JPH0465688B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明はガス分圧測定用センサの較正装置に
関し、特に、２種類以上の標準ガス雰囲気中にお
いて経皮炭酸ガス分圧測定用センサなどの出力を
較正するようなガス分圧測定用センサの較正装置
に関する。

［従来の技術］ 血液中の炭酸ガス、酸素ガスなどのガス分圧を
経皮酸素分圧測定センサや経皮炭酸ガス分圧測定
用センサや経皮酸素分圧測定用センサ／経皮炭酸
ガス分圧測定用センサなどの電気化学的センサに
よつて測定することが広く行なわれている。この
ような電気化学的センサでガス分圧の測定を行な
う場合、測定の精度を保つために、センサの較正
を行ないつつ測定が行なわれる。以下、炭酸ガス
分圧（以下、PCO₂と称する）の測定を例にに掲
げて説明する。PCO₂センサは同じPCO₂値のガス
に対して、一定の値を示すことから、既知の
PCO₂の標準ガス、すなわち、一般に２種類の炭
酸ガス濃度の空気混合ガス（以下、ロウガスおよ
びハイガスと称する）を用いた２点較正法によつ
て自動較正が行なわれる。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、従来のPCO₂センサの自動較正装置
の場合、長時間PCO₂センサを空気中に放置した
後で較正を行なうと、標準ガス雰囲気中でPCO₂
センサを安定化させるために、長時間を要すると
いう問題点があつた。また、較正後の測定の際に
も、PCO₂センサの安定性が悪く、測定精度に問
題が生じる場合もあつた。これらの問題点を解決
するために、PCO₂センサをロウガス雰囲気中ま
たはハイガス雰囲気中で保存するという方法も採
用されているが、この場合もガスの消費量が大き
くなつてしまうという問題点があつた。

それゆえに、この発明の主たる目的は、保存中
のガス分圧測定用センサを間欠的に標準ガスの雰
囲気中に置くことにより、保存後の測定精度を向
上でき、しかもガス消費量を少なくし得るガス分
圧測定用センサの較正装置を提供することであ
る。

［問題点を解決するための手段］ この発明はガス分圧測定用センサを２種類以上
の標準ガス雰囲気中で較正するガス分圧測定用セ
ンサの較正装置であつて、２種類以上の標準ガス
を供給する標準ガス供給源と、標準ガス供給源か
ら較正すべきガス分圧測定用センサが載置された
センサ載置部に標準ガスを導くガス回路と、ガス
回路上に設けられ、２種類以上の標準ガスを選択
してガス回路に供給するガス切換手段と、選択さ
れた標準ガスの供給時間を計測する時間計測手段
と、ガス分圧測定用センサをセンサ載置部に載置
したことを入力するための入力手段と、入力手段
によつてガス分圧測定用センサをセンサ載置部に
載置したことが入力されたことに応じて、予め定
める時間が計測されるごとに供給すべき標準ガス
を決定し、決定した標準ガスを供給するようにガ
ス切換手段を制御する制御手段とから構成され
る。

［作用］ この発明に係るガス分圧測定用センサの較正装
置は、２種類以上の標準ガスのいずれかの雰囲気
中にガス分圧測定用センサを配置し、予め定める
時間が計測されるごとに間欠的に標準ガスを切換
えて供給することにより、保存後の較正もしくは
測定の際のガス分圧測定用センサの安定性を向上
できる。

［発明の実施例］ 第１図はこの発明の概要を説明するための図で
ある。この発明では、第１図に示すように、ガス
供給時間計測手段１によつてハイガスまたはロウ
ガスを供給している時間を計測するとともに、セ
ンサセツト入力手段２によつてPCO₂センサがセ
ンサ載置部（以下、センサスポツトと称する。）
にセツトされたことを入力する。すると、ガス供
給状態制御手段３がガス切換手段を駆動すること
により、PCO₂センサがセンサスポツトにセツト
されかつ較正が行なわれていない場合に、PCO₂
センサを間欠的にロウガス雰囲気中またはハイガ
ス雰囲気中に置くことを可能にする。

第２図はこの発明の一実施例の概略ブロツク図
であり、第３図はこの発明の一実施例におけるガ
ス回路の配管図であり、第４図はセンサスポツト
の構成を示す図である。

まず、第２図ないし第４図を参照して、この発
明の一実施例の構成について説明する。PCO₂セ
ンサ５はセンサスポツト２７上に載置されて標準
ガスの雰囲気中に配置され、その出力はＡ／Ｄ変
換器６に与えられてデイジタル信号に変換され
る。このデイジタル信号はインプツトポート７を
介してCPU１２に与えられる。インプツトポー
ト７には、ロウガス供給異常検知用圧力スイツチ
８とハイガス供給異常検知用圧力スイツチ９とセ
ンサセツトスイツチ１０と自動較正実行手順切換
スイツチ１１とが接続される。これらのスイツチ
８ないし１１の一方の接点は電源Vccに接続さ
れ、他方の接点は接地される。

ロウガス供給異常検知用圧力スイツチ８および
ハイガス供給異常検知用圧力スイツチ９は第３図
に示したガス回路に接続されていて、それぞれ接
地側の接点に切換えられているとき、ロウガス，
ハイガスがそれぞれ正常に供給されている状態を
示している。そして、ロウガスの供給の異常が発
生して、ガス回路の配管内の圧力が一定値以下に
なると、ロウガス供給異常検知用圧力スイツチ８
が電源Vcc側の接点に切換えられる。同様にし
て、ハイガス供給異常検知用圧力スイツチ９もハ
イガスの供給に異常が発生した場合に、電源Vcc
側の接点に切換えられる。センサセツトスイツチ
１０はPCO₂センサ５を後述の第３図で説明する
センサスポツト２７にセツトしたことを入力する
ものである。自動較正実行手順切換スイツチ１１
はロウ較正またはハイ較正の実行を選択するため
のものである。

CPU１２には、前述のインプツトポート７が
接続されるとともに、クロツク発生器１３と
ROM１４とRAM１５とアウトプツトポート１
６とが接続される。ROM１４にはCPU１２を制
御するためのプログラムが予め記憶されていて、
CPU１２はこのプログラムに従つて、インプツ
トポート７から必要なデータを取り込んだり、
RAM１５との間でデータのやり取りを行なつた
り、あるいはクロツク発生器１３から与えられる
クロツク信号により、割込処理として時間を計数
し、必要なデータをアウトプツトポート１６に出
力する。アウトプツトポート１６には、表示部１
７と二方電磁弁１８および１９が接続される。表
示部１７はアウトプツトポート１６から与えられ
る信号に応じて、ロウガスの供給異常またはハイ
ガスの供給異常を示すメツセージを表示する。二
方電磁弁１８および１９はアウトプツトポート１
６の出力に基づいて、ハイガスを供給するかある
いはロウガスを供給するかを切換えるものであ
る。

次に、第３図を参照して、ガス回路の構成につ
いて説明する。ロウガスボンベ２１はロウガスを
供給するものであり、ハイガスボンベ２２はハイ
ガスを供給するものである。ロウガスボンベ２１
およびハイガスボンベ２２は、それぞれ配管を介
して圧力調整器２３，２４に連結されている。こ
れらの圧力調整器２３および２４は、それぞれロ
ウガスおよびハイガスをそれぞれ約1.5Kg／cm²の
圧力に調整するものである。さらに、圧力調整器
２３，２４の出口側には配管を介してロウガス供
給異常検知用圧力スイツチ８およびハイガス供給
異常検知用圧力イツチ９が連結される。さらに、
ロウガス供給異常検知用圧力スイツチ８およびハ
イガス供給異常検知用圧力スイツチ９には、配管
を介して流量調整器２５，２６が連結される。こ
れらの流量調整器２５，２６はロウガスおよびハ
イガスの流量を約５ml／分に調整するものであ
る。これらの流量調整器２５，２６の出口側に
は、前述の第１図に示した二方電磁弁１８，１９
が接続される。そして、二方電磁弁１８，１９の
出口側にはセンサスポツト２７が連結される。こ
のセンサスポツト２７は、この上にPCO₂センサ
５を配置して、このPCO₂センサ５の較正を行な
うためのものである。

このセンサスポツト２７は、第４図に示すよう
に構成される。すなわち、前述の第３図で説明し
たガス回路から導かれたローガスまたはハイガス
は、ガス入口通路２７３からガス溜め部２７２に
導かれ、PCO₂センサ５の感応面５１をロウガス
雰囲気もしくはハイガス雰囲気とする。ガス出口
通路２７４はガス溜め部２７２内の圧力を大気圧
とほぼ同等に保つ目的と、ガス溜め部２７２内の
ガス交換を迅速に行なう目的で設けられている。
また、スプリング２７６の張力により、回動アー
ム２７５によつてPCO₂センサ５をリング状パツ
キン２７１に圧迫することにより、PCO₂センサ
５とセンサスポツト２７との間からガスが漏れる
ことを防いでいる。

第５図はこの発明の一実施例の具体的な動作を
説明するための自動較正停止ルーチンを示すフロ
ー図であり、第６図は同じく自動較正ルーチンを
示すフロー図であり、第７図は待機ルーチンを示
すフロー図であり、第８図はクロツク信号割込処
理ルーチンを示すフロー図である。

次に、第２図ないし第８図を参照して、この発
明の一実施例の具体的な動作について説明する。
まず、電源を投入すると、第５図に示した自動較
正停止のプログラムがスタートする。すなわち、
CPU１２はステツプ（図示ではSPと略称する）
SP１において、アウトプツトポート１６を介し
て二方電磁弁１８，１９に信号を送り、これらの
二方電磁弁１８，１９を閉鎖する。次に、CPU
１２はステツプSP２において、インプツトポー
ト７を介してセンサスイツチ１０の状態を読み、
センサのセツトが選択されたか否かを判別する。
この判別は、使用者がPCO₂センサ５をセンサス
ポツト２７におき、センサセツトスイツチ１０を
操作して、自動較正の実行が選択されるまで繰返
し行なわれる。

センサセツトが選択されると、CPU１２はス
テツプSP３においてロウガスの供給が正常であ
るか否かを判別し、ステツプSP５においてハイ
ガスの供給が正常であるか否かの判別を行なう。
これらの判別は、インプツトポート４を介してロ
ウガス供給異常検知用圧力スイツチ８とハイガス
供給異常検知用圧力スイツチ９の状態を読取るこ
とにより行なわれる。すなわち、ロウガス供給異
常検知用圧力スイツチ８およびハイガス供給異常
検知用圧力スイツチ９のそれぞれの出力電圧が電
源Vccの電位と同じであれば供給異常と判断し、
出力電圧が0Vの場合は供給が正常であると判別
する。

CPU１２はロウガスの供給が異常であると判
別すれば、ステツプSP４において、表示部１７
にロウガスの供給が異常であることを表わすメツ
セージを表示する。また、CPU１２はハイガス
の供給が異常であれば、ステツプSP６において、
ハイガスの供給が異常であることを表わすメツセ
ージを表示部１７に表示する。しかし、ステツプ
SP３およびSP５において、ロウガスおよびハイ
ガスの供給がともに正常であると判別すれば、ス
テツプSP７において、第６図に示す自動較正の
プログラムを実行する。

第６図に示した自動較正のプログラムでは、
CPU１２はステツプSP１１において、時間を計
測するための変数である時間カウンタ１をクリア
する。この変数はRAM１５に記憶されていて、
クロツク発生器１３からCPU１２に一定の周期
で入力されるクロツク信号により実行される割込
処理（第８図）でインクリメントされる。さら
に、CPU１２はステツプSP１２において、二方
電磁弁１８を開放するとともに、二方電磁弁１９
を閉鎖して、センサスポツト２７にロウガスを供
給する。

その後、CPU１２はステツプSP１３において、
ロウガスの供給が正常であるか否かを判別する。
ロウガスの供給が正常であれば、ステツプSP１
５において、時間カウンタ１の値を判別し、T₁
時間を経過したか否かを判別する。T₁時間を経
過していなければステツプＳ１２に戻り、T₁時
間を経過するまでステツプSP１２，SP１３およ
びSP１５の動作を繰返す。これは、センサスポ
ツト２７がロウガス雰囲気となり、センサスポツ
ト２７の上に載置したPCO₂センサ５がロウガス
雰囲気で安定化するまで待機するための動作であ
る。T₁時間を経過する以前にロウガスの供給が
異常となつた場合は、CPU１２はステツプSP１
４に進み、前述の第５図で説明した自動較正停止
のプログラムを実行する。

CPU１２は前述のステツプSP１５において、
T₁時間の経過したことを判別すると、ステツプ
SP１６において、インプツトポート７を介して、
PCO₂センサ５の出力電圧をＡ／Ｄ変換器６でデ
イジタル信号に変換された値P_Lを読込んでRAM
１５に記憶する。なお、PCO₂センサ５によつて
PCO₂を測定する際には、PCO₂センサ５の出力電
圧と、RAM１５に記憶されている値P_Lおよび後
述のステツプSP２４においてRAM１５に記憶さ
れる値P_HによつてPCO₂が計算される。ステツプ
SP１７において、CPU１２は自動較正実行手順
切換スイツチ１１がオンになつているか否かを判
別する。すなわち、インプツトポート４を介して
入力される自動較正実行手順切換スイツチ１１の
出力電圧0Vの場合は、第７図に示す待機の動作
を行ない、自動較正実行手順切換スイツチ１１の
出力電圧がVccの場合は以下の動作を行なう。

すなわち、CPU１２はステツプSP１９におい
て、時間カウンタ１をクリアし、ステツプSP２
０において二方電磁弁１８を閉鎖するとともに、
二方電磁弁１９を開放して、センサスポツト２７
にハイガスを供給する。その後、CPU１２はス
テツプSP２１において、ハイガスが正常に供給
されているか否かを判別する。ハイガスの供給が
正常であれば、ステツプSP２３において、時間
カウンタの値を判別し、T₂時間を経過したか否
かを判別する。T₂時間を経過していなければ、
ステツプSP２１およびSP２３の動作を繰返し実
行する。そして、T₂時間を経過する以前に、ハ
イガスの供給が異常となつた場合には、ステツプ
SP２２に進み、自動較正停止の動作を実行する。
ステツプSP２３において、T₂時間が経過した場
合には、ステツプSP２４に進み、インプツトポ
ート４を介して入力されるPCO₂センサ５の出力
電圧をＡ／Ｄ変換器６で変換された値P_Hを読込
み、RAM１５に記憶して、ステツプSP２５にお
いて待機の動作を行なう。

次に、第７図を参照して待機の動作について説
明する。待機動作では、CPU１２はステツプSP
３１において、時間カウンタ１をクリアし、ステ
ツプSP３２において時間カウンタ２をクリアす
る。この時間カウンタ２は時間カウンタ１と同様
の機能を持つ変数であり、RAM１５にプログラ
ム的に記憶されている。次に、CPU１２はステ
ツプSP３３において、二方電磁弁１８を開放し
てロウガスの供給を開始し、ステツプSP３４に
おいてロウガスの供給が正常であるか否かを判別
する。そして、ステツプSP３６において、時間
カウンタ２の値を判断し、ロウガス供給開始から
T₃時間を経過したか否かを判別する。T₃時間を
経過していなければ、ステツプSP３４およびSP
３６の動作を繰返す。T₃時間を経過する以前に、
ロウガスの供給が異常となつた場合には、第５図
に示した自動較正停止のプログラムを実行する。
しかし、CPU１２はステツプSP３６においてT₃
時間の経過したことを判別すると、ステツプSP
３７において、時間カウンタ２をクリアし、ステ
ツプSP３８において二方電磁弁１８を閉じてロ
ウガスの供給を停止する。

さらに、CPU１２はステツプSP３９において、
時間カウンタ２がT₄時間を計数したか否かを判
別し、T₄時間を経過するまで待機する。CPU１
２はステツプSP３９において、時間カウンタ２
がT₇時間を計数したことを判別すると、ステツ
プSP４０において、時間カウンタ１がT₅時間を
計数したか否かを判別する。T₅の時間を経過し
ていなければ、前述のステツプSP３２に戻り、
T₅時間を経過するまで、ステツプSP３２ないし
SP４０の動作を繰返し実行する。そして、時間
カウンタ１がT₅の時間を計数すると、ステツプ
SP４１において自動較正のプログラムを実行す
る。

次に、第８図を参照して、クロツク信号割込処
理ルーチンについて説明する。このクロツク信号
割込処理ルーチンは、クロツク発生器１３からク
ロツク信号がPU１２に入力された場合に、その
とき実行していたプログラムが一旦中断されてク
ロツク信号割込処理ルーチンが実行され、この実
行が完了すると中断されたプログラムの実行が再
開される。CPU１２はステツプSP５１およびSP
５２において、RAM１５に記憶されている変数
の時間カウンタ１，時間カウンタ２の値を１ずつ
増加させる。次に、ステツプSP５３において、
センサスイツチ５がオンされているか否かを判別
し、センサセツトがされている場合には、割込処
理を終了し、中断されているプログラムの実行を
再開する。しかし、センサスイツチがオフになつ
ている場合には、中断されているプログラムの実
行を再開することなく、ステツプSP５４に進み、
第５図に示した自動較正停止のプログラムを実行
する。

第９Ａ図ないし第９Ｃ図はこの発明の一実施例
におけるPCO₂センサの電位変化を示す図である。

第９Ａ図において、ａ点は自動較正の動作が終
了した時点を示しており、以降待機の動作が行な
われる。ｂ点は待機中のロウガス供給を開始した
時点を示し、ｃ点はロウガス供給が停止した時点
を示し、ｄ点は自動較正の動作を開始した時点を
示している。２回目の自動較正が終了後には、測
定の模擬実験としてPCO₂センサ５をロウガス雰
囲気中に置いている。

第９Ｂ図は１回目の自動較正が終了した後の待
機中に、ロウガスを供給しなかつた場合のPCO₂
センサ５の電位変化を示しており、第９Ａ図と同
様にして、２回目の自動較正終了後には、PCO₂
センサ５をロウガス雰囲気中に置いている。

第９Ｃ図は１回目の自動較正が終了した後の待
機中にロウガスを供給し続けた場合のPCO₂セン
サ５の電位変化を示している。この第９Ｃ図も第
９Ａ図および第９Ｂ図と同様にして、２回目の自
動較正終了後には、PCO₂センサ５をロウガス雰
囲気中に置いている。

第９Ａ図に示した例と第９Ｂ図に示した例を比
較すると、第９Ａ図に示した例では、第９Ｂ図に
示した例に比べて、較正時におけるPCO₂センサ
５の安定化に要する時間が短くなつている。ま
た、較正終了後に行なつた測定の模擬試験の結果
でも、第９Ｂ図の場合は、模擬試験測定開始後３
時間の初期ドリフトが25％であるのに対して、第
９Ａ図では、第９Ｃ図の例と同様にして、ドリフ
トがほとんど見られなかつた。さらに、第９Ａ図
に示した例では、ロウガスの供給時間とガス供給
停止時間の比を１：30ないし１：40としており、
待機中のガス消費量は第９Ｃ図に示した例の１／
30ないし１／40となる。

なお、上述の実施例では、この発明をPCO₂セ
ンサに適用した場合について説明したが、これに
限ることなく経皮酸素分圧測定センサ、経皮酸素
分圧測定センサおよび経皮炭酸ガス分圧測定セン
サの組合わせに適用してもよいことはもちろんで
ある。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、保存中にセ
ンサ載置部に載置されたガス分圧測定用センサを
予め定める時間ごとに間欠的に標準ガス雰囲気と
することにより、保存後の測定精度を向上でき、
しかもガスの消費量を少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の概要を説明するための図で
ある。第２図はこの発明の一実施例の概略ブロツ
ク図である。第３図はこの発明の一実施例におけ
るガス回路の配管を示す図である。第４図はセン
サスポツトの構成を示す図である。第５図ないし
第８図はこの発明の一実施例の具体的な動作を説
明するためのフロー図であり、特に、第５図は自
動較正停止ルーチンを示し、第６図は自動較正ル
ーチンを示し、第７図は待機ルーチンを示し、第
８図はクロツク信号割込処理ルーチンを示す。第
９Ａ図ないし第９Ｃ図はこの発明の一実施例にお
けるPCO₂センサの電位変化を示す図である。 図において、５はPCO₂センサ、６はＡ／Ｄ変
換器、７はインプツトポート、８はロウガス供給
異常検知用圧力スイツチ、９はハイガス供給異常
検知用圧力スイツチ、１０はセンサセツトスイツ
チ、１１は自動較正実行手順切換スイツチ、１２
はCPU、１３はクロツク発生器、１４はROM、
１５はRAM、１６はアウトプツトポート、１７
は表示部、１８，１９は二方電磁弁、２１はロウ
ガスボンベ、２２はハイガスボンベ、２３，２４
は圧力調整器、２５，２６は流量調整器、２７は
センサスポツトを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ２種類以上の標準ガス雰囲気中においてガス
   分圧測定用センサを較正するガス分圧測定用セン
   サの較正装置であつて、 前記２種類以上の標準ガスを供給する標準ガス
   供給源、 その上に較正すべきガス分圧測定用センサを載
   置して該ガス分圧測定用センサを前記標準ガス雰
   囲気中に置くためのセンサ載置部、 前記標準ガス供給源から前記センサ載置部に標
   準ガスを導くガス回路、 前記ガス回路上に設けられ、前記２種類以上の
   標準ガスを選択して、該ガス回路に供給するガス
   切換手段、 前記ガス切換手段によつて選択された標準ガス
   の供給時間を計測する時間計測手段、 前記ガス分圧測定用センサを前記センサ載置部
   に載置したことを入力するための入力手段、およ
   び 前記入力手段によつて前記ガス分圧測定用セン
   サを前記センサ載置部に載置したことが入力され
   たことに応じて、前記時間計測手段によつて予め
   定める時間が計測されるごとに供給すべき標準ガ
   スを決定して、決定した標準ガスを供給するよう
   に前記ガス切換手段を制御する制御手段を備え
   た、ガス分圧測定用センサの較正装置。 ２ 前記ガス分圧測定用センサは、経皮酸素分圧
   測定用センサ、経皮炭酸ガス分圧測定用センサお
   よび経皮酸素分圧測定用センサ／経皮炭酸ガス分
   圧測定用センサのうちのいずれかである、特許請
   求の範囲第１項記載のガス分圧測定用センサの較
   正装置。