JPH05506088A - 二酸化炭素モニター - 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】 二酸化炭素モニタ一 本発明は、周囲の通常の空気と比較して二酸化炭素の割合が増加した気体を探知 して表示する装置に関するものである。このような装置には多くの用途があるが 、一つの主な用途は、チューブが患者の気道（気管）に正しく位置しているかど うかの指示を与える用途である。

臨床的な立場から、患者の気管にチューブを設置する必要がある場合が多い。こ れは患者の肺に空気または酸素と他のガスの混合気体を送り込むために行われる 。気管内に正しく設置することは極めて重要である。チューブが不注意で食道に 設置された事故が報告された。気管中の空気は約６％の二酸化炭素を含むが、食 道内の空気中の二酸化炭素の正常な濃度は（約０．０３％）であることが観察さ れた。

空気中に比較して、含量の割合が増加した二酸化炭素を探知し、患者か正しく挿 管されているかどうかをきめることができる指示装置は、Ｕ、　Ｓ、特許４７２ ８４９９、ＷＯ３９１０７９５７とＷＯ９０１０１６９５に記載されている。

これらの指示装置ではすべて、指示物質が多孔質材料の本体全体に分散されてい る。試験されるべき気体は、本体を通過しなければならないので、流速がおそく 、そのため応答時間が長いのが不満である。我々は、指示薬が与えられる方法に よって素早く応答する指示装置をここに考案したものである。

本発明によれば、基質とその上の指示用フィルムからなり、該フィルムが透明な フィルム形成ポリマー担体とその可塑剤及び二酸化炭素への曝露で変色する指示 薬との親密な混合物を含存し、該指示薬が指示アニオンの塩と親油性有機第４級 カチオンからなる、二酸化炭素モニターが提供される。

発明に基づくモニターは、ある具体例では、封印袋または匂い袋のような、密封 した、ガス漏れのないパッケージで与えられる。このような袋は、ガス不透過性 に加えて不透明な硬化ポリマーから作られるだろう。

発明に基づくモニターが、患者が正しく挿管されたかどうかをきめるのに用いら れることになる時は、このような密封したパッケージの形で殺菌して与えられる ことか望ましい。本発明の具体例で、モニターは、ガンマ−線で殺菌した材料か らなることが好ましい。

ガンマ−轢殺菌中に、感受性フィルム内の酸性成分が、二酸化炭素を、可動に探 知するにはあまりにｐＨが低くなりすぎてしまうような結果（指示染料は常に酸 性の形で存在する）を生ずる傾向がある。この障害は、第４級カチオン緩衝塩を 余分に混入することにより容易に克服されるだろう。後者は、フィルム内に発生 した酸を中和し、フィルムｐＨを適正限界内に維持する。

指示フィルムは、室内空気（環境二酸化炭素０．０３％）には長期間曝露しても 探知用の変色は生じないが、２から５％の二酸化炭素の濃度には迅速に反応する （一般に１から２秒）ように処方されることが好ましい。２から５％の範囲は、 吐き出した息に存在する濃度に相当するので医学的に重要である。

色の変化は、視覚的に（二酸化炭素濃度の定性的な指示が得られる場合）、ある いは分光光度的に（二酸化炭素濃度の定量的指示が得られるような時）観察され るだろう。

透明なフィルム形成ポリマー担体（ｖｅｈｉｃｌｅ）は、指示薬がしみ出ないよ うに、あるいは長期間にわたり相分離が起ることのないように、指示薬と適合し なければならない。これに加えて、二酸化炭素がない場合望ましくない変化を避 けるため加水分解的に安定（可塑剤がそうあるべきであるように）していなけれ ばならない。

ポリマーはさらに、二酸化炭素に透過性であるべきである（この透過性は可塑剤 によって強められる）。

加水分解に対し安定なポリマーは、水溶性かまたは有機溶媒可溶性（後者がより 好ましい）であるべきである。

適当な有機溶媒可溶性ポリマーの例としては、ポリビニルブチラル、ポリビニル メチルエーテル、ポリメチルメタクリレート、エチルセルローズ及びポリスチレ ンか含まれる。

加水分解に対しすぐれた抵抗性をもつ水溶性ポリマーの例としては、ヒドロキシ プロピルセルローズ、メチルセルローズ、カルボキシメチルセルローズ、ポリエ チレングリコール、ポリビニルアルコール（１００％加水分解された）及びポリ プロピレングリコールが含まれる。

加水分解的に安定な可塑剤は、水溶性または有機溶媒可溶性（ポリマー担体によ る）であるべきである。

適当な有機溶媒可溶性可塑剤の例には、燐酸のアルキルトルエステル（トリブチ ルホスフェート、トリエチルホスフェート及びトリスブトキシエチルホスフェー トを含む）、カルボン酸の側鎖エステル、特に第２級または第３級アルコール（ ジイソプロピルフタレイト及びジエチルへキシルセバケイトを含む）、スルファ ミド（バラ−トルエンスルフォンアミド）が含まれる。加水分解に良い抵抗を示 す水溶性可塑剤の例には、アルコール（グリセリン及びトリメチルプロパンを含 む）及びエーテル（低分子量ポリエチレンを含む）が含まれる。

指示薬は、二酸化炭素に曝露した際にはっきりした色調変化を生ずるものが好ま しい（例えば、青から黄色へ色調が変化する）。

適当なアニオン指示薬はアブ染料（アルファーナフトールオレンジ）、ニトロフ ェノール染料（メタルニトロフェノール及びバラ−ニトロフェノールを含む）、 フタレイン染料（アルファーナフトールフタレイン及ヒオルソークレゾールフタ レインを含む）、スルフォンフタレイン染料（メタ−クレゾールパープル、クレ ゾールレッド、チモールブルー及びアルファーナフトールスルフォンフタレイン を含む）、トリフェニルメタン染料（ロソール酸を含む）、及びインドフェノー ル染料（インドフェノール及び１−ナフトール−２−スルフオン酸インドフェノ ール）である。

適当な第４級カチオンの例は、アンモニウムカチオン（ペンシルトリメチルアン モニウム、トリオクチルメチルアンモニウム、トリカプリルメチルアンモニウム 、テトラブチルアンモニウム、テトラヘキシルアンモニウム及びテトラオクチル アンモニウムを含む）及びホスフォニウムカチオン（テトラフェニルホスフォニ ウム、トリオクチルホスフォニウム及びヘキサデシルトリブチルホスフォニウム を含む）である。好ましい第４級カチオンはテトラブチルアンモニウムである。

第４級カチオン（アンモニウム及びホスフォニウム）の塩は、カチオンが、ある 分子量以上（シンメトリックな脂肪族第４級アンモニウムの場合には大体Ｃ２４ ）の時は水に不溶性になる。この現象は、染料や緩衝剤の成分を、液体水による “洗い流し”や溶解に対し免疫性にすることによって、非水溶性感受性フィルム に、水に対する強い抵抗性を与えることに利用されるだろう。

指示薬アニオン及び親油性第４ｍカチオンの塩は、酸フリーの形の指示薬に第４ 級水酸化物を化学量論的量に加えることによって簡単に作ることができる。

基質（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）は、指示フィルム内を移動できる流動性成分からの 影響を受けるべきでなく：同じく、後者のフィルムからの成分の移動を妨害すべ きである。さらに、基質はフィルムに関して化学的に不活性であるべきである。

基質として用いられる適当な無機材料としては、ガラス、セラミック及び結晶性 材料か含まれ：適当な有機材料としては、紙、ポリオレフィン（例えばポリプロ ピレンまたはポリエチレン）及び弗化炭素（例えばＰＴＦＥ）が含まれる。ポリ マーか用いられる時、それらは、反応性または移動性の可塑剤、潤活剤、抗酸化 剤または同等なものを含むべきではない。基質は簡単なチューブまたは板の形で あってよい二基質の好ましい具体例では、カテーテル用の連結または接続ピース の形態がある。発明の他の具体例の中で、基質は両端か開いたチューブ盟をして いる：これは、患者がチューブを通して呼吸し、モニター用指示薬フィルムに色 の変化か起こるような方法で、吐き出した息の中の二酸化炭素の含量をモニター するのに用いることかできるだろう。この方法は、終末呼吸気二酸化炭素（肺か ら吐き出される最終深呼吸の息に含まれる二酸化炭素）の測定に用いることかて きるだろう。

発明に基づく二酸化炭素モニターは、若しも空気中の酸性化しまた酸化した気体 か、フィルムに触れる前に除かれるならば、長期間にわたる連続的な二酸化炭素 濃度のモニタリングに使用できるだろう。これは、（ｉ）カル５　ボン酸と汚染 揮発性酸（例えば硫黄を含む酸）の間の中５　間のｐＫａを示す不揮発性酸の塩 及び（２）抗酸化剤また＝　はアンチオシナンドを混入した“ガード”または“ スクラビング装置を用いて達成できるだろう。

ここに、附属の図に関する参考説明を行う。

ｔ　図１は、本発明に基づくモニターの一つの形を示す側面図である。

図２は、気管の挿管が如何に正しく作用しているかを１　示す単純化した解剖的 図解である。

Ｊ　図３は、本発明に基づく装置に作られた典型的な成形フィルムの温度依存性 をグラフ表示している。そして図４は、本発明の追加の具体例に基づくフィルム における、フィルム反応に対する可塑剤の影響をグラフ表示している。

ｆＨｌに関して、比較的ガス不透過性のチューブ１からなる装置が示されている ：チューブｌの一方の末ｗｉ２に、二酸化炭素に高度の透過性を示す材料（例え ばシリコンゴムのような材料）でできている薄膜の末端カバー３がある。チュー ブ１の内部表面は、上記の指示薬の被覆物になっている。

図２に関して、頭部と頚部が示されている：ロ２１を通り、喉頭蓋２２を通り、 気管２３まで、点線２４か正しい挿管経路を示している。若しも気管チューブが 喉頭蓋を通過し損なうとまちがって食道２５へ下ってしまうだろう。

図１に図解したような装置がもし気管に沿って通過するならば、その導入の端か 気管部に達した時、装置は高い二酸化炭素含量に応応し、指示薬層の検知色に変 化を生ずるだろう。一方、もし導入装置の端かまちかつて食道内に置かれれば、 色調の変化は起きないだろう。これによって、気管チューブか気管内に正しく挿 管されたか否かが簡単に効果的に試験される。

本発明は、最初に患者が正しく挿管されたかどうかを決めるために用いられる装 置に関して説明してきた：本発明に基づく他のモニターの用途として、船倉やタ ンクあるいは同じような、潜在的に危険な環境における全職員のモニターとして 使用するような用途が想像される。

次の例は、発明に基づく二酸化炭素モニターの製法を明らかにしている。

例１　（有機可溶性フィルム） カチオン／エチルセルローズ−トリーｎ−ブチルホスフェート／ガラス 製法 溶液（溶液Ａ）は、メタノール中濃度３０，５％Ｗ／Ｗのテトラブチル水酸化ア ンモニウム０．６６ｇ中ＨＯ，１ｇのｍ−クレゾールパープルを添加して作られ た。生じた混合液を十分量の余剰メタノールに溶解して、ｍ−クレゾールパープ ルに関して２％Ｗ　／　Ｗの溶液を作った。第２溶液（溶液Ｂ）は、１０ｇのエ チルセルローズ（４６％エトキシ含量）を９０ｇのトルエン及びエタノール混合 液（８８：２０容量比）に溶解して作られた。

１０ｇの溶液Ｂに、２ｇのトリーｎ−ブチルホスフェート、１８ｇの溶液Ａ及び メタノール中３０．５％Ｗ／Ｗのテトラブチル水酸化アンモニウム０．０８５ｇ を添加した。生じた溶液をよく混ぜ、７５ミクロンの厚さの型板に流し込んだ。

溶媒を空気中３０°Ｃで蒸発した。

得られたフィルムの厚さは約２０ミクロンであった。

例２　（水溶性フィルム） 処方 染料−第４級カチオン／ポリマー−可塑Ｍ／支持体ｍ−クレゾールパープル−テ トラブチルアンモニウムカチオン／ヒドロキシブロビルセルローズーカーボワッ クス６００／ガラス 製法 溶液（溶液Ｃ）は、５ｇのヒドロキシセルローズ（モル、重量３０，０００）を １００　ｃｍ３の蒸留水に溶解して作られた。ＩＯｇの溶液Ｃに、１ｇのカーボ ワックス６００（すなわち、ポリエチレングリコール　モル、重１１６００）、 ０．５ｇの溶液Ａ（例１に記載）及びメタノール中３０．５％Ｗ　／　Ｗのテト ラブチル水酸化アンモニウムの０．０４５ｇを添加した。生じた溶液を１２５ミ クロンの型板に流し込み、９０℃で２分間、オーブンで溶媒を蒸発した。得られ たフィルムは約１７ミクロンの厚さであった。

例３　（存機−可溶） 処方 染料−第４ｍカチオン／ポリマー−可塑剤／支持体チモールブルー−テトラブチ ルアンモニウムカチオン／ポリビニルブチロルートリス（２，エチルヘキシル） 溶液（溶液Ｄ）は、０．１ｇのチモールブルーを、メタノール中の３０．５％Ｗ ／Ｗテトラブチル水酸化アンモニウムの０．６６ｇへ添加して作られた。生じた 混合液は十分に余分なメタノールに溶解し、チモールブルーに関して２％Ｗ／Ｗ の溶液か作られた。第２溶液（溶液Ｅ）は、ＩＯｇのポリビニルブチラル（モル 、重量１２５．０００）を９０ｇのエタノールに溶かして作られた。

１０ｇの溶液Ｅへ、２ｇのトリス（２，エチルヘキシル）ホスフェ　）、１ｇの 溶液り及びメタノール中３０．５％のテトラブチル水酸化アンモニウムの０．０ ８５ｇが添加された。最終溶液は、７５ミクロンの厚さの型板に流し込まれ、溶 媒は空気中で蒸発させた。得られたフィルムは約２０ミクロンの厚さであった。

例４　（有機可溶） 処方 染料−第４級カチオン／ポリマー可塑剤／支持体クレゾールレッド−テトラブチ ルアンモニウムカチオン／ポリビニルブチロルートリス（２，エチルへキン溶液 （溶液Ｆ）は、０．１ｇのクレゾールレッドを、メタノール中３０．５％のテト ラブチル水酸化アンモニウムの０．６６ｇに添加して作られた。生じた混合液は 、十分余剰のメタノールに溶解し、クレゾールレッドに関して２％Ｗ／Ｗの溶液 が作られた。ｌＯｇの溶液Ｅへ、２ｇのトリス（２，エチル−ヘキシル）ボスフ ェート。

１ｇの溶液Ｆ及びメタノール中３０．５％Ｗ／Ｗのテトラブチル水酸化アンモニ ウムの０．０８５ｇを添加した。

最終溶液は７５ミクロンのスクリーンを通して流し込まれ、空気中３０℃で溶媒 を蒸発させた。生じたフィルムは約２０ミクロンの厚さであった。

氾 溶液（溶液Ａ）は、０．１ｇのクレゾールレッドへ、メタノール中ｌＯ１９％Ｗ ／Ｗのテトラオクチル水酸化アンモニウムの４．０５ｇを添加して作られ、次に 十分余剰のメタノールを添加し°Ｃ、クレゾールレッドに関して２％Ｗ／Ｗの溶 液が作られた。第２溶液（溶液Ｂ）は、１２ｇのポリビニルブチラル（モル、重 量１２５，０００）を８８ｇのエタノールに溶かして作られた。ＩＯｇの溶液Ｂ に、２．４ｇのトリス（２，エチルヘキシル）ホスフェート及び１．２ｇの溶液 へが添加された。最終溶液は７５ミクロンの型板に流し込まれ、空気中で溶媒を 蒸発させた。結果のフィルムは約２０ミクロンの厚さで、次のような組成であっ た。

Ｐ、Ｖ、Ｂ　３２．２％　Ｗ、Ｗ トリスＥ、Ｈ，Ｐ　６４．３％ テトラオクチルアンモニウム　２．８％クレゾールレッド　０．６４％ 上記のフィルムは、無期限に液体水に＠露した結果、指示薬染料または緩衝剤の 能力のいづれにも、ロスの傾向は認められなかった。

７、フィルム特性 ７．１　紫外部−可視、吸収スペクトル各フィルムの紫外部−可視部スペクトル が窒素及び二酸化炭素雰囲気中で記録された。そして表１は、２種類の異なった 環境での最大ピークの波長を示す。

７．２ＣＯ□への平衡反応 異なるＣＯ□濃度に対し、各フィルムによって示された吸収の変化は、指示薬染 料がアルカリ形態の最大値でモニターされた。応答％は次の様に定義された。

％応答＝　＋　００　（Ａｏ　Ａ−）　／Ａ。

ここで八〇及びＡ８は、それぞれＣＯ２の０％及びＸ％に暴露した時の染料の吸 収である。例のそれぞれに対する典型的な結果は次表に示されている。

表２　異なった％ＣＯ，ａ度に対するフィルムの％応答レベル ％応答 ％　ＣＯ２レベル　：　０．０３％　２　％　５　％　１００　％例 １　１０　８０．７　８９．２　９７．３２　８　７５．０　８５．７　９８． ３３　＋１　８５．２　９２　９９．６ ４　２．３　３２．２　４９．６　８８．３表２の結果て示されるように、例の フィルム１．２及び３の空気（０，０３％Ｃ０１）から２％ＣＯ２まての曝露に 伴う色の変化は、明瞭で劇的であり、吐出した息の定性的な視覚による指示とし ては非常に適していた。

７．３　応答時間特性 ５０％及び９０％応答時間について、指示薬染料がアルカリ形の最大波長で、分 光光度的に吸収をモニタリンクして測定した。これから得られた典型的な結果を 次表に応答時Ｍ　（ｓ） １　０．６８　２．０　０．３０　１．６２　３．５　１２．５　１．８　９． ７５３　１．０　２．８　０．５５　２．４４　０．８０　０．８６ 表４　応答時間 応答時間（ｓ） １　１．８３　１０．４　０．７６　６．６２　１０．５　５０　５．２　６９ ．３３　２．６　２７．２　１．２５　１８．６４　１．９２　１．６０ 表３及び４の結果から、応答時間はフィルムの組成に″　依存し、％ＣＯ２の上 昇に対する応答は極めて迅速であ７　る（例１参照）ことは明らかである。この 試験及び他の０　試験から、フィルムＩ、２及び３は、上昇または下降するＣ　 Ｏ２の濃度に対し、非対称的な応答を示しているように見える。これは、吐き出 した息の中のＣＯ２の定性的な視覚型指示薬としての用途には宥和とみなされる 。

すなわち、ＣＯ□濃度のレベルが変動状態にある場合の測定には、色の変化はよ り安定し、さらに持続的であるべきだからである。興味あるのはフィルム４で、 ％ＣＯ，レベルの上昇下降にほとんど対称的な応答を示し、吐出息にみられるよ うな変化するＣＯ，レベルの時間−分解の定性分析への応用は見出しやすいと思 われる。

７．４　温度依存性 図３は、異なった温度におけるフィルムのＣＯｔへの応答性を示す。この図は例 ５（防水フィルム２０ミクロン厚）に述べたフィルムの測定からの得られたもの である。

７．５　可塑剤含量 図４は、Ｃｏ２フィルム応答における可塑化の影響を示す。この結果は例５（フ ィルム厚２０ミクロン）の各位に関し、フィルム成型のクレゾールレッドとテト ラオクチルアンモニウム含量を一定にし、ポリマー；可塑剤の比率を変えること によって得られた。

浄書（内容に変更なし） １１／□（秒） ｔｌ／２　（秒ン 手続補正書（鏝） １−事件の表示 二酸化炭素モニター アピイ　バイオシステムズ　リミテッド６−補正により増加する請求項の数 ７、補正の対象 明細書及び請求の範囲翻訳文 １−事件の表示 二酸化炭素モニター アピイ　バイオシステムズ　リミテッド６一ネｍ正により士曽カロする１！胃求 項の数７−補正の対象 図面の翻訳文の浄書（内容に変更なし）閣沿讃審報告 国際調査報告 ＧＢ　９００１５０１ Ｓ＾　４０４２０

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．基質とその上の指示用部材からなり、該指示用部材が透明なポリマー担体と 二酸化炭素への曝露で色調に変化を生ずる指示薬との親密な混合物を含有する、 二酸化炭素モニターにおいて、該指示用部材がフィルムの形態であり、該指示薬 が指示薬アニオンの塩と親油性有機第４級カチオンからなることを特徴とする二 酸化炭素モニター。
2. ２．ガンマー線照射殺菌材料からなる請求項１の二酸化炭素モニター。
3. ３．フィルムが加水分解に対し安定である、請求項１または請求項２の二酸化炭 素モニター。
4. ４．フィルムが二酸化炭素透過性である、請求項１から３のいずれかの請求項の 二酸化炭素モニター。
5. ５．フィルムが水不溶性である、請求項１から４のいずれかの請求項の二酸化炭 素モニター。
6. ６．第４級カチオンがテトラブチルまたはテトラオクチルアンモニウムである、 請求項１から５のいずれかの請求項の二酸化炭素モニター。
7. ７．フィルムが可塑化されている、請求項１から６のいずれかの請求項の二酸化 炭素モニター。
8. ８．基質がカテーテル用連結または接続ピースの形である、請求項１から６のい ずれかの請求項の二酸化炭素モニター。