JPH05312779A - 血液炭酸ガス分圧の電気化学的測定の方法及び装置 - Google Patents

血液炭酸ガス分圧の電気化学的測定の方法及び装置

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JPH05312779A
JPH05312779A JP3311276A JP31127691A JPH05312779A JP H05312779 A JPH05312779 A JP H05312779A JP 3311276 A JP3311276 A JP 3311276A JP 31127691 A JP31127691 A JP 31127691A JP H05312779 A JPH05312779 A JP H05312779A
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measuring
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measurement liquid
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JP3311276A
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Claudio Calzi
クラウディオ・カルツィ
Gabrio Tancredi
ガブリオ・タンクレディ
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 血液中CO2の測定分析器において、測定後
に分析器の初期状態を正確、迅速に回復させること。 【構成】 血液ガス分析器において測定液を容器14か
ら拡散セル13へ供給し、その液を拡散セルにおいて透
過膜12を介して導管11中を流動中の血液試料と静止
状態で一定時間接触させ、血液試料からCO2を測定液
へ拡散させ、しかる後に測定液を測定セル16へ移行し
てpCO2に相関する電気的値を測定し、測定液を元の
容器14へ戻す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、血液ガス分析器におけ
る気状または揮発性物質種、殊に血液CO2分圧の電気
化学的測定の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】血液ガス分析器機の保守、保繕及び検定
に関する問題点は、欧州特許出願第0354604号、
同第0358250号明細書の冒頭部分に記載されてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、公知
の装置及び方法の欠点を克服し、かくして高信頼性をも
たらし、そして実際上は通常の保繕を必要とせず、しか
も制限のある寿命を有する性質の装置部品の所定の交換
時期に至るまで何ら著しい性能低下を示さない二酸化炭
素(炭酸ガス)分圧pCO2の電気化学的測定のために
適当なシステムを提供することである。
【0004】本発明の特定の一目的は、各測定の後に装
置を一定の制御された初期状態に回復させることであ
り、この装置は再現性及び信頼性ある測定値を得るため
に必須であると考えられる。
【0005】本発明のもう一つの目的は、装置全体の適
正な作動を、単に、種々の試料についての継続した測定
の間の時間間隔を照合することにより、チェックできる
ようにすることである。
【0006】
【課題を解決するための手段】かかる目的のために、本
発明は、(a)容器からイオン不純物を拘留する手段を
介して通過させることにより高純度状態下に維持された
測定液を取り出し; (b)測定液を、気体のみを拡散させる透過膜を介して
血液試料と接触させるようにした拡散セルまで、測定液
を推し進め; (c)その測定液の流動を停止させて、血液試料と拡散
セル中に含まれている分量の測定液との間の透過膜を介
して気体を拡散させ; (d)測定液を推し進めて、拡散セル中に静止保持され
た分量の測定液が測定セルに流入するようにし、次いで
その分量の測定液において二酸化炭素(炭酸ガス)分圧
pCO2に相関する電気的値を測定し;そして (e)その電気的値の測定を行なってしまったときに測
定液を排出する;ことからなる、血液試料中の炭酸ガス
分圧pCO2に相関する電気的値を測定する方法を提供
する。
【0007】本発明の装置は、測定液中のイオン不純物
を拘留するための手段を付設した測定液容器から始まっ
て、透過膜を介して測定測定液を血液試料と接触させる
拡散セル、次いで通過中の測定液の炭酸ガス分圧pCO
2に相関する電気的値を与えることができる測定セルを
経て、排出部で終る流体回路からなり;かつ測定液を流
体回路中へ推し進めるための手段をも備えている。
【0008】本発明の方法及び装置についてのある種の
特徴は、血液中のpCO2とは異なる量である血清また
はプラズマ中の溶存炭酸ガスを測定するために導電率測
定を採用している米国特許第4,209,299号明細
書に記載されている。
【0009】1988年7月8日出願のイタリヤ特許第
21292A/88号(EP−A−0354604に対
応)明細書には、拡散セル中の膜の片面上に静止させた
生物試料中の炭酸ガスを測定する方法が開示されてい
る。その膜の他面に接している電解液も静止させられ、
後で拡散セルからpH電極へ向けて流れる。この先行文
献は、その試料が血液であるか、血清であるか、あるい
は血清と炭酸ガス放出用酸との混合物であるかを示して
いない。
【0010】図1の装置は、pCO2を測定されるべき
血液試料を受け入れるための導管11を含み、このもの
は、測定液を循環させるクローズド流体回路の部分をな
している拡散セル13と透過膜12を介して連絡してい
る。この流体回路には、測定液を入れた容器14、流体
ポンプ手段15、及び測定セル16をも含んでいる。
【0011】装置の構成要素を詳しく述べると、流体ポ
ンプ手段15は、回路内に設けられた種々のユニットに
所定量の液が選択的に到達しうるように回路中に制御さ
れた量の測定液を供給するための公知のタイプの計量ポ
ンプからなっていてよい。
【0012】そのような計量ポンプは、測定のために設
けられたポンプ装置15及び測定セル16のセンサーの
ような手段を逐次作動させることにより測定に必要な順
序の操作を実行させるデータ・プロセッサー・ユニット
19によって完全に制御されうるようにできる。ユニッ
ト19は、測定セル16のセンサーから受け入れられる
データをも処理し、あるいは同時に別々の測定を実行す
る別々の操作順序を可能とする。プロセッサー・ユニッ
ト19は、多様な公知方式で構成されうるので、ここで
はさらに詳しくは説明しない。
【0013】容器14は、二つの区画に分割されてい
る。すなわち実質的にイオン不純物を含まないで流体回
路へ供給されるべき測定液を取り出す第1処理区画17
と、含有CO2の測定の実施後に測定セル16から排出
される液を捕集するための第2区画18である。
【0014】混合床(カチオン及びアニオン)タイプの
イオン交換器は、使用される測定液の品質保持のために
区画17に設けられる。
【0015】測定セル16は、導電率測定セル、例えば
薄層型のものが好適であるが、いずれの公知のタイプの
ものも使用できる。
【0016】拡散セル13は、単に気体を二つの液体間
で拡散せしめるがイオンは透過させない透過膜12を介
して測定液を導管11内流動中の血液試料と接触させる
のに必要であるという点において、その概念に関しては
全く公知の装置であると考えられる。
【0017】上記の如き装置を用いての測定方法は、下
記のようにして実施される。分析されるべき試料が導管
11中へ導入されると、ポンプ15が、ある量の測定液
を流体回路中へ供給し、かくして拡散セル13へ到達す
るようにする。測定液(血液試料ではない)が拡散セル
13に供給されつつあるこの段階において、測定セル1
6は測定液が所期の目的に適当であるかどうかを明かに
するのに使用できることは、銘記されるべきである。液
体の何らかの汚染、あるいは液体が何らかの事由で存在
しないことは、測定が不能であることの警告の形で直に
信号化されて示されよう。この段階中にプロセッサー・
ユニット19が測定セル16から異常信号を受け取る
と、プロセッサー・ユニット19は分析操作を阻止する
ように作用する。
【0018】装置は、大気中に存在する割合のCO2
らもたらされる測定液のpCO2誤差を保償するために
補正されうるが、そのような誤差は非常に小さく(0.
03%前後)、従って測定値に余り影響を与えない程度
のものである。
【0019】一定量の測定液が拡散セル13に到達した
後に、流動は所定の時間停止される。CO2が試料から
測定液に向けて必然的に拡散するが、この拡散は試料中
のpCO2、及び二つの液体が膜12を介して接触して
いる時間の関数である。
【0020】図2のグラフは、測定液中のpCO2が試
料pCO2の関数として、そして時間の関数として定量
的に変りうることを示している。縦軸は測定液pCO2
/試料pCO2の比を表わし、そして横軸は接触時間
(秒)を表わしている。測定精度のため、そして時間は
臨界的因子でないことから、測定液は図2に示した関数
の偏差が充分に小さい値に達して通常の滞留時間変動が
無視しうると考えられる程度になるまで拡散セル中に保
持される。例えば一般に20秒の滞留時間は、測定精度
と測定速度との間の妥協として充分と考えられる。透過
段階の終了時に、ポンプ15は測定液を順路方向にポン
プ圧送し、かくして拡散セル13中に保持されていた測
定液部分が測定セル16へ流入し、測定セルは、試料p
CO2に相関する情報を含む電気信号(ピークを示す形
状)を与える。
【0021】本発明の測定セル16は、従って、被検血
液試料中に含まれる二酸化炭素CO2の分圧がダイナミ
ック導電率測定を受ける流動系統部分をなしている。
【0022】導電率測定セル16により発生されうる信
号のタイプを示すために、図3はピーク測定後には回復
されうる、測定液流動中の典型的な信号パターンを表わ
している。測定セルによって発生される信号の量的変動
は図3に示したタイプとなりうる。
【0023】CO2の特定の場合には、測定液は高純度
水からなるのが有利である。しかし、導電率の変化をも
たらしうるイオンを生成させる酸/塩基平衡を拡散物質
種(膜を透過した物質種)と確立しうる化合物や溶液も
使用できる。
【0024】流体が移動する前の初期の電気的値からの
測定ダイナミック信号の最大の偏差は、試料pCO2
導電率を相関させるのに好ましく使用されるが、そのよ
うな最大偏差でなくともその目的に使用しうる。
【0025】ピーク値が現れるまでに要する時間は、実
質上個々の装置の定数であり、従って装置の正しい作動
に関して診断上重要である。この点に関して、測定時間
の定量化及び流体回路内での流体移動の相関的定量化
は、装置全体が正確に作動しているかどうかチェックで
きるようにし、かくして時間基準で装置の操作チェック
ができる。
【0026】測定終了後、プロセッサー・ユニット19
は測定液を容器14へ供給し、ここで測定液は区画17
に含まれるイオン交換床を介して溶離され、次いで次の
測定のために取り出される。そのようなイオン交換装置
は混合床の形態、殊にイオン交換樹脂混合床の形態であ
るのが好ましいが、無機系イオン交換剤を使用すること
もできる。そのようなイオン交換剤は顆粒状、液体状ま
たは膜状でありうる。適当な樹脂の一例は、BDH社製
のジュオライト(Duolite)MB6113(商
標)であり、その他の例として下記の市販樹脂(いずれ
も商標)がある(カッコ内は販売会社): アンバーライト(Amberlite)MB−1 (ローム・アンド・ハース社) バイオデミンロリト(Biodeminrolit) (Dia-prosim社) ゼロリト(Zerolit) (Zerolit社) AG501−X8 (Biorad社) 無機系イオン交換剤の適当な例は、ゼオライト類であ
る。
【0027】本発明による装置を前記操作法で用いる場
合に、本発明の特有の目的、すなわち各測定後に絶対的
に正確に初期状態を回復することが可能なことは注目す
べきであり、このことは測定再現性のために必須であ
る。
【0028】この点に関して、新らたな測定を開始する
ときに、ポンプ15は拡散セル13に至るまで測定液を
送り出し、それと同時に、回路内に含まれていた測定液
を容器14中へ推し進め、そして所要の物理的及び化学
的特性の測定液が回路中に有効に流動しているか否かを
チェック可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明装置の一具体例の概略フローシート。
【図2】接触時間(横軸:秒)の関数としての測定液p
CO2/血液試料pCO2比(縦軸)の変化を示すグラ
フ。
【図3】測定段階中の測定セルの発生するダイナミック
信号(縦軸:ボルト)と時間(横軸:秒)との関係を示
すグラフ(グラフ中の位置1は流体の流動再始動点であ
る)。
【符号の説明】
11 導管 12 透過膜 13 拡散セル 14 測定液容器 15 ポンプ手段 16 測定セル 17 イオン交換区画 18 取り出し区画
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G01N 33/49 W 7055−2J

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a)容器からイオン不純物を拘留する
    手段を介して通過させることにより高純度状態下に維持
    された測定液を取り出し; (b)測定液を、気体のみを拡散させる透過膜を介して
    血液試料と接触させるようにした拡散セルまで、測定液
    を推し進め; (c)その測定液の流動を停止させて、血液試料と拡散
    セル中に含まれている分量の測定液との間の透過膜を介
    して気体を拡散させ; (d)測定液を推し進めて、拡散セル中に静止保持され
    た分量の測定液が測定セルに流入するようにし、次いで
    その分量の測定液において炭酸ガス分圧pCO2に相関
    する電気的値を測定し;そして (e)その電気的測定を行なってしまったときに測定液
    を排出する;ことからなる血液試料中の炭酸ガス分圧p
    CO2に相関する電気的値を測定する方法。
  2. 【請求項2】 測定液を最初の容器中へ排出して、クロ
    ーズド流体サイクルをなすようにする請求項1の方法。
  3. 【請求項3】 測定液は、高純度水である請求項1の方
    法。
  4. 【請求項4】 測定セルは、導電率測定セルである請求
    項1の方法。
  5. 【請求項5】 導電率測定セルは、薄層型のものである
    請求項4の方法。
  6. 【請求項6】 イオンを拘留する手段は、容器を去る測
    定液を流通させるイオン交換器である請求項1の方法。
  7. 【請求項7】 イオン交換器は、混合床タイプのもので
    ある請求項6の方法。
  8. 【請求項8】 混合床タイプのイオン交換器は、イオン
    交換樹脂のものである請求項7の方法。
  9. 【請求項9】 混合床タイプのイオン交換器は、無機系
    のものである請求項7の方法。
  10. 【請求項10】 測定液中のイオン不純物を拘留するた
    めの手段を付設した測定液容器から始まって、透過膜を
    介して測定液を血液試料と接触させる拡散セル、次い
    で、通過中の測定液の炭酸ガス分圧pCO2に相関する
    電気的値を与えることができる測定セルを経て、排出部
    で終る流体回路からなり;かつ測定液を測定液容器から
    取り出しそれを拡散セル中へ推し進め、その流動を一定
    時間停止させ、拡散セル中に保持された分量の測定液を
    測定セルへ推し進め、そしてそれを排出するための手段
    をも備えた、血液試料中の炭酸ガス分圧pCO2に相関
    する電気的値を測定するための装置。
  11. 【請求項11】 排出部は、最初の測定液容器中へ開口
    し、かくしてクローズド回路が形成されている請求項1
    0の装置。
  12. 【請求項12】 測定液は、高純度水である請求項10
    の装置。
  13. 【請求項13】 測定セルは、導電率測定セルである請
    求項10の装置。
  14. 【請求項14】 導電率測定セルは、薄層タイプのもの
    である請求項13の装置。
  15. 【請求項15】 イオン不純物拘留手段は、測定液容器
    を去る測定液を流通させるイオン交換器である請求項1
    0の装置。
  16. 【請求項16】 イオン交換器は、混合床タイプのもの
    である請求項15の装置。
  17. 【請求項17】 混合床タイプのイオン交換器は、イオ
    ン交換樹脂のものである請求項16の装置。
  18. 【請求項18】 混合床タイプのイオン交換器は、無機
    系のものである請求項16の装置。
JP3311276A 1990-09-14 1991-09-17 血液炭酸ガス分圧の電気化学的測定の方法及び装置 Pending JPH05312779A (ja)

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IT21475A/90 1990-09-14

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