些参数的任何组合来确定的。
本发明的检测器可应用的最佳指示器包括在美国专利4728499中公开的生色PH-灵敏指示剂，即：甲酚红紫、百里酚蓝、甲酚红、苯酚红、二甲苯酚蓝、甲酚红和百里酚蓝3∶1的混合物、溴百里酚蓝、中性红、酚酞、玫红酸、α-萘酚酞和酸性Ⅰ号橙。在本发明的检测器中可能应用的其他指示剂的例子包括：溴酚红紫、溴酚红、对-硝基苯酚、间-硝基苯酚、姜黄素、喹啉蓝、百里酚酞及其混合物。
特别好的指示剂是甲酚红紫、甲酚红、溴百里酚蓝以及甲酚红和溴百里酚蓝的混合物。
在本发明的最佳实施例中指示单元的另外成分是碱。它是一个无色化合物，与水产生一个碱性溶液、和一个吸水的高沸点透明无色的、水可溶混的液体。
这个碱应该是一个化合物，与二氧化碳反应产物是水可溶的，并且它将与二氧化碳取得合理平衡或稳定状态。合适的碱包括碳酸钠，氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钾、巴比妥钠、三元磷酸钠、二元磷酸钠、醋酸钾、单乙醇胺、二乙醇胺和哌啶。特别好的碱是碳酸钠。
在本发明的最佳实施例中第三个成分是一个吸水、高沸点、透明无色的水可溶混的液体。用这个成分的目的是在每个元件的指示单元中截留足够的水，使这个单元的暴露表面能作为一个与周围气体反应的区域。
根据本发明的检测器的每个元件一个重要准则是指示单元固定在载体中或载体上。这需要浸渍的载体的有效干燥或吸干，从而达到保留的湿度最小，以防止在应用中材料的迁移或流动。当然，因为二氧化碳不与无水碱反应，某一最小量水的存在对这个元件工作是必须的。当在测试时暴露于气体中，吸水的液体保证在指示单元中所需要的最小量水的存在。
用于本发明的检测器中合适的吸水液体的例子是甘油、丙烯乙二醇、单乙烯乙二醇、二乙烯乙二醇、聚乙烯乙二醇和各种脂族醇。因为它们无毒，并有防腐特性，能抑制细菌和霉菌生长，甘油和丙烯乙二醇或它们的混合物是特别合适的。
本发明最佳检测器的每一个元件包括一个有在测试时暴露于气体中的表面的载体，而所说表面用上述的指示单元浸渍过。这个载体可是任何能够用指示单元浸渍和在浸渍后能显示对二氧化碳所需灵敏度的材料组成，载体最好是一吸水材料，例如滤纸或合成纤维材料。然而，载体可以是任何不具有固有酸或碱性特性的固体材料，以及所述的指示单元可浸渍它，例如某些多孔薄片或小球型塑料以及无机晶体。如在美国专利4728499中所述，这些载体通常用水溶液形式的指示单元浸渍，并干燥或吸干以除去过量的水分。
在本发明的检测器的多元件实施例中，这些元件按照对二氧化碳灵敏度顺序排列，于是当这个检测器暴露于被测试的气体中，定量测定该气体中（若存在）二氧化碳浓度，是由那个元件改变颜色来给出的，将该元件改变颜色校准在，其预先确定的浓度值是大于已经改变颜色的元件指示值而小于尚未改变颜色的元件指示值。这个校正的增量可以根据所希望的精确度来选择。增量通常为1.0-2.0%能满足绝大多数目的。通常这个检测器还这样校准的，在预期试验条件下，最后的一或两个元件不改变颜色。
这些元件的顺序实际排列是不严格的，只要给出的响应可容易看到和说明。为操作容易，这些窄条型元件最好按顺序排列。如果载体是吸水材料，如滤纸，这些元件可在单片载体材料上用窄条的指示单元来形成，每个窄条与其邻近的条通过一个纤维吸水材料彼此隔开，以防止指示单元从一个窄条向另一条迁移。或者每个元件可能是一个所需灵敏度的指示单元浸渍的一个分离的载体材料的窄条，并把每个窄条顺序地安装在合适的支承上制成这个检测器，例如在美国专利4728499的装置中应用的圆形短管。
在这个检测器中的每个元件通过选择指示单元的三个参数的一或两个来校准，即：
1.碱的性质;
2.用于浸渍这个载体的溶液中碱的浓度。当与二氧化碳基准浓度平衡或稳态时，这个参数给出溶液的初始PH值;
3.生色PH灵敏指示剂的PK值。
校准的临界因素是：
a.指示剂的初始PH值和PK值之间的差别，和
b.在对用于指示单元中的特定的碱有关的特定的二氧化碳浓度上，特定指示单元新的平衡或稳态PH值。
在利用多个组件时，同一种指示单元有不同的起始PH值比PK值，每个元件仔细校准在不同的二氧化碳浓度上，即不同的平衡或稳态PH值。在任何时间点精确定量试验气体中存在的二氧化碳浓度，并测定二氧化碳浓度随时间变化是可能的。因此这个检测器能够重复响应变化的二氧化碳浓度。
精度将取决于元件的数目和根据每个指示剂的PK值显示的颜色变化的大小，当PH值有小的变化时，其转化为在每个相邻元件的指示单元中颜色变化一个增量。精度也取决于挑选检测器，根据试验气体中二氧化碳的浓度范围来显示一个合适的响应。
在每个元件中指示元件将响应二氧化碳的特定浓度范围，因为在指示器中颜色变化在PH值转化范围内，随PH值的大小变化将是连续不断的。
已知二氧化碳浓度的变化的颜色比较图将给出一个气体中未知的二氧化碳浓度的快速定量，所提供的这种气体是已知不包含其他会干扰测试的酸性气体，如二氧化硫或硫化氢。
当这个检测器的多个元件是如上所述窄条顺序组成的，所说的多个元件可以按装在如美国专利4728499描述和图示的一个装置中的支承在透明外壳中的短管上。
在美国专利4728499中公开的装置的最佳实施例提供一个方便和相当简单的装置，当在一个病人，特别是一个窒息病人（apneic    patient）的气管中正确或不正确放置了气管内导管时，还能快速获得基本上不会差错的指示。
因此，所述的最佳实施例包括一个指示单元，它确实地和快速地响应某一浓度二氧化碳的存在，即在一个人呼出气体中存在的二氧化碳的量，这个浓度通常是4.5～5.0%，但可能低到2%。
但是，虽然对所说装置要成功地操作，5-20秒期间的极快响应是决定性的;这同样是重要的，即指示单元应该不那样灵敏，当暴露在包含最低量二氧化碳的大气中时，它不会太快地改变颜色，例如环境空气通常包含大约0.03%二氧化碳，这个最小量基本上低于在呼出的气体中存在的二氧化碳。
因此，根据美国专利4728499装置中应用的指示器是这样选择的，在暴露于包含确实为最小量的二氧化碳的大气中时，不会瞬时改变颜色，例如在环境空气中，并且这个延缓的结果为操作者提供了足够的时间，以便打开密封包装中的这种装置，并在导管放在病人喉头上和在导管的密封口充气后，把这个装置连接到气管内的导管上。
因为这种暴露的指示器，由于连续暴露于环境空气或包含最小量二氧化碳的大气中，最后可能改变颜色，因为即使二氧化碳慢速率地扩散到指示剂区，迟早将导致碱的充分消耗，引起颜色的改变，这个装置通常是被装入大气密封的外套中，是这样设计的，所说装置在应用之前能立即打开。
这种考虑同样适用于本发明的检测器，特别是当它被校准并用于在与气管内的管、麻醉面罩或一个恢复正常呼吸的面罩连接时，监视二氧化碳的浓度。
用于保存这种检测器最佳大气密封外套是一个气体不能透过的金属膜。
如果在这个装置的近端，包括一个亲水的过滤器，这个装置可能附加到一个气管内的管、麻醉面罩或一个恢复正常呼吸的面罩上，或附加到用于延长时间周期的恢复正常呼吸气囊的排气口上，从而提供呼吸时二氧化碳的涨落量，并测定在生理学条件下随时间改变的这一参数的变化。
如果这个装置附加到一个恢复正常呼吸气囊的吐气出口，这个过滤器可能是不必要的。
最好这个过滤器包括用亲水液体，例如甘油、丙烯乙二醇浸渍过的多孔或纤维质吸水材料。因这种过滤器存在，保证在呼出气体中最小量水蒸汽将不会冷凝在这个装置中，并且这个过滤器阻止指示单元的成分从它的载体上浸出。
亲水过滤器可能包括一个多孔疏水的膜，它用起泡的聚乙烯或泡沫聚苯乙烯制造，附加到这个装置入口内侧过滤器的远端上。这个过滤器，没有或带有这个膜，气体流动高达100升/分钟时阻力最小。
多元件检测器的表面用二氧化碳可透过的防水薄膜复盖，以增加对冷凝水液滴浸出的阻力，最好的材料是聚硅氧烷和碳氟化合物。应用这些特殊材料对指示器单元的PH值将没有显著的影响。
在本发明的另一个实施例中，包含指示器单元的元件可被包在多聚膜中或以多聚膜覆盖，这个膜是防水透明的，并能透过二氧化碳。这种多聚膜的例子是极薄丁酸纤维素膜或线性低密度聚乙烯膜。这个膜的存在，延长了响应时间，这个实施例仅在快速响应时间，即5-20秒响应时间不是关键时应用。当然，这个实施例对许多应用仍然可用在可容忍一个较长的响应时间20-30秒或更长时间处。
如上所述，检测器附加到一个恢复正常呼吸气囊的排气口上，消除关于化学药品从指示单元中浸出的担心，因为在这个实施例中，整个检测器用阀与病人的气管机械方法隔离。
下面的例子说明本发明的检测器中使用的指示单元和元件的制备。
例1
在这个例子中每个元件的指示单元是由碳酸钠作碱的水溶液，甲酚红紫作生色PH灵敏指示剂和甘油作吸水液体制备的。
当每个元件的指示剂和甘油的量保持恒定，而改变碱的量以提供所希望的响应特性。
以下列的指示单元制成四个元件。
窄条编号 碳酸钠10-2M 甲酚红紫%（W/V） 甘油%（体积）
1    1.0    0.15    50
2    1.26    0.15    50
3    1.58    0.15    50
4    2.0    0.15    50
把Whatman1号滤纸浸入上述指示单元的水溶液中直到该溶液完全浸透为止。吸干这些窄条直到从此没有更多溶液挤出为止，就制成四个元件，并且按照增加碱浓度的顺序安装并固定到一个支承物，例如底板或赛璐珞上。把这个支承物装在一个适当的外壳或小室内，在那里它暴露于含不同的二氧化碳浓度的气体中。观察到在每条窄条中与气体中二氧化碳浓度有关的颜色渐进地变化，直到二氧化碳浓度达到这些特有指示单元的饱和点为止。这些结果列在下面的表Ⅰ中。
表Ⅰ
颜色
二氧化碳的浓度    窄条1    窄条2    窄条3    窄条4    观察
0.03%    红紫    红紫    红紫    红紫    无颜色变化
0.50%    灰黄    黄灰    灰    暗紫
1.00%    金黄    污黄    污黄    灰黄
1.50%    浅黄    金黄    金黄    污黄
2.00%    浅黄    金黄    金黄    金黄
2.50%    浅黄    浅黄    浅黄    浅黄    饱和
把上述结果与预先校准的标准颜色图比较，在任何给定的时间可测定环境气体中二氧化碳浓度。
例2
由下列指示单元的水溶液制备三元件检测器：
窄条编号    碱    指示剂（W/V）    甘油%V
5 1.5×10-2M碳酸钠 0.22%甲酚红紫 50
6 1.5×10-2M碳酸钠 0.1%甲酚红+0.18% 50
溴百里酚蓝
7 1.0×10-2M碳酸钠 0.24%溴百里酚蓝 50
上面的指示单元浸透厚0.0625英寸多孔亲水聚乙烯泡沫体（Porex    DBE    Polyethylene    foam-fine    Pore）。
以例1所述类似方式安装这些元件，形成一个检测器，这个检测器暴露于含不同的二氧化碳量的气体中，其结果在表2中给出。
表2
颜色
二氧化碳浓度    窄条5    窄条6    窄条7
0.03%    红紫    蓝紫色    浅蓝
1.00%    灰红紫    浅蓝    无变化
2.00%    灰黄    蓝灰    无变化
3.00%    污黄    灰    较浅的蓝
4.00%    暗黄    暗绿    灰
5.00%    金黄    绿    绿灰
6.00%    较浅黄    黄绿    污绿
7.00%    嫩黄    绿黄    绿
8.00%    无变化    暗黄    较浅的绿
9.00%    无变化    金黄    绿黄
10.00%    无变化    较浅的黄    暗黄
把上面的结果与一个预先校准的标准颜色图比较，可再次得到每个气体中二氧化碳浓度的定量测定。
例3
这个例子说明依照本发明改进的检测器，它包括带一个指示单元的单个元件，其暴露于不同的二氧化碳浓度中时，给出多个可区别的颜色变化。
用例1的窄条4说明这个实施例。这个窄条包括以2.0×10-2M碳酸钠水溶液，0.15W/V甲酚红紫和50%体积百分比的甘油形成的指示单元浸渍的Whatman1号滤纸。
如在例1中所述安装这窄条，并暴露于包含从0.03%（正常环境空气）增加到2.5%的二氧化碳的气体中。这些结果与表Ⅰ给出的相同。把这些颜色色调的变化与一个标准颜色图比较，给出类似于例1获得的信息。这样，在技术上，该例子的单个元件检测器可以与例1中多元件检测器相比拟的，并且这种单元件检测器无疑是在本发明的范围内。但是，实际上对不同二氧化碳的浓度的颜色色调的细微的层次变化要求对照预先校准的颜色图很仔细地作颜色比较，因而，例1的多元件检测器更合适。
本发明的最佳实施例是一个多元件的检测器，在其中每个元件是一个浸渍过的吸水材料窄条，这个窄条安装在类似于美国专利4728499中描述和图示的一个装置中的支承短管上。现在本发明将参照附图作进一步说明。
图1是美国专利4728499装置和本发明的改进的检测器的一个示意图的侧切面图。
图2是图1装置的类似视图，但用本发明的一个多元件检测器代替那个单个快速响应的窄条。
附图1所示的装置包括一个在它的近端具有一个圆锥形管接头（2）的圆筒形外壳（1），管接头（2）与圆筒形接头（3）端接，而在它的远端有一个圆锥形管接头（4），它与圆筒形接头（5）端接。
圆筒形外壳（1）是由清晰的、无色透明的塑料制成，例如一个丙烯聚合物，比如商标为PLEXIGLAS可买到的聚甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、或苯乙烯-丙烯腈共聚物。
外壳和管接头/接头元件的结合有效地组成一个具有由近端接头（3）形成的入口和由远端接头（5）形成的出口的外壳。
清晰透明塑料用作圆筒形外壳提供一个为观察指示器元件（7）的有效的窗口（6），指示器元件包括用合适指示剂浸渍过的滤纸窄条。在所述窗口的内表面涂以合适的防雾表面活化剂例如二辛基磺代琥珀酸钠为了防止呼出气体中湿气在所述窗口上形成雾。
指示器的窄条（7）是牢靠地卷绕在圆筒短管上，该短管是用刚性塑料，例如聚乙烯制造。短管（8）安装在每个支承（10）的向内面对的凸缘（9）上。
支承（10）实际上是圆形的，并有许多孔（11），当应用时，孔实际上允许气体无限制地流过这个装置。
短管支承（10）最好以类似于圆筒形外壳用的清晰塑料制造。
这个装置在需要用以前最好密封在对大气密闭的用具内，例一个气体不能透过的金属膜（12）。
图2所示按照本发明的一个检测器，它安装在类似于在图1中所示的装置的短管（8）上。
在这个实施例中单个指示器窄条（7）由四个窄条（21）、（22）、（23）、（24）代替，它们分别用例1中指示单元1、2、3、4浸渍过。
所得到的装置可通过接头（3）连接到一个气管内的管上，在一个给定时间内，它用于获得一个病人呼出气体中二氧化碳浓度的定量测定。若需要，如上面所述的亲水过滤器（13）可以包括在这个装置中。
每个指示器单元的响应时间可以与拦ɡ?728499中所公开的装置的响应时间相比拟是本发明的一个特征。这样，每个指示单元通常将给出一个相应于二氧化碳浓度的快速响应信号，即当其暴露于气体中，在5-20秒内对二氧化碳是灵敏的。可能例外的是当这个单元以防水膜复盖或包在一个聚合膜内时，如上所述，这个响应时间可稍微被延长。可是，在这些实施例中，即使响应时间为20-30秒或更多的一点时间，对许多应用也是足够快的。当然，当一个快速响应时间是决定性的时候，这样一个实施例将不能应用。

Claims (29)

1、一个用于气体中定量测定二氧化碳的检测器，它包括多个元件，每个元件包括一个有暴露于该气体的表面的载体，所述的表面包含一个预先确定灵敏度的指示器单元，当暴露于一给定的二氧化碳浓度中时，它给出一个快速响应信号，所述的元件按顺序排列，其特征是在这序列中的每个元件的指示器单元的所述的预先确定的灵敏度渐进地相差一个增量，它给出一个不同于前面的每个元件中指示单元的响应信号，所述不同的每一个响应信号相应于一个特定的二氧化碳浓度，因而，所述元件序列给出气体中二氧化碳的渐进的定量测定，并且能够随时间重复地响应二氧化碳变化的浓度。
2、由权利要求1限定的用于定量测定气体中二氧化碳的改进的检测器，它包括一个元件，该元件包含一个有暴露于该气体的表面的载体，所述表面包含一个指示单元，在暴露于渐进地改变二氧化碳浓度中，它给出许多可以区别的快速响应信号，所述每一个信号相应于一个特定的二氧化碳浓度，和一个用于说明所述信号的预先校准的比较工具。
3、一个用于定量测定气体中二氧化碳的检测器，包括多个元件，每个元件包含一个有暴露于气体的表面的载体，所述的表面用预先确定灵敏度的生色的指示成分浸渍过，当暴露于一个给定的二氧化碳浓度中时，它给出快速可见的颜色变化，所述元件按顺序排列，其特征是在这个顺序中的每个元件的指示成分的所述预定灵敏度渐进地相差一个增量，它给出的颜色变化不同于前面的每个元件的指示成分的颜色变化，所述每一个不同颜色变化相应于一个特定的二氧化碳浓度，因此，所述的这些元件的顺序提供渐进地定量测定气体中二氧化碳，并能随时间重复响应变化的二氧化碳浓度。
4、一个由权利要求3限定的用于定量测定气体中二氧化碳的改进的检测器，它包含一个元件，该元件包含一个有暴露于气体的表面的载体，所述表面用一个生色指示成分浸渍过，当暴露于渐进地变化的二氧化碳浓度中时，它给出许多快速可见的颜色或颜色色调的变化，所述每一个颜色或颜色色调相应于一特定的二氧化碳浓度，和一个用于说明不同颜色或颜色色调预先校准过的颜色比较图。
5、一个由权利要求3限定的检测器，其特征是所述生色指示成分包括一个碱性水溶液、一个生色PH-灵敏指示剂和一个吸水、无色透明、水可混溶的液体，在所述每一个元件中的指示成分的灵敏度通过改变碱的浓度或特性，改变生色PH-灵敏指示剂的浓度或特性、以及改变这些参数的任何组合来确定。
6、由权利要求5限定的检测器，其特征是所述生色的PH-灵敏指示剂是从由甲酚红紫、百里酚蓝、甲酚红、苯酚红、二甲苯酚蓝、甲酚红和百里酚蓝3∶1的混合物，溴百里酚蓝，中性红、酚酞、玫红酸、α-萘酚酞、酸性Ⅰ号橙、溴百里红紫、溴酚红、对-硝基苯酚、间-硝基苯酚、姜黄素、喹啉蓝、百里酚酞及其混合物组成的组合中选择的。
7、一个由权利要求5限定的检测器，其特征是所述的碱是从由碳酸钠、氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钾、巴比妥钠、三元磷酸钠、二元磷酸钠、醋酸钾、单乙醇胺、二乙醇胺和哌啶组成的集合中选择的。
8、一个由权利要求5限定的检测器，其特征是所述的吸水液体是从由甘油、丙烯乙二醇、单乙烯乙二醇、二乙烯乙二醇、聚乙烯乙二醇以及其混合物组成的集合中选择?
9、一个由权利要求3限定的检测器，其特征在于载体是滤纸，一片纤维合成材料或多孔塑料膜。
10、一个由权利要求3限定的检测器，其特征是有四个元件，每一个元件包含一个吸水材料的载体，分别用包含下述水溶液组成的一个指示成分浸渍过;
（1）1.0×10-2M碳酸钠，0.15%W/V甲酚红紫，50%体积甘油;
（2）1.26×10-2M碳酸钠，0.15%W/V甲酚红紫，50%体积甘油;
（3）1.58×10-2M碳酸钠，0.15%W/V甲酚红紫，50%体积甘油;
（4）2.0×10-2M碳酸钠，0.15%W/V甲酚红紫，50%体积甘油。
11、一个由权利要求10限定的检测器，其特征是所述吸水材料是滤纸。
12、一个由权利要求3限定的检测器，其特征是有三个元件，每一个元件包含一个分别用下述水溶液组成的指示成分浸渍过吸水材料的载体：
（5）1.5×10-2M碳酸钠，0.22%W/V甲酚红紫和50%体积甘油;
（6）1.5×10-2M碳酸钠，0.1%W/V甲酚红和0.18%W/V溴百里酚蓝和50%体积甘油以及
（7）1.0×10-2M碳酸钠，0.24%W/V溴百里酚蓝和50%体积甘油。
13、一个由权利要求12限定的检测器，其特征是所述吸水材料是一个多孔亲水的聚乙烯泡沫体。
14、一个由权利要求4限定的改进的检测器，包括一个用2.0×10-2M碳酸钠水溶液，0.15%W/V甲酚红紫和50%体积甘油组成的指示成分浸渍过的滤纸载体形成的元件。
15、一个用于定量检测气体中二氧化碳的装置，它包括由权利要求3限定的一个检测器，该检测器安装在一个由壁确定的外壳内，并在所述壁上有透明窗口，有一个进口和一个出口，所述检测器被固定并装配成通过所述透明窗口能观察到。
16、一个由权利要求15限定的装置，还包括对大气密封的用具、它密封包含所说检测器的外壳，并制成在应用前能立即打开。
17、一个由权利要求16限定的装置，其特征是所说密封用具包括一个由气体不能透过的金属薄膜制成外套。
18、一个由权利要求15限定的装置，其特征是所述外壳是一个透明塑料圆筒，它有一个主圆筒体和它的入口和出口，出入口的直径小于所述主圆筒体的直径，而所说的窗口为所说壁的一部分。
19、一个由权利要求18限定的装置，其特征是所述的透明塑料是一个清晰透明的丙烯聚合物。
20、一个由权利要求18限定的装置，其特征是所述圆筒的内表面涂以防雾表面活化剂。
21、一个由权利要求18限定的装置，其特征是所述的外壳进一步包括一个含有所说入口的圆筒接头。
22、一个由权利要求18限定的装置，其特征是亲水过滤器包含在这个装置的近端。
23、一个由权利要求22限定的装置，其特征是所述亲水过滤器用甘油或丙烯乙二醇浸渍过的吸水材料组成。
24、一个由权利要求22限定的装置，其特征是这个亲水过滤器包括一个多孔疏水膜。
25、一个由权利要求3限定的检测器，其特征是每个元件的表面用二氧化碳能透过的防水膜材料复盖。
26、一个由权利要求25限定的检测器，其特征是所述二氧化碳能透过的材料是聚硅氧烷或碳氟化合物。
27、一个由权利要求3限定的检测器，其特征在于所述元件是包封在防水、透明二氧化碳能透过的聚合物膜中或用防水、透明能透过二氧化碳的聚合物膜覆盖。
28、一个由权利要求27限定的检测器，其特征在于所说的膜是由丁酸纤维素或线性低密度聚乙烯制造。
29、一个定量测定气体中二氧化碳浓度的方法，它包括把所述气体送进包含一个或多个元件的检测器，与其中的一个或多个元件的表面接触，这个元件或每个元件包括一个有暴露于所述气体的所述表面的载体，所述表面用预定灵敏度的一个生色指示成分浸渍过，在单个元件的情况，它给出一系列快速可见相应于二氧化碳浓度变化的颜色变化，或在多个元件的情况，当暴露于一个给定二氧化碳浓度时，它给出一个快速可见的颜色变化，所述多个元件是按顺序排列的，其特征在于这个顺序中的每个元件的指示成分的所述预定灵敏度是渐进地相差一个增量，它给出一个不同于在其前面每个元件指示成分的颜色变化，并把所说的一系列快速可见的颜色变化或不同的颜色变化与校准过的颜色比较图中的颜色比较，从而得到在这个气体中渐进的定量测定的二氧化碳浓度或二氧化碳浓度的变化。
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