JPH09215680A - ガス濃度測定センサの校正方法 - Google Patents
ガス濃度測定センサの校正方法Info
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- G01N33/4925—Blood measuring blood gas content, e.g. O2, CO2, HCO3
Abstract
装置の簡略化、小型化及び低廉にする校正方法を提供
し、及び血中CO2濃度をこのような校正方法により測
定する方法を提供する。 【解決手段】 測定すべきガスGが異なる分圧pGで溶
解している2種又はそれ以上の校正液を使用する。その
簡略化には本発明により分圧pG(C)を有する校正液
Cからこの校正液Cの分圧を有利には校正液Cと気相G
phとの間の物質移動により分圧pGC′に変え、別の
校正液C′を作る。
Description
スの濃度を測定するためのセンサを校正する方法及び血
液に溶解したCO2の濃度をこのような校正方法により
測定する方法に関する。
のセンサとしては血液ガス、特に血液に溶解したC
O2、O2及び/N2の濃度を測定する化学センサがあ
る。
サは、とりわけ例えば a)液体に溶解したガスの濃度の対数に比例する測定値
を作るセンサ b)液体に溶解したガスの濃度に直接比例する測定値を
作るセンサ の2つのセンサに分類することができる。
に溶解したCO2の濃度を測定しその際CO2濃度に相応
する測定値を測定されたCO2濃度の対数に比例する電
圧の形に形成する電位差滴定化学センサがある。
中のO2の濃度を測定しその際測定されたO2濃度に相応
する測定値をその強度が測定されたO2濃度に直接比例
する電流の形に形成する電流滴定化学センサがある。
ようにこの液体に溶解したガスの分圧であり、溶解した
ガスの濃度を分圧により示すことは少なくとも医学分野
で一般的である。液体に溶解するか又は気相に含まれる
ガスに関しては以後“濃度”と“分圧”の概念をその区
別が重要にならない場合には同義語として使用する。区
別する必要のある場合にはそれについて指摘する。
圧を正しく対応付けることができるように、センサを校
正し場合によっては時々後から校正しなければならな
い。校正には当該センサにそれぞれ精確に規定されてい
るがしかし互いに異なる濃度で溶解しているガスを含ん
でいる少なくとも2つの校正液を供給し、これらの異な
る濃度又は分圧に相応する測定値を得ることが行われ
る。
有する校正液の製造は、一般に種々の校正液が互いに別
々に製造され、濃度測定センサに別々に供給されるよう
にして行われる。
ガスの濃度を測定する装置において、臨床分析装置の種
々のメーカ(チバ・コーニング(Ciba−Corni
ng)社、インストルメンテーション・ラボラトリ、ノ
バ(NOVA)、ラジオメータ、AVL)は以下の種々
の方法を使用している。−互いに別々に規定され例えば
CO2、O2及び/又はN2からなるガス混合物を含んで
いる2つの圧縮ガスシリンダから混合物を取り出し、加
湿状態で当該センサに送り込むが、その際校正液は湿ら
されたガス混合物により与えられる。−例えば合成空気
及びCO2を含む2個の圧縮ガスシリンダから、組み込
まれているガス混合装置により種々の規定されたガス混
合物を作り、湿潤状態で当該センサに送り込むが、その
際校正液は湿らされたガス混合物により与えられる。−
圧縮ガスボンベからCO2を取り出し、ガス混合装置内
で室内空気と混合し、それにより互いに異なるCO2濃
度を有する種々のガス混合物を形成することができ、そ
れらからそれぞれガス流をそれぞれpH緩衝液中及び圧
力測定器内に送り込むことにより種々の校正液を製造す
ることができる。
・ベネット(Puritan Bennet)、パラト
レンド(Paratrend)7)の2つのメーカはこ
れらの装置の一回の校正にその開始前に2〜3本の圧縮
ガスシリンダから異なるガス混合物を取り出し、校正キ
ュベットを介して送り込む方法を用いている。
社は別の方法を採用しており、圧縮ガスボンベを全く使
用せず、2つの圧力測定された校正液をこの会社の特定
の分析装置用の金属被覆されたガス不透過性プラスチッ
ク液嚢に供給している。
種の公知の校正方法に比べて容易に実施可能である冒頭
に記載した形式の校正方法を提供することにある。
り、請求項1の特徴部に記載の方法により解決される。
製造できる予め定量された唯1つの校正液を使用するこ
とにある。これによりこのような校正方法を使用する分
析装置を簡単化し、小型化しかつ低廉化することができ
る。
度を予め定量された他の濃度に変えることを予め定量さ
れた校正液と予め定量された気相との間の物質移動によ
り行うと特に有利である(請求項2)。
であり、予め定量された校正液とこの気相との間の物質
移動、例えばガス交換がこの校正液に溶解したガスの濃
度に変化をもたらさなければならないという制約を受け
るに過ぎない。
有利であり、この方法では気相内のガスの分圧が予め定
量された校正液内のそれよりも大きい場合にはこの校正
液中のガスの分圧が気相と校正液との間の物質移動によ
り高められ、また気相内のガスの分圧が予め定量された
校正液内のそれよりも小さい場合にはこの校正液内のガ
スの分圧が気相と校正液との間の物質移動により低下さ
せられる。
る。というのは濃度と分圧は液体に溶解したガスの場合
気相に含まれるガスの場合とは異なる比例因数と関連す
るからである。分圧の差による液体と気相との間の物質
移動は、気相と液体内のガスの分圧が互いに同化した場
合中断する。しかしこの状態では気相と液体との互いに
異なる比例因数の故に気相内のガスの濃度は液体内とは
濃度が異なる。しかし比例因数が同じか又は互いに比較
し得るほどであり、そのため比例因数を区別する必要が
ないところであればどこでも、例えば2つの類似する液
体に溶解するか又は2つの類似する気相に含まれるガス
の場合、濃度と分圧との間を区別する必要はない。この
最後の場合以後分圧にも濃度にもpと記載する。液体に
溶解した不揮発性物質の濃度はcと記載する。
したガスを含んでいないか又は成分的に予め定量された
校正液よりも高いか又は低い分圧で含んでいるガス混合
物であってもよい。
るような気相を供給するための措置又は容器は必要とさ
れないので、空気からなる気相、有利には当該分析装置
が置かれている室内空気からなる気相を使用すると有利
である。
からなる気相を使用することもでき、その際ここでも気
相を形成するガスの圧力とこの予め定量された校正液に
溶解したガスの分圧との間の圧力差に応じて物質移動に
よりこの校正液中のガスの分圧又は濃度が高められ又は
低められる。
度又は分圧を、分圧の補整だけによるのとは異なる作用
メカニズムにより変えることのできる気相を使用するこ
ともできる。例えば予め定量された校正液中の物質移動
又はガス交換により、この液体に溶解したガスを一部消
失させ、それにより校正液中のこのガスの濃度又は分圧
を低下させるか、又はこのガスを付加的に生じさせ、そ
れによりこの校正液中のガスの濃度又は分圧を拡大させ
るような化学反応を起こすことができる。
に記載した方法の実施に見られる。この方法の実施は一
方では、本発明方法の場合校正液をこれまでの価格の安
いガス透過性チューブを通してセンサに供給することが
でき、また他方では予め定量された校正液のガスの濃度
とは異なるこのガスの別の濃度を有する校正液の製造に
特別な構造上の措置を全く必要とせず、またこの低価格
のチューブのガス透過性の不足がまさにこの方法を実施
するための前提条件であることを示す。更に本発明は、
予め定量された校正液も、またこの校正液により作られ
た予め定量された別の濃度の校正液も当該センサに同一
のチューブを通して供給され、それにより両校正液をセ
ンサに供給するために唯1つのチューブで十分であると
いう利点を有する。
過性容器から取り出される(請求項6)。この容器に校
正液をセンサに供給するためのチューブを接続すること
ができる。容器はガス不透過性液嚢、有利には金属化さ
れたプラスチック液嚢であってもよい。予め定量された
校正液はこの容器からポンプ、例えば配量ポンプにより
取り出すことができる。
濃度又は分圧の対数に比例する測定値を作るセンサ(請
求項7)の場合にも、またこの液体に溶解したガスの濃
度又は分圧に直接比例する測定値を作るセンサ(請求項
8)の場合にも使用できるが、それだけに制限されるも
のではない。
の校正液のpH値の規定された不定の関数であることは
しばしばある。この種の予め定量された校正液は例えば
後で記載する血液のCO2濃度を定量する方法において
重要である。
め定量された校正液により例えば気相と予め定量された
校正液との間の物質移動又はガス交換により作られた校
正液とは異なる予め定量された濃度をこのようにして作
られた校正液のpH値を検出することにより定量すると
一般に有利である。
によれば、この校正液に溶解したガスの濃度の対数がこ
の校正液の可変のpH値の一定でない一次関数fである
予め定量された校正液を使用することが可能である。こ
のような校正液の一例には後で記載するCO2及び重炭
酸塩、即ちHCO3 -が溶解しており、またこの緩衝系の
他には何等のpH緩衝物質を含まない水溶液がある。
対数に比例する測定値を作る請求項10の場合には、請
求項8又は9に基づく方法を請求項11に記載したよう
にして実施すると有利である。
の濃度又は分圧を測定することのできるセンサを全ての
溶解ガスに使用できる。ガス濃度の対数に比例する測定
値を作るセンサの例は、液体に溶解したCO2の濃度を
測定するセンサの他に液体に溶解したNH3、SO2、N
O2又はH2Sの濃度を測定するセンサがある。
いるガス(その中には血液に溶解したCO2がある)は
極めて重要である。これらの特別の場合については本発
明方法の請求項12乃至15で言及されている。
明による校正方法は、血液に溶解したCO2の濃度をC
O2濃度の測定用のCO2センサで測定し、CO2濃度の
対数に比例する測定値を作るのに使用できる方法におい
て特に有利である。請求項16は血液中のCO2濃度を
測定するためのこのような本発明方法を対象とし、以下
に記載する様々の問題に基づくものである。
であるN2、O2、及びCO2がある)及び不揮発性の他
の物質(その中にはK+、Ca2+及びグルコース、乳酸
塩その他のような生体分子がある)及び必要な場合には
血液のpH値は、これらの物質に対応付けられるセンサ
により測定され、その際ベースライン液とも云われる有
利には気密な容器に入れられ有利にはpH緩衝された基
準液及び他の気密な容器に入れられた校正液が使用さ
れ、それらは測定すべき血液物質をそれぞれできるだけ
精確に規定された生理的濃度で溶解して含んでおり、必
要とあればそれぞれできるだけ厳密に規定された生理的
pH値を有する。
の組織中であれ及び/又は健康又は疾病のある有機体中
であれ、この物質が生きている有機体中に見いだされる
濃度を意味する。従って生理的pH値とは、有機体の体
液中又は組織中であれ及び/又は健康又は疾病のある有
機体中であれ、生きている有機体中に生じる全てのpH
値を意味する。
ば10トル〜150トルの分圧の間にあり、その際1ト
ルは133.3224Paに等しく、ほぼ1mmHgに
等しい。この血液の生理的pH値は6.8〜7.8の間
である。
中に通常生じる全てのこの物質の生理的濃度意味する。
同様に正常な生理的pH値とは健康な有機体に通常生じ
る全ての生理的pH値を意味する。
は例えば35トル〜45トルの分圧にある。この血液中
の正常な生理的pH値は7.35〜7.45の間であ
る。
ら上記の基準液と例えば動脈血とを交互に供給され、そ
の際このセンサは基準液中及び血液中のその関連する物
質の濃度又は分圧を測定する。
液とは異なる濃度で溶解し必要に応じて基準液のpH値
とは異なるpH値を有していなければならない校正液に
より付加的に校正される。第1回目の校正後に時折この
校正液で再校正を行ってもよい。
定し、基準液として標準状態下に、即ち室温及び正常な
気圧で飽和空気の水溶液を使用する場合には問題が生じ
る。CO2は1トル以下の分圧を有する標準状態下の空
気に含まれている。この空気で飽和された基準液はCO
2を空気中のCO2の総計1トル以下の分圧に等しい濃度
で溶解して含んでいる。従って基準液のこのCO2濃度
は血液中のCO2の生理的濃度の下限である約10トル
の分圧の遥かに下方にある。更に飽和空気の基準液のC
O2濃度は一般に十分精確には知られてない。
はCO2センサの校正には利用できない。
するためには、この校正液の他に、校正液に精確に規定
されているがこの校正液とは明らかに異なる生理的濃度
でCO2を溶解して含んでおり、必要に応じてこの校正
液とは明らかに異なるが精確に規定された生理的pH値
を有する第2の校正液を使用しなければならないであろ
う。この第2の校正液は付加的に気密な容器内に入れら
れ、それにより複雑性及びそれによるCO2測定装置に
費用を容認し難い程高めることになろう。
CO2濃度を測定する方法は、この第2に必要とされる
校正液を簡単な方法で自ずから、即ち予め定量された校
正液から得られるので、基準液用の気密な容器の他に有
利には予め定量された校正液用の気密な容器のみを必要
とし、従って有利なことには既に提案した血液中に溶解
した物質の濃度を基準液及び校正液により測定する方法
を実施する装置を修正することなく使用できるものであ
る。
は請求項17乃至24から明かである。
置に極めて適している。
する。
ば動脈に通されたカニューレ11を有し、このカニュー
レは血管10内を流れる血液B中に開口している尖端1
10及び血管10の外部にある開放端部111を有す
る。
有するチューブ12及びポンプ14を介して基準液BF
を含む気密な容器15と、またガス透過性の壁160を
有するチューブ16とポンプ17を介して予め定量され
た校正液Cを含む気密な容器18と接続されている。
ガス透過性のチューブ19が、少なくともCO2センサ
1を有するセンサ装置100に通じている。このセンサ
装置100はC02センサ1の他に、血液Bに含まれる
一定の他の揮発性及び/又は不揮発性物質、例えば以下
に記載するO2、K+、Ca2+、乳酸塩などの物質の分圧
又は濃度を測定するための1個又は複数個のセンサ及び
/又はpHセンサ2を有していてもよい。
ポンプ21を介してセンサによって測定された廃棄処理
可能の液体用の受容器(図示せず)に通じている。
濃度又は血液BのpH値pH(B)を測定するためにこ
のガスG、不揮発性物質又はpH値にそれぞれ対応する
センサ装置100内のセンサには容器15からの基準液
BFと血管10からの血液Bが交互に供給される。
基準液BFをポンプ14により容器15から吸引し、ガ
ス透過性チューブ12を介してカニューレ11にポンプ
で押し出し、その結果カニューレ11が完全に基準液B
Fで満たされるようにして行われ、その際カニューレ1
1内に含まれる血液Bがカニューレ11からその尖端1
10を通って血管10に押し出される。
1からこの基準液BFはポンプ21によりチューブ19
を介して吸引され、センサ装置100に搬送され、その
中で基準液BFに含まれるガスG又は不揮発性物質の正
確に規定された濃度又はこの基準液BFの精確に規定さ
れたpH値が対応するセンサにより測定される。
Fはポンプ21によりチューブ20を介して図示しない
受容器に搬送され、そこに例えば廃棄処理のために収容
される。
Fの供給遮断時に、ポンプ14により血管10から血液
Bがカニューレ11の開放尖端110を介して、カニュ
ーレ11が完全に血液Bで満たされるまで吸引され、ま
たポンプ21により血液で満たされたカニューレ11か
ら血液Bがチューブ19を介してセンサ装置100に送
られ、そこでガスG又は不揮発性物質の濃度及び/又は
血液BのpH値がそれぞれ対応するセンサにより測定さ
れる。
ポンプ21によりチューブ20を介して受容器に搬送さ
れ、そこに例えば廃棄処理のために収容される。
て予め定量された校正液Cが容器18から吸引され、ガ
ス透過性チューブ16を介して、カニューレ11が完全
に予め定量された校正液Cで満たされるまで搬送され、
カニューレ11内に含まれる血液B又は基準液BFはそ
の尖端110を介して血管10内に押し出される。
カニューレ11からこの校正液Cはポンプ21によりチ
ューブ19を介して吸引され、センサ装置100に搬送
され、そこで校正液Cに含まれるガスG又は不揮発性物
質の精確に規定された濃度又はこの液Cの精確に規定さ
れたpH値がそれぞれ対応するセンサにより測定され
る。
はポンプ21によりチューブ20を介して受容器に搬送
され、そこに例えば廃棄処理のために収容される。
発明方法によれば、両方のチューブ12及び16の壁1
20、160のガス透過性、特にチューブ壁160のガ
ス透過性が利用される。これらのガス透過性チューブ壁
120及び160はチューブ12又は16内に含まれる
液体と壁120又は160を外側で取り囲む媒体例えば
気相Gphとの間のガス交換又は物質移動を可能にし、
これがCO2又はこれとは異なるチューブ12又は16
内に含まれる液体に溶解しているガスGの濃度又は分圧
に所望の変化をもたらす。
装置の置かれた室内の空気を使用すると有利である。室
温が例えば20〜23℃で標準空気圧が例えば720〜
760トルの場合室内空気は1トル以下の分圧のCO2
を含んでいる。
確に知られている必要のない10トル以下の分圧pCO2
(BF)で室内空気Gphに類似して溶解している飽和
空気の溶液が使用される。
精確に規定された生理的分圧pCO2で溶解されている
液体Cが使用される。
介してCO2センサ1に運ばれる。ガス透過性チューブ
12内における基準液BFの比較的長い滞留は好まし
い。というのは、基準液BF及び周囲の室内空気Gph
のCO2分圧pCO2(BF)又はpCO2(Gph)が
類似の値を有しており、基本液BFのCO2分圧pCO2
(BF)が比較的長い滞留時間で物質移動又はガス交換
により、場合によっては室内空気のCO2分圧pCO
2(Gph)に同化し、従ってごく僅かに又は一定の滞
留時間にわたり限定して変化するからである。
2センサ1に送り出される基準液BFの分量に関して大
きくとられた内径121を有するチューブ12を使用す
ることができる。
らカニューレ11に通じチューブ12を含む基準液BF
用のチューブに組み込まれた圧力変換器13により決定
すると有利である。この変換器は医学上重要な動脈圧の
振幅の伝達を可能にする。
異なる。予め定量された校正液CにはCO2が室内空気
GphのCO2分圧pCO2(Gph)より著しく高い精
確に規定された生理的分圧pCO2(C)で溶解してい
る。
とのこの比較的大きなCO2分圧の差により、この校正
液Cの精確に規定されたCO2分圧pCO2(C)が予め規
定可能な許容値以上の変化を生じないようにするため
に、この校正液Cは高々この許容値により決められた短
い滞留時間にわたりガス透過性チューブ16内に留まる
ことが許される。
間内にセンサ装置100又はCO2センサ1に送り出さ
れる予め定量された校正液Cの量に関して、センサ装置
100又はCO2センサ1に供給されている間校正液C
がこの校正液Cに溶解したCO2の濃度pCO2(C)の
予め規定可能な許容値を越える変化を蒙らないように、
小さくとられた内径161を有する。
要な第2の校正液は、予め定量された校正液Cと室内空
気Gphとの間の物質移動又はガス交換により、この場
合には予め定量された校正液CからCO2を室内空気G
phに一時的にガス放出させることにより作られる。そ
れには予め定量された校正液Cにより作られるCO2の
予め定量された別の濃度pCO2(C′)の校正液C′
が、チューブ16内に予め定量された校正液Cを一時的
に滞留させることにより、また予め定量された校正液C
からCO2をチューブ壁160を通して室内空気Gph
にガス放出させることにより作られる。
はガス交換により作られた校正液C′の他の濃度pCO
2(C′)の定量は、予め定量された校正液Cを使用し
て、この校正液Cに溶解したCO2の濃度pCO2(C)
の対数がこの校正液Cの可変のpH値pH(C)の規定
された不定の関数である場合pH値の測定により行うと
有利である。この場合この校正液C′の予め定量された
別の濃度pCO2(C′)は、このようにして作られた
校正液C′のpH値pH(C′)の測定により基準液B
F及び予め定量された校正液CのpH値を介して校正済
みのセンサ装置100のpHセンサ2によって定量する
ことができる。
正液C′に対してpHセンサ2により検出されたpH値
pH(C′)により、この作られた校正液C′の別のC
O2濃度pCO2(C′)の対数は log(pCO2(C)=f(pH(C′)) により求めることが可能であり、この求められた対数は
CO2センサ1により測定された測定値UCO2(C′)に
対応付けることができる。
なる緩衝系のみを含み、他のpH緩衝物質を含んでいな
い時には、log(pCO2)は log(pCO2(C′)=pH(C)−pH(C′)
+log(pCO2(C)) により得られるpH値pHの一次関数であると有利であ
る。
正法で十分である。即ち予め定量された校正液Cの精確
に規定されたCO2濃度pCO2(C)に対して付加的に校
正液C′の別のCO2濃度pCO2(C′)を定量する必要
がある。
pH(C)−UpH(C′)) により作られる。
は分圧pCO2(B)を、CO2濃度pCO2を測定しこの
CO2濃度pCO2の対数に比例する相応する測定値U
pCO2を作るCO2センサ1で測定する方法は任意の順序
で順次以下に示すように、即ちCO2センサ1及びpH
センサ2に、精確に規定された生理的分圧pCO
2(C)を有するCO2及び精確に規定された生理的濃度
cHCO3 -を有するHCO3 -が溶解しておりかつ精確に
規定された生理的pH値pH(C)を有する予め定量さ
れた校正液Cと、予め定量された校正液Cからこの液体
Cと予め定量された気相Gphとの間のガス交換により
作られかつ予め定量された校正液Cとは、予め定量され
た校正液CのCO2分圧pCO2(C)とは異なる生理的
CO2分圧pCO2(C′)及びそれのみにより生じ、予
め定量された校正液CのpH値pH(C)とは異なる生
理的pH値pH(C′)によって異なっている校正液
C′とが、またこれに加えてpHセンサ2に、10トル
以下の分圧に相応する濃度pCO2(BF)を有するC
O2が溶解しておりかつ予め定量された校正液CのpH
値pH(C)とは異なる規定された生理的pH値pH
(BF)を有する基準液BFが供給され、予め定量され
た校正液CのCO2分圧pCO2(C)に相応する測定値
UpCO2(C)と、予め定量された校正液Cにより作られ
た校正液C′のCO2分圧pCO2(C′)に相応する測
定値UpCO2(C′)と、予め定量された校正液CのpH
値pH(C)に相応する測定値UpH(C)と、予め定量
された校正液Cにより作られた校正液C′のpH値pH
(C′)に相応する測定値UpH(C′)と、基準液BF
のpH値pH(BF)に相応する測定値UpH(BF)と
が求められるようにして行われる。
UpCO2(C′)、UpH(C)、UpH(C′)、UpH(B
F)及び予め定量された校正液C及び基準液BFの規定
されたpH値pH(C)及びpH(BF)により値: SpCO2=KpCO2・SpH (式中KpCO2=−[(UpCO2(C)− U
pCO2(C′))/(UpH(C)−UpH(C′))]であ
り、SpH=(ΔUpH(C)/(pH(C)− pH(B
F))であり、その際ΔUpH(C)=UpH(C)−UpH
(BF)である)を作成し、この値SpCO2により血液B
に溶解したCO2のCO2分圧pCO2(B)を、血液B
をCO2センサ1に供給することにより検出される血液
BのCO2分圧pCO2(B)に相応する測定値UpCO2
(B)と、基準液BFをCO2センサ1に供給すること
により検出される基準液BFのCO2分圧pCO2(B
F)に相応する測定値UpCO2(BF)とにより、式 log(pCO2(B))=(ΔUpCO2(B)− ΔU
pCO2(C))/(SpCO2+log(pCO2(C)) (式中ΔUpCO2(B)=UpCO2(B)−UpCO2(B
F)、ΔUpCO2(C)=UpCO2(C)−UpCO2(BF)
を表す)に基づき定量することができる。
これらから作られた校正液C′は、一般にそれぞれその
全ての成分(その中にはCO2がある)において正常な
生理的分圧又は濃度値及びpH値を有しているべきであ
る。
のCO2分圧pCO2(BF)はチューブ12内における
異なる滞留時間及び/又は周囲の室内空気GpHの一定
しない環境空気圧によって常に若干変動し得する。即ち
CO2センサ1に供給された基準液BFのCO2分圧pC
O2(BF)はドリフトし易い。
時間tの経過と共に変化する場合には、値ΔU
pCO2(C)は予め定量された校正液Cについて行われた
CO2の測定と時間的に近く測定された基準液BFのC
O2分圧pCO2(BF)の測定値UpCO2(tc))で式 ΔUpCO2(C)=UpCO2(C)−UpCO2(BF
(tc)) により、及び値ΔUpCO2(B)は血液Bについて行われ
たCO2測定と時間的に近く測定された基準液BFのC
O2分圧pCO2(BF)の測定値UpCO2(BF(tb)
で式 ΔUpCO2(B)=UpCO2(B)−UpCO2(BF
(tb)) により形成される。
だけ精確に規定され、時間的に一定しているべきもので
あり、従って絶えず測定する必要はない。これを可能に
するために基準液BFはpH緩衝される必要がある。緩
衝物質は生理的に適合性である。適した物質としては例
えばリン酸水素HPO4 --、リン酸二水素H2PO4 -、有
機リンその他のような特定のリン化合物がある。
(BF)もそのCO2分圧pCO2(BF)と同様にドリ
フトする場合には、値SpHに必要な値ΔUpH(C)及び
ΔUpH(C′)を、予め定量された校正液Cについて行
われたCO2測定と時間的に近く測定された基準液BF
のpH値pH(BF(tc))の測定値UpH(BF
(tc))で式 ΔUpH(C)= UpH(C)−UpH(BF(tc)) ΔUpH(C′)=UpH(C′)−UpH(BF(tc)) により形成することが行われてもよい。
CO2の濃度又は分圧pCO2を測定するためのCO2セ
ンサ1の特性値が示されている。このダイヤグラムには
基準液のCO2測定値UpCO2(BF)から計算したセン
サ1のCO2測定値、即ち例示的なlog(pCO2)の
範囲に対する0〜約40トル以上までのCO2分圧に相
応するlog(pCO2)に関連した値又は差ΔUpCO2
が表されている。ΔUpCO2とlog(pCO2)との
関係は勾配SpCO2を有する直線IIにより与えられる。
6トル、pCO2(B)=25トル、pCO2(C)=4
0トル及びpCO2(C′)=16トルが認められる。
測定するためのpHセンサ2の特性値が示されている。
このダイヤグラムには基準液のpH測定値UpH(BF)
から計算したセンサ2のpH測定値、即ち7.0〜7.
8の例示的なpH範囲のpH値に関連した値又は差ΔU
pHが表されている。ΔUpHとこのpH値との関係は勾配
SpHを有する直線IIIにより与えられる。
8、pH(B)=7.5、pH(C)=7.4及びpH
(C′)=7.6が認められる。
濃度をCO2センサ1で測定するために採用されたセン
サ1により提供された測定値UpCO2の時間tにわたる経
過を表す測定曲線IVを示すものである。
サ2により提供された測定値UpHの時間tにわたる経過
を表す測定曲線Vを示すものである。この図ではΔUpH
(B)は差UpH(B)−UpH(BF)を意味する。
発明による血液BのCO2濃度を測定する方法の以下に
記載する具体的実施例に基づくものである。
℃で例えば7.8の生理的pH値pH(BF)、約18
5トルの生理的分圧pO2(BF)を有するO2、10ト
ル以下の不精確に定量された分圧pCO2(BF)を有
するCO2、例えば2.0mモル/lの精確に規定され
た濃度cK+(BF)のK+、例えば1.0mモル/lの
精確に規定された濃度cCa2+(BF)のCa2+、例え
ば0.0mモル/lの精確に規定された濃度cL(B
F)の乳酸塩を有する空気で飽和された水溶液の形のp
H緩衝された基準液BFと、37℃で例えば7.40の
精確に規定された生理的pH値pH(BF)、例えば1
85トルの精確に規定された生理的分圧pO2(C)を
有するO2、例えば40トルの精確に規定された分圧p
CO2(C)を有するCO2、例えば4.0mモル/lの
精確に規定された濃度cK+(BF)のK+、例えば2.
0mモル/lの精確に規定された濃度cCa2+(BF)
のCa2、例えば5.0mモル/lの精確に規定された
濃度の乳酸塩を有する水溶液の形の予め定量された校正
液Cとを使用した。
実施された。これらの測定はそれぞれ少なくともUpCO2
(B)、UpCO2(BF)を含んでいるが、しかし血液B
に対しても基準液BFに対してもUpH(B)及びU
pH(BF)及び/又は血液B及び基準液BF中に含まれ
る上記の他の物質の1つ又は複数を含むこともできる。
おりpH(BF)が時間的に一定しているので、1度だ
け検出されれば良い。そうでない場合にはUpH(BF)
もドリフトに応じて何回も検出する必要がある。
行われた測定に近い時点tbで得られるべきである。同
様のことはUpH(BF)を検出する場合及びpH(B
F)がドリフトする場合にも該当する。
液Cの測定は全てほぼ1〜3時間で行われた。これらの
測定はそれぞれ少なくともUpCO2(C)、UpCO2(B
F)、UpH(C)を含んでいるが、しかし予め定量され
た校正液Cに対しても基準液BFに対しても予め定量さ
れた校正液C及び基準液BFに含まれる上記の他の物質
の1つ又は複数を含むこともできる。その他に遅くとも
この場合はUpH(BF)がCO2センサの校正に必要と
されるためこの測定値を得る必要がある。
た校正液Cについて行われた測定時に近い時点tcで得
られるものである。同様のことはpH(BF)がドリフ
トする場合UpH(BF)にも該当する。
が1〜2m、内径121が1.5mmのチューブ12に
より供給された。その際基準液BFのこのチューブ12
内における滞留時間は例えば30分間であった。
に例えば長さが1〜2m、内径121が0.5mmのチ
ューブ16により供給された。その際校正液Cのこのチ
ューブ16内における滞留時間は例えば数秒間であっ
た。
れ予め定量された校正液Cの測定の時間的に少し前に、
予め定量された校正液Cのその前の測定以来比較的長く
チューブ16内に留まってCO2を除去されかつ予め定
量された校正液Cから得られた別の濃度pCO
2(C′)の校正液C′を形成する校正液をCO2センサ
1にもpHセンサ2にも供給するようにして得られる。
に必要な全ての測定値が得られ、pCO2(C)が精確
に知られていることからpCO2(B)を特定すること
ができる。
により測定する方法を実施するための装置の概略図。
サの測定値UpCO2と基準液について測定されるCO2セ
ンサの測定値UpCO2(BF)との間の差ΔUpCO2を分析
すべき液体に溶解したCO2の分圧pCO2の対数log
(pCO2)に関連して示すダイヤグラム。
の測定値UpHと基準液について測定されるCO2センサ
の測定値UpH(BF)との間の差ΔUpHを分析すべき液
体のpH値に関連して示すダイヤグラム。
するための本発明方法を実施する際にCO2センサによ
り得られるこのセンサの測定値UpCO2の時間的経過を示
す測定曲線のダイヤグラム。
するための本発明方法を実施する際にpHセンサにより
得られるこのセンサの測定値Uphの時間的経過を示す測
定曲線のダイヤグラム。
Claims (24)
- 【請求項1】 校正のためにセンサ(1)にそれぞれ精
確に規定されているが互いに異なる濃度(pG(C)、
pG(C′))で溶解しているガス(G)を含んでいる
少なくとも2つの校正液(C、C′)を供給し、これら
の異なる濃度(pG(C)、pG(C′))に相応する
測定値(UpG(C)、UpG(C′);IpG(C)、IpG
(C′))を検出するようにした、液体(B、C、
C′)に溶解したガス(G)の濃度(pG)を測定し測
定された濃度(pG)に相応する測定値(UpG;Ip
G)を形成するためのセンサ(1)を校正する方法にお
いて、予め定量された校正液(C)からこの予め定量さ
れた校正液(C)に溶解しているガス(G)の濃度(p
G(C))をこのガス(G)の予め定量された別の濃度
(pG(C′))に変えることにより少なくとも1つの
校正液(C′)を形成することを特徴とするガス濃度測
定センサの校正方法。 - 【請求項2】 予め定量された校正液(C)に溶解した
ガス(G)の濃度(pG(C))を、予め定量された校
正液(C)と予め定量された気相(Gph)との間の物
質移動により予め定量された別の濃度(pG(C′))
に変えることを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 予め定量された校正液(C)に溶解した
ガス(G)の分圧(pG(C))とは異なる分圧(pG
(Gph))を有するガス(G)を含む気相(Gph)
を使用し、それにより気相(Gph)と予め定量された
校正液(C)との間にこのガス(G)に関して分圧差
(ΔpG(Gph、G))を生じさせ、この分圧差(Δ
pG(A、G))を補整するための処置を、このガス
(G)の予め定量された別の濃度に相応する分圧(pG
(C′))を有する校正液が存在する限り維持すること
を特徴とする請求項2記載の方法。 - 【請求項4】 空気からなる気相(Gph)を使用する
ことを特徴とする請求項2又は3記載の方法。 - 【請求項5】 予め定量された校正液(C)を、気相
(Gph)により取り囲まれるガス透過性チューブ壁
(160)を有しかつ一定の単位時間内にセンサ(1)
に送り出すべき予め定量された校正液(C)の量に関し
て、校正液(C、C′)をセンサ(1)に供給中に予め
規定される許容量を越えたこの校正液(C)に溶解した
ガス(G)の濃度がチューブ壁(160)を通しての校
正液(C)と気相(Gph)との間の物質移動により変
化を蒙らないように小さくされた内部断面積(161)
を有するチューブ(16)を通してセンサ(1)に供給
し、予め定量された校正液(C)から形成される予め定
量された別の濃度(pG(C′))の校正液(C′)
を、チューブ(12)内の予め定量された校正液(C)
の一時的滞留により及びこの液体(C)と気相(Gp
h)との間のチューブ壁(120)を通しての物質移動
により作ることを特徴とする請求項2乃至4の1つに記
載の方法。 - 【請求項6】 予め定量された校正液(C)をガス不透
過性容器(18)から取り出すことを特徴とする請求項
5記載の方法。 - 【請求項7】 センサ(1)がこのセンサ(1)に供給
される液体(B、C、C′)に溶解したガス(G)の濃
度(pG)に直接比例する測定値(IkG(B)、I
kG(C)、IkG(C′))を作ることを特徴とする請求
項1乃至6の1つに記載の方法。 - 【請求項8】 センサ(1)がこのセンサ(1)に供給
される液体(B、C、C′)に溶解したガス(G)の濃
度(pG)の対数に比例する測定値(UkG(B)、UkG
(C)、UkG(C′))を作ることを特徴とする請求項
1乃至6の1つに記載の方法。 - 【請求項9】 予め定量された校正液(C)を使用し、
その際この校正液(C)に溶解したガス(G)の濃度
(pG(C))がこの校正液(C)の可変のpH値(p
H(C))の規定された不定の関数(f)であり、予め
定量された校正液(C)により作られた校正液(C′)
の予め定量された別の濃度(pG(C′))をこうして
作られた校正液(C′)のpH値(pH(C′))を介
して精確に定量することを特徴とする請求項1乃至8の
1つに記載の方法。 - 【請求項10】 予め定量された校正液(C)を使用
し、その際この校正液(C)に溶解したガス(G)の濃
度の対数がこの校正液(C)の可変のpH値(pH)の
不定の一次関数であることを特徴とする請求項9記載の
方法。 - 【請求項11】 予め定量された校正液(C)とこの校
正液から作られた予め定量された別の濃度(pG
(C′))の校正液(C′)を、pH値を測定し、その
pH値(pH)に比例する測定値(UpH)を作るpHセ
ンサ(2)に供給し、これらの両方の校正液(C、
C′)の互いに異なるpH値に相応する測定値(U
pH(C)、UpH(C′)を検出し、センサ(1)により
求められた測定値(UpG(C)、UpG(C′))及びp
Hセンサ(2)により検出された測定値(UpH(C)、
UpH(C′))で値 −KpG=(UpG(C)−UpG(C′))/(UpH(C)
−UpH(C′)) を作ることを特徴とする請求項8又は10記載の方法。 - 【請求項12】 液体(B、C、C′)に溶解したガス
(G)の濃度を測定するセンサ(1)として、液体
(B)に溶解したCO2の分圧(pCO2)を測定するC
O2センサを使用することを特徴とする請求項1乃至1
1の1つに記載の方法。 - 【請求項13】 液体(B、C、C′)に溶解したガス
(G)の濃度を測定するセンサ(1)として、生理的体
液(B)及び/又は生理的組織に溶解したガス(G)の
分圧(pG)を測定するセンサを使用することを特徴と
する請求項1乃至12の1つに記載の方法。 - 【請求項14】 CO2センサ(1)を血液(B)に溶
解したCO2の分圧(pCO2)の測定に使用することを
特徴とする請求項12又は13記載の方法。 - 【請求項15】 HCO3 -が溶解している予め規定され
た校正液(C)を使用することを特徴とする請求項1
0、12及び14の1つに記載の方法。 - 【請求項16】 血液(B)に溶解したCO2の分圧
(pCO2(B))を、CO2分圧(pCO2)を測定
し、CO2分圧(pCO2)の対数に比例する相応する測
定値(UpCO2)を作るCO2センサ(1)で測定する方
法において、任意の順序で順次以下に示すように、即ち
CO2センサ(1)及びpHセンサ(2)に、 精確に規定された生理的分圧(pCO2(C))を有す
るCO2及び精確に規定された生理的濃度(cHC
O3 -)を有するHCO3 -が溶解しておりかつ精確に規定
された生理的pH値(pH(C))を有する予め定量さ
れた校正液(C)と、 予め定量された校正液(C)からこの液体(C)と予め
定量された気相(Gph)との間の物質移動により作ら
れかつ予め定量された校正液(C)とは、予め定量され
た校正液(C)のCO2分圧(pCO2(C))とは異な
る生理的CO2分圧(pCO2(C′))及びそれのみに
より生じ、予め定量された校正液(C)のpH値(pH
(C))とは異なっている生理的pH値(pH
(C′))によって異なっている校正液(C′)とが、 またこれに加えてpHセンサ(2)に、 10トル以下の分圧(pCO2(BF))を有するCO2
が溶解しておりかつ予め定量された校正液(C)のpH
値(pH(C))とは異なる規定された生理的pH値
(pH(BF))を有する基準液(BF)が供給され、 予め定量された校正液(C)のCO2分圧(pCO
2(C))に相応する測定値(UpCO2(C))と、 予め定量された校正液(C)により作られた校正液
(C′)のCO2分圧(pCO2(C′))に相応する測
定値(UpCO2(C′))と、 予め定量された校正液(C)のpH値(pH(C))に
相応する測定値(UpH(C))と、 予め定量された校正液(C)により作られた校正液
(C′)のpH値(pH(C′))に相応する測定値
(UpH(C′))と、 基準液(BF)のpH値(pH(BF))に相応する測
定値(UpH(BF))とが求められるようにされ、 これらの測定値(UpCO2(C)、UpCO2(C′)、UpH
(C)、UpH(C′)、UpH(BF))及び予め定量さ
れた校正液(C)及び基準液(BF)の規定されたpH
値(pH(C)、pH(BF))により値: SpCO2=KpCO2・SpH (式中KpCO2=−[(UpCO2(C)− U
pCO2(C′))/(UpH(C)−UpH(C′))]であ
り、SpH=(ΔUpH(C)/(pH(C)− pH(B
F))であり、その際ΔUpH(C)=UpH(C)−UpH
(BF)である)を形成し、この値SpCO2により血液
(B)に溶解したCO2のCO2分圧(pCO2(B))
を、 血液(B)をCO2センサ(1)に供給することにより
検出される血液(B)のCO2分圧(pCO2(B))に
相応する測定値(UpCO2(B))と、 基準液(BF)をCO2センサ(1)に供給することに
より検出される基準液(BF)のCO2分圧(pCO
2(BF))に相応する測定値(UpCO2(BF))とに
より、式 log(pCO2(B))=(ΔUpCO2(B)− ΔU
pCO2(C))/(SpCO2+log(pCO2(C)) (式中ΔUpCO2(B)=UpCO2(B)−UpCO2(B
F)、ΔUpCO2(C)=UpCO2(C)−UpCO2(BF)
を表す)に基づき定量することを特徴とする血液(B)
に溶解したCO2の分圧(pCO2(B))をCO2分圧
(pCO2)を測定しその対数に比例する相応の測定値
(UpCO2)を作るCO2センサ(1)で請求項11、1
4及び15の1つに記載の方法の使用下に測定する方
法。 - 【請求項17】 基準液(BF)のCO2分圧(pCO2
(BF))が時間(t)の経過と共に変化し、また値Δ
UpCO2(C)を予め定量された校正液(C)について行
われたCO2測定時に時間的に近く測定された基準液
(BF)のCO2分圧(pCO2(BF))の測定値U
pCO2(tc))で式 ΔUpCO2(C)=UpCO2(C)−UpCO2(BF
(tc)) により、また値ΔUpCO2(B)を血液(B)について行
われたCO2測定時に時間的に近く測定された基準液
(BF)のCO2分圧(pCO2(BF))の測定値U
pCO2(BF(tb))で式 ΔUpCO2(B)=UpCO2(B)−UpCO2(BF
(tb)) により形成することを特徴とする請求項16記載の方
法。 - 【請求項18】 NaHCO3が生理的濃度で溶解して
いる予め定量された校正液(C)を使用することを特徴
とする請求項16又は17記載の方法。 - 【請求項19】 予め定量された校正液(C)により作
られた校正液(C′)を予め定量された校正液(C)か
らのCO2の一時的ガス放出により作ることを特徴とす
る請求項16乃至18の1つに記載の方法。 - 【請求項20】 予め定量された校正液(C)を気相
(Gph)により取り囲まれるガス透過性チューブ壁
(160)及び一定の単位時間内にセンサ(1、2)に
送り出すべき予め定量された校正液(C)の量に関し
て、センサ(1、2)に供給中の校正液(C、C′)
を、この液体(C)に溶解したCO2の濃度(pCO
2(C))を予め規定される許容量を越える変化を蒙ら
ないように小さくされた内部断面積(161)を有する
チューブ(16)を通してセンサ(1、2)に供給し、
予め定量された校正液(C)により作られる予め定量さ
れた別のCO2の濃度(pCO2(C′))の校正液
(C′)をチューブ(16)内に予め定量された校正液
(C)を一時的に滞留させ及びこの液体(C)と気相
(Gph)とのチューブ壁(160)を通しての物質移
動により形成することを特徴とする請求項19記載の方
法。 - 【請求項21】 標準状態下に飽和空気の基準液(B
F)を使用することを特徴とする請求項16乃至20の
1つに記載の方法。 - 【請求項22】 基準液(BF)を、一定の単位時間内
にセンサ(1、2)に送り出すべき基準液(BF)の量
に関連して、センサ(1、2)に供給中の基準液(B
F)を環境圧力に適合するためにチューブ(12)内に
十分な滞留時間で留まるように大きくされた内部断面積
(121)を有するガス透過性チューブを通して供給す
ることを特徴とする請求項17乃至21の1つに記載の
方法。 - 【請求項23】 基準液(BF)をガス不透過性の容器
(15)から取り出すことを特徴とする請求項16乃至
22の1つに記載の方法。 - 【請求項24】 一度検出された規定された値
(SpCO2)を、血液(B)のCO2分圧に相応する測定
値(UpCO2(B))及び基準液(BF)のCO2分圧(
pCO2(BF))に相応する測定値(UpCO2(BF))を
各々検出することにより血液(B)のCO2分圧(pC
O2(B))を何回も求めるのに使用することを特徴と
する請求項16乃至23の1つに記載の方法。
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