JPH01187458A - ガス分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はガス分析装置に係り、特に血液ガス分析におい
て環境温度の変化による血液ガス分析用ガス濃度の変化
に影響されないで血液ガスを高精度に分析するのに好適
なガス分析装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、血液ガス分析における血液ガス分析用ガス（以下
標準ガスという）を製造する装置としては、［血液ガス
測定の基礎と実際」　（上坂繁夫著、真興交易医書出版
部、１９７７）の７９頁から８１頁に自動ガス混合装置
の名称で記述されている。

また全自動血液ガス分析装置用の自動ガス混合システム
として、「血液ガス」　（藤原孝憲著、真興交易医書出
版部、１９８１）の２３７頁から２３９頁に他の従来技
術が記述されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、流量の異なる２つの空気流のそれぞれ
に流量の異なる２つの炭酸ガス流を混合して、炭酸ガス
濃度の異なる２種類の混合ガスを生成して標準ガスとし
ている。そして装置の入口部における空気流および炭酸
ガス流の圧力を正確に一定に保持し、この入口部に毛管
抵抗管を接続し、出口部を大気圧にして所定の標準ガス
の流量を得ている。ところで毛管抵抗管を流れる気体の
流量は、気体の粘性に反比例して変り、この気体の粘性
はある温度範囲内で温度に比例して大きくなる。従って
気体の流量は温度に反比例して少なくなり、その割合は
空気より炭酸ガスの方が大きい。このため標準ガスの炭
酸ガス濃度は温度上昇に伴って減少する。このような環
境温度変化による標準ガスの炭酸ガス濃度変化に対して
上記従来技術では全く配慮されておらず、従ってガス分
析装置が設置されている環境温度の変化により分析値が
変り、正確度が損なわれるという問題があった。

本発明の目的は、標準ガス中の炭酸ガス濃度の補正機能
をもった高精度のガス分析装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

かかる目的達成のため、本発明は第１ガス源および第２
ガス源にそれぞれ接続された減圧弁および流量調整器を
設けた２組の分流器からなる標準ガス混合装置を具備す
るガス分析装置において、前記標準ガス混合装置近傍の
室温、前記流量調整器を囲むケーシング内の温度、前記
標準ガス混合装置全体を囲むケーシング内の温度のうち
いずれか１つの温度を感知し、その温度を用いてあらか
じめ定められた計算式により、標準ガスの表示濃度と分
析値のいずれかをマイクロコンピュータで補正するもの
である。

〔作用〕

上述の構成によれば、標準ガス混合装置内の流量調整器
内を流れる標準ガスの温度に基づく濃度変化は、直接又
は間接に測定したガス温度を用いてあらかじめ定められ
た計算式によりコンピュータで補正され、高精度のガス
分析が行なわれる。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例に基いて説明する。

ガス分析装置の一例である血液ガス分析装置は、標準ガ
ス混合装置１を備えており、この標準ガス混合装置１は
、第１ガス源である炭酸ガス源２および第２ガス源であ
る空気圧源３と、これらのガス源２．３にそれぞれ接続
された減圧弁５．６とこれらの減圧弁５．６にそれぞれ
接続された流量調整器の一例である毛管抵抗管８，９お
よび１０゜１１とを設けた２組の分流器とから構成され
ている。

炭酸ガス源２の圧力は例えば２　ｋｇｆ／ａｌＴで、そ
の２次圧は減圧弁５により０．２００±０．００１ｋｇ
ｆ／　ａ（に減圧されている。１２は減圧弁５に連通ず
る流路の分岐点で、その１つの流路は毛管抵抗管８へ、
他の流路は毛管抵抗管９に連通している。空気圧源３の
圧力は例えば０．５ｋｇｆ／ｄで、その２次圧は減圧弁
６により０．２００±０．００１ｋｇｆ／ｃｄに減圧さ
れている。１３は減圧弁６に連通ずる流路の分岐点で、
その１つの流路は毛管抵抗管１０へ、他の流路は毛管抵
抗管１１に連通している。１５は合流点で、この合流点
１５により毛管抵抗管８と毛管抵抗管１０の流路は合流
して流路１６に連通される。１８は合流点で、この合流
点１８により毛管抵抗管９と毛管抵抗管１１の流路は合
流して流路１９に連通される。また毛管抵抗管８．９．
１０．１１はケーシング２０内に収納されている。なお
、このケーシング２０内に減圧弁５．６を収納するよう
にしてもよい。

ここで流路１６．１９が大気圧のとき、２０℃の炭酸ガ
スを毛管抵抗管８に１ｍｎ／ｗｉｎ、毛管抵抗管９に２
ｍＱ／ｍｉｎ流すようにそれぞれの流路抵抗が設定され
ている。また同じく２０℃、相対温度４０．３％のとき
の空気を毛管抵抗管１ｏに１７．１１、ｍＱ／ｍｉｎ、
毛管抵抗管１１に１６．０５ｍＱ／ｍｉｎ流すようにそ
れぞれの流路抵抗が設定されている。このとき流路１６
には炭酸ガス濃度５．６％の混合ガスＡが、流路１９は
同じく１１゜２％の混合ガスＢが流れることになる。

２１はバブラで、このバブラ２１内にはｐＨ７゜４を示
す酸水素二ナトリウム、りん酸二水素カリウム、炭酸水
素ナトリウムの緩衝溶液２２が収容されている。２３は
他のバブラで、このバブラ２３には緩衝溶液２２と同組
成のＰ）１６．８を示す緩衝溶液２５が収容されている
。バブラ２１には下部より混合ガスＡが泡となって流れ
込み、緩衝溶液２２に溶解しながら廃ガスとなって出口
２６よリ大気に放散される。そして緩衝溶液２２が２０
ｍＱ程度であれば、３０分程度で飽和状態になるように
設定されている。また緩衝溶液２２の液温が３７℃であ
れば、飽和後の炭酸ガスの分圧は４０ｍｎＨｇを示す。

同様にバブラ２３には下部より混合ガスＢが泡となって
流れ込み、出口２８より大気に放散され、飽和後の炭酸
ガスの分圧は８０＋ｎｍＨｇを示す。ここで飽和後の緩
衝溶液２２．２５を以下それぞれＬ液、Ｈ液という。

３１は炭酸ガス検知電極、ｐＨ検知電極、酸素検知電極
などからなる電極システム、３２は電極システム３１へ
の試料導入路、３３はその排出路、３５は被検液である
検体導入路、３６はＬ液導入路、３８はＨ液導入路、３
９は切替弁で試料導入路３２へ、検体導入路３５、Ｌ液
温入路３６、Ｈ液溝入路３８のいずれか１つを選択的に
連通させ、他の２つを閉塞させる機能を有している。４
０は電極システム３１からの信号の増幅器、４１はＡ／
Ｄ変換器、４２はマルチプレクサ、４３はマイクロコン
ピュータ、４５は入力装置、４６は出力装置であり、マ
イクロコンピュータ４３は定められたサイクルにより切
替弁３９をいずれかの流路と連通させるように駆動され
る。４８は温度計で、この温度計４８によりケーシング
２０内の温度又はこのケーシング２０内の温度と一定の
差をもつ周囲の定点の温度を測定し、増幅Ａ／Ｄ変換器
４９を経由して、その信号をマイクロコンピュータ４３
に伝達する。

つぎに、本発明の実施例の作用を説明する。

本実施例における毛管抵抗管（内径０．１＋ｎ＋＋以上
）を流れる炭酸ガスの流量は１〜２ｍＱ／ｗｉｎ、空気
の流量は約１７ｍＡ／ｍｉｎで、混合ガスの濃度は５．
６％前後と、１１．２％前後であるので、ボアズイユ流
であり、その流ｉＱは粘性■に反比例する。

化学便覧（丸首）による乾燥空気の粘性から空気の粘性
のｔ℃における２０℃に対する比はＯ℃〜５０℃の間で １＋０．００２６２　（ｔ−２０） と推算される。

また理科年表（東京天文台）による炭素ガスの粘性から
同様に １＋０．００３８８　（ｔ−２０） が得られる。

ここで、２０℃のときの炭酸ガスの濃度％がＸ２０のと
き、温度ｔ°の濃度％Ｘｔは ・・・・・・・・・・・・（１） で表わされる。これは１０℃上昇当り表示濃度の約１％
減の誤差を与えることになる。

一般に血液ガス分析装置が設置される環境温度は１５℃
〜３０℃程度と予想され、標準ガス混合装置１は、これ
より高い温度になると思われるが、温度変化幅はやはり
１５℃と変らないと推定される。したがって、この温度
変化により標準ガスの炭酸ガス濃度は表示値（標準ガス
混合装置１に固有の値で、例えばガスクロマドグラス又
はショランダの分析器具によりあらかじめ炭酸ガスを分
析し、その濃度を決定し、そのときの毛管抵抗管内のガ
ス温度（以下表示温度という）とともに炭酸ガスの濃度
として表示した値）より１．５％変動することになる。

また炭酸ガス濃度の表示値を決定したときの標準ガス混
合装置１の環境温度が低い場合、炭酸ガス濃度と表示値
との誤差はさらに大きくなることはもはや説明を要しな
い。

分析にさきたち、標準ガス混合装置１の標準ガスの炭酸
ガス濃度の表示値を入力装置４５よりマイクロコンピュ
ータ４３に記憶させる。ここで、Ｌ液を電極システム３
１に導入し、炭酸ガス検知電極で得られた信号レベルを
マイクロコンピュータ４３に取り込む。つぎにＨ液を電
極システム３１に導入し、検知電極で得られた信号レベ
ルも同様にマイクロコンピュータ４３に取り込む。

この２つの信号レベルと、２つの炭酸ガス表示濃度と、
緩衝溶液２２．２５の解離定数とから、その炭酸ガス検
知電極のスロープと、Ｈ液又はＨ液の基準値とを、マイ
クロコンピュータ４３は得て記憶する。かくして、未知
検体を電極システム３１に導入し、炭酸ガス電極で得た
信号レベルより、その未知検体の炭酸ガス分圧を分析値
として出力装置４６に出力する。

ここで表示温度（計算式（１）では２０℃とした）と、
温度計４８の測定温度（あらかじめ、毛管抵抗内のガス
温度に換算する実験式を用い換算した温度。以下同じ。

この温度は前述の如く血液ガス分析装置の設置環境温度
により変動する）とにより計算式（１）で炭酸ガスの表
示温度をマイクロコンピュータ４３で補正する。又は炭
酸ガスの表示濃度から計算された分析値に、温度差に基
づく補正値で補正してもよい。ｐＨの分析値、酸素分圧
の分析値もこの補正された炭酸ガス濃度を用いて計算さ
れた値であることはもちろんである。

一般に炭酸ガス濃度の許容幅は±２％であること、血液
ガス分析装置の環境温度変化が１５℃以内であること、
炭酸ガス濃度表示値決定時の標準ガス混合装置１の温度
を２５℃としたとき、この装置が血液ガス分析装置に組
み込まれたときの温度は３５℃〜４５℃であることなど
を考えると、上記補正は分析値の正確性を著しく向上さ
せている。

第２図は計算式（１）に基づく理論勾配（実線）と実測
値を示したもので、同図から分るように実測値は理論勾
配と非常によく一致している。

〔発明の効果〕

上述のとおり、本発明によれば、標準ガス混合装置の流
量調整器内を流れるガス温度に基づく１０℃の温度差当
り表示値の１％の炭酸ガス濃度変化が、ガス温度を直接
又は間接に測定し、マイクロコンピュータにより補正さ
れるので、正確な炭酸ガス濃度の値を分析値の計算に用
いることができ高精度のガス分析を行なうことができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のガス分析装置の構成を示すブロック図
、第２図は炭酸ガス濃度の温度変化による理論勾配と実
測値を示す線図である。 １・・・標準ガス混合装置、２・・第１ガス源である炭
酸ガス源、３・・・第２ガス源である空気圧源、５．６
・・・減圧弁、８，９，１０．１１・・・流電調整器の
一例である毛管抵抗管、２０・・・ケーシング、４３・
・・マイクロコンピュータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　第１ガス源および第２ガス源にそれぞれ接続された減
   圧弁および流量調整器を設けた２組の分流器からなる標
   準ガス混合装置を具備するガス分析装置において、前記
   標準ガス混合装置近傍の室温、前記流量調整器を囲むケ
   ーシング内の温度、前記標準ガス混合装置全体を囲むケ
   ーシング内の温度のうちいずれか１つの温度を感知し、
   その温度を用いてあらかじめ定められた計算式により、
   標準ガスの表示濃度と分析値のいずれかをマイクロコン
   ピュータで補正することを特徴とするガス分析装置。