JPH0321066B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、液液中に溶存する２種類のガス、溶
存酸素ガスおよび炭酸ガスの濃度を同時に測定す
るために用いられる血液中の溶存ガス濃度測定用
電極装置に関する。

従来例の構成とその問題点 溶液中のガス濃度の測定は、いろいろな工業用
水や化学反応過程でしばしば行なわれる。また、
臨床医学の分野においては、血液中の酸素ガスや
炭酸ガス濃度を測定することにより、循環器、呼
吸器系疾患はもとより、内分秘、代謝疾患、消化
器疾患の診断を行うことができる。また、麻酔や
術後管理の際にも、しばしば血中ガスの分析が行
われている。新生児、とくに未熟児においては、
血中酸素ガスの分析は非常に重要で、その量が多
すぎると未熟児網膜症をおこし、少なすぎると脳
などに障害を与えることから、その濃度は厳密に
管理されている。

従来の血中酸素ガス濃度の測定装置としてはク
ラーク（Clark）電極が特に有名であり、これは
第１図に示すように、円筒状の絶縁体１０１にリ
ード線１０３の接続された金、白金等の貴金属製
感応部材１０２を支持して成る指示電極１００
を、同様にリード線１０５に接続された銀あるい
は銀一塩化銀から成る参照電極１０４と伴に、容
器１０６に入れられた電解液１０７に浸漬し、感
応部材１０２に接触するようにガス透過性隔膜１
０８をＯ−リング１０９により容器１０６の一端
開口に取り付けて構成してある。このような装置
で血液中の酸素ガス濃度を測定するには、指示電
極１００と参照電極１０４との間に0.4〜0.8ボル
トの一定電圧を印加しておき、ガス透過性隔膜１
０８を透過した酸素を定電圧電解し、このときの
電解電流の大きさで酸素ガス濃度を測定する。

一方、従来の血中炭素ガス濃度測定装置は第２
図に示すような構成になつている。すなわち、こ
の装置は、一端にガラス感応膜２０１を備えた菅
体２０２にりん酸系緩衝液２０３を入れ、この緩
衝液２０３にリード線２０５が接続された銀一塩
化銀から成る電極部材２０４を浸漬して成る指示
電極としてのガラス電極２００と、リード線２０
７が接続された銀一塩化銀から成る参照電極２０
６と、これら両電極２００，２０６を支持する容
器２０８と、この容器２０８の下端開口にＯ−リ
ング２１０を介してガラス感応膜２０１に接する
ように取り付けられたガス透過性隔膜２０９と、
容器２０８に封入されて両電極２００，２０６を
浸漬させる電解液２１１とから構成されている。
このような炭酸ガス濃度測定装置において、ガス
透過性隔膜２０９を透過した炭酸ガスは、 CO₂＋H₂OH₂CO₃ H⁺＋HCO₃ ^- の反応式に従つて、水素イオンの濃度変化をもた
らし、その結果、ガラス電極２００で起電力の変
化を生ずるので、この変化量から炭酸ガス濃度が
測定できる。

溶液中ガス濃度、特に血中ガス濃度を測定する
にあたり、極く微量の血液でしかも２種類以上の
ガス濃度を同時に測定したいという要求にこれえ
るために、従来は第１図および第２図で示したよ
うな２種類のガス濃度測定装置を、それぞれのガ
ス透過性隔膜が試料室の壁面を形成するように所
定間隔をおいて相互に対向して配設し、試料室に
ポンプ等により少量の被検血液を供給することに
より測定を行つていた。しかしながら、血液は非
常に凝固しやすいため、長期にわたつてこの装置
を測定に供した場合、ガス透過性隔膜に凝血した
り、血液中の蛋白質が隔膜に付着したりして、こ
れら隔膜に目づまりを起こし、その結果、測定の
応答性が悪くなつたり、測定値の再現性が悪くな
つたりする。こうなると、装置を分解掃除する
か、隔膜の交換をするなどの保守点検が必要とな
り、装置を長期にわたる連続測定に供することが
できない。

発明の目的 本発明は、上記従来の欠点を解消するもので、
長期間の血中ガス濃度測定に使用した場合でも、
ガス透過性隔膜に凝固が発生して測定の応答性や
再現性の劣化することのない血液中の溶存ガス濃
度測定用電極装置を提供することを目的とする。

発明の構成 本発明は、上記目的を達成するために、一端に
第１のガス透過性隔膜を備え、この第１のガス透
過性隔膜の一面に接する第１の電解液に第１の指
示電極および第１の参照電極を浸漬してなる第１
の溶存ガス濃度測定装置と、一端に第２のガス透
過性隔膜を備え、この第２のガス透過性隔膜の一
面に接する第２の電解液に第２の指示電極および
第２の参照電極を浸漬してなる第２の溶存ガス濃
度測定装置と、第１のガス透過性隔膜の他面と第
２のガス透過性隔膜の他面とが相互に所定間隔を
おいて対向するように配設し、両方のガス透過性
隔膜の他面の間に、被検液が貫流される試料室を
形成し、この試料室に、両方のガス透過性隔膜の
他面に接触した状態で駆動装置により回転駆動さ
れる回転子を設けて回転子の回転軸に垂直な回転
子の両平面で対向する二つのガス透過性隔膜を研
磨するように構成した血液中の溶存ガス濃度測定
用電極装置を提供する。

以上の構成によれば、両方のガス透過性隔膜が
回転子によりこすられるので、装置を血中ガス濃
度の測定に使用した場合でも、両隔膜への凝血を
防止でき、装置を長期にわたる連続測定に供する
ことが可能となる。

実施例の説明 以下に本発明の一実施例を第３図ないし第５図
に基づいて詳細に説明する。

本発明の一実施例にかかる血液中の溶存ガス濃
度測定用電極装置の全体構成を縦断面にて示す第
３図において、中央部に試料室１を有するプラス
チツク製等のセル２の両側開口部から溶存炭酸ガ
ス濃度測定装置３と溶存酸素ガス濃度測定装置４
とを挿入固定してある。試料室１には、被検液の
注入路５および流出路６が接続されており、これ
らを介してポンプ（図示せず）等により少量の被
検液が試料室１に貫流される。

溶存炭酸ガス濃度測定装置３は、一端に平面状
のガス透過性隔膜８が取り付けられたプラスチツ
ク製容器７と、この容器７に入れられた電解液９
と、先端がガス透過性隔膜８の一面に接するよう
に電解液９に浸漬された指示電極としてのリード
線１１付ガラス電極１０と、電解液９に浸漬され
ると共にリード線１３が接続された銀一塩化銀か
ら成る参照電極１２とから構成され、容器７には
電解液９の補給および交換のための入口１４と出
口１５とが形成されている。ガラス電極１０は、
第２図に示した従来の内液式のものと異なり、第
４図に示した固体式のものであり、これは次のよ
うにして構成してある。まず、直径３〜30mmで厚
さ５〜500μｍの薄い円板状にスライスしたリチ
ウムガラス系のガラス感応膜１６の片面に、10％
のふつ化銀水溶液を塗布して乾燥される処理を数
回にわたつて行い、ガラス感応膜１６上にふつ化
銀層を生成させる。これを一昼夜放置後、５％塩
化リチウム溶液に浸漬して約20時間放置し、ふつ
化銀層をより安定して起電力を取り出すことので
きる塩化銀層１７にかえる。これを水洗してから
800℃の温度で２時間にわたつてアルゴンあるい
は窒素雰囲気中で熱処理して、ガラス感応膜１６
と塩化銀層１７との密着性をよくする。その後、
塩化銀層１７にシルバーペイントのような導電性
樹脂１８を用いてリード線１１を接続し、更にこ
の上から樹脂１９で固めて棒状の固体ガラス電極
１０とする。なお、ガラス感応膜１６の露出して
いる部分は、起電力を安定して取り出すために、
よく研摩した上で使用される。このような固体式
ガラス電極１０は、市販の内液式のものと違つて
内部に電解液がないので、使用にあたつての方向
性がないためきわめて有利である。また、固体式
ガラス電極１０は、内液式のものとくらべて、ガ
ラス感応膜１６が樹脂１９で補強されているので
堅牢で扱い易く、かつその感応膜面を平坦に加工
できるので、平面状のガス透過性隔膜８との緊密
な接解を確保できる。

一方、溶存酸素ガス濃度測定装置４は、一端に
炭酸ガス濃度測定装置３のガス透過性隔膜８に所
定間隔をおいて対向する平面状のガス透過性隔膜
２１が取り付けられたプラスチツク製容器２０
と、この容器２０に入れられた電解液２２と、先
端がガス透過性隔膜２１の一面に接するように電
解液２２に浸漬されたリード線２４付指示電極２
３と、電解液２２に浸漬されると共にリード線２
６が接続された銀あるいは銀一塩化銀から成る参
照電極２５とから構成され、容器２０には電解液
２２の補給および交換のための入口２７と出口２
８とが形成されている。指示電極２３自体は、第
１図に示した従来のものと同じで、第５図に示す
ように、リード線２４の接続された金、白金等の
貴金属製感応部材２９を円筒状の絶縁体３０の先
端に支持して構成してある。

試料室１には、両装置３，４のガス透過性隔膜
８，２１の対向面に接触する磁性回転子３１が設
けられており、この磁性回転子３１の表面は、樹
脂、SiCやAl₂O₃などの研摩材、あるいは研摩布
で被覆してある。回転子３１は、試料室１の外部
に配設した駆動装置３２により回転駆動される。
駆動装置３２は溶存酸素ガス濃度測定装置４の容
器２０に取り付けたハウジング３３に収納されて
おり、磁性体３４と、この磁性体３４を回転させ
て回転磁界を形成するためのモータ３５とから構
成されている。

以上のように構成した溶存ガス濃度測定用電極
装置は、次のように動作する。すなわち、注入路
５から被検液を試料室１に注入すると同時に、試
料室１の被検液を流出路６から取り出すことによ
り、両測定装置３，４により被検液中の炭酸ガス
濃度および酸素ガス濃度を、第１図および第２図
に関連して説明したのと同じ原理に基づいて測定
する。この際に、磁性回転子３１を駆動装置３２
により形成される回転磁界により回転駆動させ
て、両方のガス透過性隔膜８，２１をこするの
で、凝血によつて隔膜８，２１に目詰まりを起こ
すことはなく、常に隔膜８，２１を清浄に維持で
きる。

発明の効果 以上説明したように、本発明の血液中の溶存ガ
ス濃度測定用電極装置では、試料室を画定する両
方のガス透過性隔膜が、それに接触する回転子に
より研摩されるので、装置を血中ガス濃度の測定
に供した場合でも、隔膜表面に凝血を発生するこ
とがないので、長期にわたつて連続測定をできる
ものである。また、対向する二つのガス透過性隔
膜の間に一つの磁性回転子を配することにより、
ガス透過性隔膜の対向する２平面を研磨するとい
う構成をとるため試料室を容易に小さくすること
ができ、血液等の少量の貴重液の分析に適した装
置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の血液中の溶存酸素ガス測定装置
を示す縦断面図、第２図は従来の血液中の溶存炭
酸ガス測定装置を示す縦断面図、第３図は本発明
の一実施例にかかる血液中の溶存ガス濃度測定用
電極装置を示す縦断面図、第４図は同装置の溶存
炭酸ガス濃度測定装置におけるガラス電極を示す
縦断面図、第５図は同装置の溶存酸素ガス濃度測
定装置における指示電極を示す縦断面図である。 １……試料室、３……溶存炭酸ガス濃度測定装
置、４……溶存酸素ガス濃度測定装置、８，２１
……ガス透過性隔膜、９，２２……電解液、１０
……固体式ガラス電極（第１の指示電極）、１２，
２５……参照電極、２３……指示電極（第２の指
示電極）、３１……磁性回転子、３２……駆動装
置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一端に第１のガス透過性隔膜を備え、この第
   １のガス透過性隔膜の一面に接する第１の電解液
   に第１の指示電極および第１の参照電極を浸漬し
   てなる第１の溶存ガス濃度測定装置と、一端に第
   ２のガス透過性隔膜を備え、この第２のガス透過
   性隔膜の一面に接する第２の電解液に第２の指示
   電極および第２の参照電極を浸漬してなる第２の
   溶存ガス濃度測定装置とを、第１のガス透過性隔
   膜の他面と第２のガス透過性隔膜の他面とが相互
   に所定間隔をおいて対向するように配設し、両方
   のガス透過性隔膜の他面の間に、被検液が貫流さ
   れる試料室を形成し、この試料室に、両方のガス
   透過性隔膜の他面に接触した状態で駆動装置によ
   り回転駆動される一つの磁性回転子を設けて、前
   記回転子の回転軸に垂直な回転子の両平面で前記
   ガス透過性隔膜の対向する二つの平面を研磨する
   ように構成された血液中の溶存ガス濃度測定用電
   極装置。 ２ 回転子を磁性回転子として構成し、駆動装置
   を試料室の外部に配設した回転磁界発生装置とし
   て構成した特許請求の範囲第１項に記載の血液中
   の溶存ガス濃度測定用電極装置。 ３ 回転子の表面を樹脂、研磨材、あるいは研磨
   布で被覆してなる特許請求の範囲第１項または第
   ２項に記載の血液中の溶存ガス濃度測定用電極装
   置。 ４ 第１の溶存ガス濃度測定装置を溶存炭酸ガス
   測定装置として構成し、第２の溶存ガス濃度測定
   装置を溶存酸素ガス濃度測定装置として構成した
   特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれかに記載
   の血液中の溶存ガス濃度測定用電極装置。 ５ 第１の指示電極を固定式ガラス電極として構
   成した特許請求の範囲第４項に記載の血液中の溶
   存ガス濃度測定用電極装置。