JPS6136184B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 分野 本発明は、サンプル中の、特に血液サンプル中
の気体状の酸素、一酸化炭素および／または二酸
化炭素の濃度を測定するための方法に関する。

従来技術 医学的および科学的研究およびその他の分野、
たとえば環境汚染を防ぐため定期的に行われる制
御測定、発酵装置または空気、宇宙または潜水技
術の分野においては、少量のサンプル中に僅かな
濃度の酸素、一酸化炭素または二酸化炭素を迅速
かつ充分な精確さをもつて測定するという問題が
度々生ずる。

部分的には物理的であり、且つ部分的には化学
的である方法に基づいた多くのガス分析法が公知
となつて久しい。酸素、一酸化炭素および二酸化
炭素の物理的測定は、マススペクトロメトリーお
よびガスクロマトグラフイーにより実施され得
る。加えて、酸素は、パラマグネチツク
（paramagnetic）法およびポーラログラフ法によ
り、同様に熱伝導度測定および電界槽
（electrolytic cells）により測定され得る。一酸
化炭素および二酸化炭素については、赤外吸収に
基づいた付加的な方法が利用可能である。従来の
化学的方法には、酸素および二酸化炭素のマノメ
ータ法および容量法、酸素および二酸化炭素測定
の容量法（ガス留分の吸収後の圧力または容量の
変化の測定）、および酸素の存在を検知する酸化
還元系の利用、或いはヘモグロビンが酸素または
一酸化炭素と反応するときヘモグロビンに生じる
色彩変化を記録する事、が含まれる。

これら従来の方法の各々は、以下に述べる欠点
を少なくとも１つは有している：装置にかかる高
いコスト、装置が故障または性能低下しやすいこ
と、装置の使用の困難性、分析に長時間かかるこ
と、多量のサンプルが必要なこと、調査下のガス
に対する特性の欠如、測定が気相か液相のいずれ
かにおいてのみ為され得る事、あるいは多種類の
薬品及び高価な薬品の使用が必要なこと。

概 要 本発明の目的は、個々の目的に適合する事がで
き、そして３種類の異なるガスについて同一の態
様で使用され、かつ交換する必要のあるのは高価
ではない化学薬品だけである様な方法を提供する
ことである。同時に、本発明は分析に要する時間
を短縮すること、および（測定）プロセスの感度
を増加させることを意図する。

本発明に従えば、サンプル中の酸素、一酸化炭
素および／または二酸化炭素ガスの含有量の測定
法において、サンプルが注入用注射器から注入チ
ヤンバ内に射出され、該チヤンバは不活性液体で
満たされ且つ該チヤンバを介して高度に精製され
た不活性ガスの連続流が流れており、サンプルか
らの分析されるべきガスと不活性ガスとの混合物
が連続的に供給され且つ反応試薬と混合され、該
反応試薬は分析されるべきガスに対して特定的で
あり、そして該反応試薬は該ガスの存在下で特徴
的な色彩変化を受け、該供給及び混合の間、混合
物における反応試薬に対するサンプル（中の分析
されるべきガス）の一定の比率及び一定の供給速
度が保持され、そしてO₂、COまたはCO₂ガスの
濃度が光度計の吸収の度合を測ることにより測定
される測定法が提供される。

酸素の測定は、酸素により濃い色彩が生ずる反
応試薬混合物を使用することにより、好ましくは
芳香族化合物たとえばベンゼンまたはナフタレン
のヒドロキシル−またはアミノ誘導体または重縮
合ヘテロ芳香族系（polycondensed
heteroaromatic systems）の誘導体の使用によ
つて実施され得る。色彩を濃くする物質、好まし
くは金属塩たとえば硫酸鉄（）アンモニウム
（モール塩）が加えられてもよい。この場合有効
な成分は、Fe²⁺イオンである。

酸素濃度を測定するには、ピロカテコール５〜
100mmol/、硫酸鉄（）アンモニウム（モー
ル塩）１〜20mmol/及び水酸化ナトリウム0.02
〜5N溶液を含有する反応試薬を使用することが
特に好適であることが確認された。

反応生成物の光度測定は、ピロカテコール＋
F²⁺のシステムでは波長490nｍで実施され、それ
に対して反応体としてピロガロールを用いる場合
は、波長520nｍが好ましい。

血液の一酸化炭素の含有量は、血液を蒸留水に
よつて１：200から１：2000の間の比率で希釈す
ることによつて得られる混合物を使用することに
より、容易に測定され得る。一酸化炭素測定のた
めの光度計の波長は、血液濃度が上限（１：
200）に近いなら好ましくは536nｍで、下限
（１：2000）近傍の濃度については420nｍであ
る。

二酸化炭素の測定に使用される反応試薬混合物
は、好ましくは濃度１〜10nmmol/のヒドラジ
ン水和物及び濃度0.05〜0.5mmol/のフクシン
の溶液である。この場合光度計の波長は、選択的
には545nｍである。

本方法では注入チヤンバが使用され得、この注
入チヤンバは、その下部から入る不活性ガスであ
つて、ガス透過性で液体不透過性のバリヤー、特
にフリツト、を通過する不活性ガスの流れにより
横断される。この注入チヤンバは、好適には、遮
断弁付の連結管により液体が充填された貯留部へ
連結されている。

注入チヤンバ内の液体の組成は、調査されるべ
きサンプルの種類及びガスの種類に依存する。血
液の調査のためには、ヘキサシアノ鉄（）酸カ
リウムが酸素を追いだすために使用され、それに
対して二酸化炭素は希酢酸により追いだされる。

本方法では、公知のポンプが使用され得、この
ポンプでサンプル（中の測定すべきガス）が１種
またはそれ以上の適当な反応試薬と一緒に、所定
の位置に連続的にポンプ送りされて混合され、こ
の間各成分は相互に関し一定の割合に保たれ、そ
して不活性ガスの泡の分離後に（測定されるべき
ガスと試薬との）反応溶液が光度計へ移動され
る。このような場合、不活性ガス、特に高度に精
製された窒素、の泡を液体サンプル混合物の流れ
の中に連続的に導入することが有利である。さら
に、サンプルをこのプロセスに導入する前に、不
活性ガス、特に高度に精製された窒素、を搬送路
および光度計に流れる流れの中に通じることによ
り、零調整を光度計に対し行うべきである。

容器内の圧力の均等化は、アルカリ性ピロガロ
ール溶液中を予め通された不活性ガス、特に窒
素、の流れによる洗浄により確立される。

調査されるべきガスの定量的割合は、光度計の
曲線トレーサーのグラフの下で表面積のプラニメ
ータ測定により、または電子積分器により計算さ
れる。

アルカリ媒体の存在により、生物学的物質のサ
ンプルに存在する細胞（たとえば酸素測定のため
の全血液サンプル中の赤血球）が、崩壊を受けて
細胞膜が溶解する。たとえば河の水においてみら
れる他の有機小体成分（藻など）も、更に溶解さ
れる。所望なら、この事は、たとえば１〜３％の
ナトリウムドデシルスルフエート（sodium
dodecyl sulphate）の如き洗浄剤の添加により促
進され得る。従つて調査下にあるサンプル中の小
体不純物による光度計測定への干渉は、かなり減
ぜられるかまたは完全におさえられる。

測定が実行される速度と、呼吸などの生物学的
反応は呈色反応に使用される反応試薬混合物中に
おいては起こり得ないという事実とに起因し、酸
素濃度の測定は生物学的システムにおいても更に
実施する事ができ、ここで該生物学的システムに
おいては、測定に長時間かかつたならば、酸素濃
度が生物学的プロセスにより大きく変えられて有
意的な結果が得られない。

サンプル（10〜100μｌ）を或容量まで、例え
ば、約2.5mlまで希釈することにより、濃く着色
したサンプル（たとえば血液）が測定可能とされ
る。高い希釈度の結果として、サンプルの本質的
な真吸光度（extinction）は、酸素の存在によつ
て生ずる真吸光度に対照して比較的小さいからで
ある。

この酸素測定は、ガスおよび液体の両方におい
て実施する事ができる。液体サンプルの酸素含有
量を測定する場合、通常、必要とされる液相から
のガスの抽出または溶離を省くことができる。液
体サンプルを注入する場合に必要な圧力の均等化
は、全容積の約30〜40％に相当するキユベツト内
の不活性ガス１〜２mlの存在により達成する事が
できる。

酸素濃度の測定は、もしも吸収測定に携帯用の
バツテリー作動光度計が使用されるならば、移動
ユニツトで実施され得る。

したがつて、人体の血液の酸素濃度の診断は、
たとえば緊急で偶発的な場合（医療救急車）、潜
水、飛行機旅行および宇宙旅行での診療（潜水
鑑、航空機）、スポーツでの診療、及び産業上の
診療におけるような現場で実施する事が出来る。

実施例 以下本発明を添付図面を参照してさらに詳細に
説明する。

第１図において、本発明は主にほんの少量のサ
ンプルが得られる場合に使用される。サンプルは
注射器２１によつてとられ、液体を含有する垂直
注入チヤンバ２２に注入される。ガラス底板２３
を通つて下方から注入チヤンバへ浸入する高純度
窒素の流れがこの液体中を通過して液体を撹拌す
るので、サンプル中の測定されるべきガスは、こ
の流れと共に上方に運ばれ、精密ポンプ１１へ送
られる（矢印Ａ）。

ここで、注入チヤンバ内の液体は、連結管２４
の栓２５を開けることにより貯留部２６からの液
体と交換する事ができ、或いは栓２８を開けるこ
とにより排出管２７を介して排出する事ができ
る。

第２図において、測定されるべきガスは、精密
ポンプ１１により混合螺旋部１２へ送られる。こ
の精密ポンプ１１は、また、反応試薬を容器１
３から、および／または反応試薬を容器１４か
ら一定の比で混合螺旋部１２へ送り、該混合螺旋
部１２では色彩変化が起こる。ガスの気泡が逃げ
た後、（測定されるべきガスと試薬との）反応溶
液は、光度計１５を介して通過し、該光度計にお
いて該反応溶液は公知の態様で分析される。

光度計のゼロの値は、分析を行う前に、アルカ
リ性ピロガロール溶液を含有する洗壜１６中で酸
素を完全に含まないようにされた高純度窒素を、
最初にガスサンプルの代りに少しの時間だけ装置
を介して通過させることにより決定され得る。

効果 前記した方法の利点は明白である。本発明の方
法は、数種の試薬を換えることにより、３種の異
なつたガスを測定するために同じ装置が使用され
ることを可能にする。本発明の方法は、非常に簡
単なので、熟練してない操作者によつても操作さ
れ得る。更に高感度性も重要な役割を果たす。

本発明の方法では、比較的簡単な光度計を使用
して、検出の下限は、酸素について0.1マイクロ
リツター、一酸化炭素について0.5マイクロリツ
ターおよび二酸化炭素について１マイクロリツタ
ー（標準的物理的状態において）である。

本発明の方法は酸素分圧を測定するのではな
く、酸素濃度を測定する。このことは、たとえば
メタエモグロビン（methaemoglobin）が形成さ
れる中毒症例または一酸化炭素中毒の場合の様な
多くの症例に関する診断についてかなり重要であ
る。

本発明の方法のもう１つの注目すべき特徴は、
必要とされる装置が簡単な事であり、この事は低
額の購入コスト及び低額の運転コストに反映され
る。高価でない薬品だけが使用されるからであ
る。更に、装置のこの簡単さが良好な移動可能性
をもたらすので、環境監視および制御操作のため
の移動現場ユニツトにも使用され得る。

他の重要な因子は与えられた目的に対する高度
の変化性と適応性であり、該変化性と適応性は
種々のサンプル、多量または少量のサンプルおよ
び３種の異なるガスの全てについて測定の可能性
を包含する測定方法が得られるという事実からも
たらされる。

さらに本発明の方法にいては、分析時間が２分
に減少されている。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、本発明の方法を図式的に
示す図面である。 １１……精密ポンプ、１２……混合螺旋部、１
３，１４……容器、１５……光度計、１６……洗
壜、２１……注射器、２２……注入チヤンバ、２
４……連結管、２６……貯留部、２７……排出
管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 血液中の酸素、一酸化炭素または二酸化炭素
   等のガスを、それら測定されるべきガスの存在下
   に特有の色彩変化を行う反応試薬を使用して光度
   測定する方法において、注射器２１中の測定され
   るべき血液のサンプルを注入チヤンバ２２に注入
   し、該チヤンバ２２は該測定されるべきガスの放
   出を促進する組成を有する不活性液体で充たさ
   れ、かつ該チヤンバには不活性ガスの泡が連続的
   に導入されており、該チヤンバ上部に該不活性ガ
   スに担持されて放出された測定されるべきガスは
   １種またはそれ以上の反応試薬と並行して連続的
   にポンプ輸送されてこれら諸成分が混合される場
   所に運ばれ、そしてここで混合され反応された
   後、該不活性ガスの泡を分離した後に反応溶液が
   光度計へ運ばれることを特徴とする血液中の酸
   素、一酸化炭素または二酸化炭素等のガスを光度
   測定する方法。 ２ 上記不活性液体が蒸留水であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 上記不活性ガスが、窒素であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項または第２項の何れか
   に記載の方法。 ４ 上記不活性ガスが、ガス透過性でそして液体
   不透過性のバリヤーを通じ下側から注入チヤンバ
   に入ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の方法。 ５ 上記チヤンバが液体で満たされた貯留部容器
   へ遮断弁付連結管により連結されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項または第４項の何
   れか１項に記載の方法。 ６ テストされるべきガスの定量的割合が、光度
   計の曲線トレーサーの曲線の下で表面積のプラニ
   メータ測定により、または電子積分器により計算
   されることを特徴とする特許請求の範囲第１項、
   第４項または第５項の何れか１項に記載の方法。