JPS63143037A - 経皮血中ガスセンサ - 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】 ［産業上の利用分野〕 この発明は、皮膚の上にセンサを装着することによって
、人体の血液中のガス濃度を連続的に測定することので
きる経皮血中ガスセンナに関するものである。

［従来の技術および発明が解決しようとする問題点］ 従来の経皮血中ガスセンサとしては、たとえば実公昭５
９−３１２２０号公報に開示されたようなガスセンサが
知られている。第１１図に、従来の経皮血中ガスセンサ
の一例を断面図で示す。第１１図に示す従来のガスセン
サは、センサ本体１、メンブレンホルダ４およびリング
状カラー６から構成されており、メンブレンホルダ４は
リング状カラー６とセンサ本体１の間に位置し、リング
状カラー６がセンサ本体１に螺着されることにより、セ
ンナ本体１に取付けられる。センサ本体の周囲には螺着
用のねじ部８が形成されており、リング状カラー６の内
周部には螺着用のねじ部７が形成されている。

センサ本体１の中央部には、中央突出部９が形成されて
おり、中央突出部９の端面１２は平面形状に形成されて
いる。メンブレンホルダ４の中央部には、センサ本体の
中央突出部９が嵌め入れられる大きさのメンブレン張設
孔１ｏが形成されており、メンブレン張設孔１ｏの周辺
とリング状カラー６のリング部間口５の周辺との間でメ
ンブレン３が挾持されている。メンブレンホルダ４とリ
ング状カラー６は、周方向凹凸部１６によりスナップ止
めされている。

使用に際しては、メンブレン３と中央突出部９の端面１
２との間に電解液が保持されるように、センサ本体１と
リング状カラー６とを螺着する。

この状態を示したのが第１２図である。第１２図に示さ
れるように、メンブレン３と中央突出部の端面１２との
間には、電解液２０が保持されるが、従来のこのような
構造のガスセンサでは、電解液が溜まり、過剰に保持さ
れてしまうという問題点があった。このように過剰の電
解液が保持されると、センサの人体への装着および脱着
の際に皮膚がメンブレンと接触するため、電解液が移動
して、ガスセンサの測定値が大きく変動し、しかも多く
の場合元の測定値に戻らないため、再度較正をし直す必
要を生じた。

このような問題点を解消するため、第１３図に示すよう
な螺着用治具１７を用いることが知られている。第１３
図において、螺着用治具１７は、リング状カラー６に嵌
合して着脱可能なものであり、リング状カラー６のリン
グ部間口５に位置する部分に弾性部材１８が取付けられ
ている。該弾性部材１８は、ゴムやスポンジなどから形
成されており、センサ本体１をリング状カラー６に螺着
する際、メンブレン３を押圧するためのものである。こ
のように螺着の際にメンブレン３を押圧することにより
、過剰の電解液が、メンブレン３と中央突出部の端面１
２との間に保持されることを防止するものである。

しかしながら、このような方法によると、メンブレンの
交換のために、螺着用治具を着脱しなければならず、メ
ンブレン交換作業が煩わしいものになるという欠点があ
った。

それゆえに、この発明の目的は、センサ本体にメンブレ
ンホルダを螺着する際、特別な螺着用治具を使用せずと
も、センサ本体とメンブレン間の電解液の塁を適量にす
ることを可能にし、かつ電解液層の厚みを均一にするこ
とのできる経皮血中ガスセンサを提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ この発明の経皮血中ガスセンサでは、センサ本体の中央
突出部の端面が球面形状を有しており、その球面形状の
半径がメンブレン張設孔の内径の２（８以上６倍以下で
あることを特徴としている。

［作用］ この発明の作用について、実施例に対応する第１〜３図
を参照して説明する。第１図においてセンサ本体の中央
突出部９の端面１３は、球面形状に形成されている。そ
して、球面形状の半径は、メンブレン調節孔１ｏの内径
の２倍以上６倍以下にされている。第２図は、センサ本
体１にリング状カラー６を螺着する途中の状態を示した
断面図であり、第３図は螺着後の状態を示した断面図で
ある。螺着の際、第２図に示すように、まず球面形状の
端面１３がメンブレン３に接し、端面１３が下方に移動
するにつれ端面１３とメンブレン３との接触部分が拡が
る。これによって、電解液は徐々に周辺部分に向かって
移動し、ねじ部７．８から外部に流出する。この電解液
の流出をスムーズに行なうため、センサ本体のねじ部８
に、ねじ山に対し垂直方向の溝を形成しておくこともで
きる。

このように、電解液は螺着とともに外部に押し出される
ため、第３図に示すように、メンブレン３と端面１３と
の間に過剰の電解液が保持されることはない。

この発明において、センサ本体の中央突出部の端面の球
面半径をメンブレン張設孔の内径の２倍以上６倍以下と
するのは、球面形状の半径が６倍より大きくなると電解
液を周辺に押し拡げる効果が十分に発揮されなくなるた
めであり、また球面形状の半径が２倍よりも小さくなる
と、中央突出部の端面によってメンブレンが押し出され
るため、メンブレンが延びてガスの透過性能が徐々に変
化し定常状態になるまで時間を要するようになるからで
ある。螺着後にセンサの測定値が安定するまでの時間は
、この発明の範囲内、すなわち２倍以上の場合には３０
分以内であるが、２倍より小さくなると数時間程度型す
る。

〔実施例］ 第４図に断面図で示すようなガスセンサを作製し、ＣＯ
Ｚ　ｍ度および０２濃度を測定した。第４図において、
２１はプリアンプ、２２は炭酸ガス測定用ｐＨ２ｌ極、
２３は酸素測定用陰極、２４は銀製電極〈第４図にはハ
ツチングで示す）、２５はヒータ、２６はサーミスタを
示す。その他の構成については、第１図と同様であるの
で、説明を省略する。なお、銀製電極２４は、皮膚加熱
体、酸素測定用陽極および炭酸ガス測定用照合電極の役
割を果たす。第４図に示すセンサにおいて、メンブレン
ホルダのメンブレン張設孔の内径は１０１１１１である
。センサ本体の中央突出部の端面の球面半径としては、
この発明の範囲内にある４Ｑｌｌ（実施例Ａ）、この発
明の範囲外である１５ａｌ！ｌ（比較例Ｂ）および７０
■〈比較例Ｃ）のものと、中央突出部の端面の形状が平
面形状であるもの（比較例Ｄ）の４種類について作製し
た。

これらの４種類のセンサを、５％Ｃｏ、、２０％０２お
よび７５％Ｎ２の組成のガス雰囲気中に放置し、Ｇ　Ｏ
２１１度および０２濃度を測定した。

Ｃ０２５％濃度および０２２０％濃度は、データ記録開
始前から設定しておき、データ記録開始後５０分後およ
び９０分後にセンサのメンブレンを指で触った。このと
きの、測定値の変動を第５〜８図に示す（指による接触
時を下向き矢印で示す）。第５図に示す比較例Ｂおよび
第６図に示す実施例Ａでは、メンブレンを指で接触して
もほとんど測定値の変動は認められなかった。これに対
して、第７図および第８図に示す比較例Ｇ、Ｄでは、メ
ンブレンを指で接触することにより、その測定値が大き
く変動した。

メンブレンの接触によっても測定値の変動しない、すな
わち安定して測定することのできる実施例Δおよび比較
例日について、メンブレン交換による測定値の変動を測
定した。この結果を第９図（比較例Ｂ）および第１０図
（実施例Ａ）に示す。

第９図および第１０図から明らかなように、中央突出部
の端面の球面半径がこの発明の範囲外である比較例Ｂで
は、メンブレン交換後測定値が安定するまで数時間型す
るのに対し、中央突出部の球面半径がこの発明の範囲内
にある実施例へでは、メンブレン交換侵約１０分程度で
測定値が安定になった。このことから、中央突出部の球
面半径が大きいほど、１ｌｌｌ　ｆ　１６が安定するま
での時間が短くなることがわかる。実用上は、３０分程
度で測定値が安定することが望ましく、このためには突
出部の端面の球面半径がメンブレン張設孔の内径の２倍
より大きいことが必要である。

以上説明したように、中央突出部の端面の球面半径がメ
ンブレンの張設孔の内径の２倍以上６倍以下であれば、
メンブレンを指で接触しても測定値が変動せず、しかも
メンブレン交換後の測定値の安定も短時間で達せられる
。メンブレンの接触による測定値の変動は、特にメンブ
レン張設孔の内径が４ｍｍ以上になるとメンブレンに皮
膚等が触れる頻度が多くなるので問題になる。

また、センナ本体とリング状カラーとの螺着の際に過剰
の電解液を外部に押し出す必要があるが、この電解液の
外部への流出をより確実に行なうためには、上述したよ
うに、センサ本体の螺着用のねじ部にねし山に対し垂直
方向の溝を形成させてもよい。なお、メンブレンホルダ
およびリング状カラーのセンサ本体への取付方法として
、螺着による方法を例示したが、この発明において取付
方法は螺Ｃに限定されることはなく、例えばスナップ止
めなどその他の取付方法を用いてもよい。

以上の実施例では、メンブレンホルダは予めリング状カ
ラー内に組込まれているが、このような構成でなくても
よいことは言うまでもない。また、センサ本体の中央突
出部の周囲とメンブレンホルダのメンブレン張設孔の周
囲に衝合面が形成されているが、この発明ではこれらの
衝合面が形成されていなくてもよいことは言うまでもな
い。

また、センサ本体のガス測定部の測定対象は、酸素ガス
や炭酸ガスのいずれか一方でもよいし、さらにはこれら
のガス以外のものであってもよい。

［発明の効果１ 以上説明したように、この発明によれば、従来のように
螺着用治具を使用せずとも、センサ本体とメンブレンと
の間の電解量を適止に保持することができ、？４解液の
層の厚さを均一にすることができる。このため、測定中
にメンブレンに皮膚等が接触しても測定値が大きく変動
することはなく、またメンブレン交換後も短時間に測定
値が安定するようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例の螺着前の状態を示す断
面図である。第２図は、第１図に示す実施例の螺着途中
の状態を示す断面図である。第３図は、第１図に示す実
施例の螺着後の状態を示す断面図である。第４図は、こ
の発明の他の実施例を示す断面図である。第５図は、セ
ンサ本体の中央突出部の断面の球面半径がメンブレン張
設孔の内径の１．５倍である比較例の測定値の変動を示
す図である。第６図は、センサ本体の中央突出部の端面
の球面半径がメンブレン張設孔の内径の４倍である実施
例の測定値変動を示す図である。第７図は、センサ本体
の中央突出部の端面の球面半径がメンブレン張設孔の内
径の７倍である比較例の測定値の変動を示す図である。 第８図は、センサ本体の中央の突出部の端面が平面形状
である比較例の測定値の変動を示す図である。第９図は
、第５図で用いた比較例のメンブレン交換後の測定値の
変動を示す図である。第１０図は、第６図で用いた実施
例のメンブレン交換後の測定値の変動を示す図である。 第１１図は、従来のガスセンサの螺着前の状態を示す断
面図である。第１２図は、従来のガスセンサの一例の螺
着後の状態を示ず断面図である。第１３図は、従来用い
られている螺着用治具を説明するための断面図である。 図において、１はセンサ本体、３はメンブレン、４はメ
ンブレンホルダ、５はリング部開口、６はリング状カラ
ー、７，８はねじ部、９は中央突出部、１０はメンブレ
ン張設孔、１３は中央突出部の端面、１４．１５は衝合
面、２０は電解液を示す。 第１図 名２回 第３回 高９図 箋１０回 時間（時間） 名１１回 第１３図

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガス測定部および皮膚加熱体が設けられた中央突
   出部を有するセンサ本体と、 皮膚取付用のリング状カラーと、 前記センサ本体の中央突出部が嵌め入れられるメンブレ
   ン張設孔が形成され、該メンブレン張設孔周辺とリング
   状カラーのリング部との間でメンブレンを挾み保持する
   メンブレンホルダとを備える経皮血中ガスセンサにおい
   て、 前記センサ本体の中央突出部の端面が球面形状を有し、
   かつ、その球面形状の半径が前記メンブレン張設孔の内
   径の２倍以上６倍以下であることを特徴とする、経皮血
   中ガスセンサ。
2. （２）前記メンブレン張設孔の内径が４ｍｍ以上である
   ことを特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の経皮血
   中ガスセンサ。
3. （３）前記センサ本体の中央突出部の周囲と前記メンブ
   レンホルダのメンブレン張設孔のセンサ本体側の周囲に
   衝合面が形成され、センサ本体にリング状カラーおよび
   メンブレンホルダを取付けた際衝合面が互いに対向して
   接することにより、中央突出部の端面とメンブレン間の
   電解液を漏れないように保持することを特徴とする、特
   許請求の範囲第１項または第２項に記載の経皮血中ガス
   センサ。
4. （４）リング状カラーおよびメンブレンホルダを組合わ
   せてセンサ本体に螺着して取付けた際、余剰の電解液が
   外部に流出するように、センサ本体の周囲に形成された
   螺着用のねじ部に、ねじ山に対し垂直方向の溝が少なく
   とも１つ形成されていることを特徴とする、特許請求の
   範囲第１〜３項のいずれか１項に記載の経皮血中ガスセ
   ンサ。
5. （５）前記センサ本体のガス測定部の測定対象が酸素ガ
   スであることを、特徴とする、特許請求の範囲第１〜４
   項のいずれか１項に記載の経皮血中ガスセンサ。
6. （６）前記センサ本体のガス測定部の測定対象が炭酸ガ
   スであることを特徴とする、特許請求の範囲第１〜４項
   のいずれか１項に記載の経皮血中ガスセンサ。
7. （７）前記センサ本体のガス測定部の測定対象が酸素ガ
   スおよび炭酸ガスであることを特徴とする、特許請求の
   範囲第１〜４項のいずれか１項に記載の経皮血中ガスセ
   ンサ。