JPH02502129A - 二酸化炭素定量検出器 - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 二　　　、　　量　出“ Ｘ浪里朋 本願は、１９８６年８月１３日出願第８９６　＋　３６０号（現在米国特許第４ ，７２８．４９９号）のｍ続出願である、１９８７年１２月２２日出願第１３６ ．６００号の一部′ｍ続出願である。

ル盟Ω弦歪 本発明は、気体中の二酸化炭素の定量測定を行なう検出器に関する０本発明は、 又、気体中の二酸化炭素濃度の測定方法、好ましくは、可視的手段を用いて、該 濃度を定量測定する方法に関するものである。

及盟Ω賀皇 米国特許第４，７２８，４９９号及びその継続出願において、混合気体中の２％ 以上の二酸化炭素濃度の検出に用いる迅速反応指示体装置が開示されているが、 該指示体装置は、発色性ＰＨｆｆｉ受性指示薬、及び他の物質より形成される指 示要素を含有し、該指示要素は、気体中に２％以上の二酸化炭素濃度が検出され るとき、５秒から２０秒以内に色変化を呈するものである。

該装置の好ましい実施例において、該指示要素は、担体上に含浸されて指示体を 形成し、入口、出口、及び該指示体と、その色の変化を観察するための窓を有す る囲いの中に装着されている。

かくして、米国特許第４，７２８．４９９号によれば、周辺気体中の二酸化炭素 濃度が、２％に達し、或いはそれを越えたとき、指示要素中の物質の性質及びそ の濃度により、迅速かつ積極的な色変化が生じ、それを利用して患者の気管内カ テーテルの正しい位置を、正確かつ迅速に決定することが可能となった。

しかしながら、気体内の二酸化炭素濃度を、単にその最低値を示すだけでなく、 もっと定量的に測定する必要が生ずる場合もある。更に、オンラインで、即時に 、反復測定のできる装置や方法であれば、二酸化炭素濃度の瞬時的変化にも対応 できて便利である。

そこで米国特許第４，７２８．４９９号の指示体装置で用いられた、視覚による 検出の概念を、 （ｉ）漸次、異なった反応信号を発することができる指示体、又は （ｉ　ｉ）各々が、予め、基準化され、迅速な反応信号、例えば視覚的反応（色 変化）を生ずる連続的に配列した指示体、に拡張することにより上記目的が達成 され得ることが見い出された。各実施例における上記反応信号は、それぞれ被検 査気体における所定の異なった濃度に対応し、上記実施例は二酸化炭素濃度の変 化に対して、反復的に反応可能なものである。

及咀Ω風歴 本発明によれば、気体中の二酸化炭素の定量測定のための、複数の指示体を含ん でなる検出器が提供される。各指示体は、気体に晒される表面を有する担体を含 んでなり、該表面は、所与の二酸化炭素濃度に晒されたとき、反応信号を迅速に 発することのできる、所定の感度を有する指示要素を含んでいる。上記指示体は 、連続的に配列され、各指示体における指示要素の上記所定の感度は、漸次異な り、各先行する指示体における指示要素の信号とは違った反応信号を、迅速に発 する。それぞれ異なった該反応信号は、二酸化炭素の特定の濃度に対応しており 指示体が連続的に配列されていることによって、気体中の二酸化炭素の漸次的な 定量測定を実現し、二酸化炭素の経時的な濃度変化に対して、反復的に反応する ことを可能にしている。

指示要素の活性成分である「指示物」は、所与の二酸化炭素濃度に晒されると、 必要とされる反応信号を迅速に生ずる。指示物は、二酸化炭素の存在に敏怒に反 応し、所与の所定の二酸化炭素濃度に対応する反応信号を発するべく基準化可能 なものであるならば、どんなものでもよい、該信号は、視覚的なもの、例えば色 の変化でもよいし、電気的、又は電子的なものであってもよい、二酸化炭素の存 在に応じて色を変化させる指示物としては、発色性ｐＨ感受性指示薬、及び酸化 ／還元指示薬が含まれる。

本発明に係る検出体に用いられる指示物は、米国特許第４゜７２８．４９９号に おいて開示された発色性ｐＨ感受性指示薬が望ましく、以下、これらの好ましい 指示物について述べる。

従って、本発明は、又、複数の指示体より成る、気体中の二酸化炭素の定量測定 を行なう検出器を提供する。そこにおいて、各指示体は、気体に晒される表面を 有する担体を含んでなり、該表面は、所与の二酸化炭素濃度に晒されたとき、視 覚的な色変化を急速に呈するような所定の感度を有する発色性指示要素が含浸さ れている。上記指示体は、連続的に配列され、各指示体における指示要素の上記 所定感度は漸次異なり、各先行指示体における指示要素の色変化とは違った色変 化を呈する。上記異なった色変化は、それぞれ特定の二酸化炭素濃度に対応して おり、指示体を連続的に配列することによって、気体中の二酸化炭素の漸次的定 量測定を実現し、二酸化炭素の経時的な濃度変化に対して、反復的に反応するこ とを可能にしている。　周辺気体中の二酸化炭素濃度の変化に応じて、発する信 号を変化させることができる指示物としては、発色性のもの、電気的或いは電子 的信号を生ずるものなどがある。例えば、発色性の化学的指示薬は、二酸化炭素 濃度が増えるにつれて、視覚的に明瞭に区別できるような色彩、或いは色の濃淡 における変化を、漸次的にではあるが生じる。更に、色彩、或いは色の濃淡の漸 次的移行が、十分に識別できて、そこから反応信号を読み取ることができるなら ば、適当な色比較チャートを使えば、本発明に係る改良検出体は、それぞれが明 確に異なった反応信号を生ずる複数の指示体の代わりに、単一の多段階反応指示 体を用いることもできる０発色性化学的指示薬を用いるときは、単一の多段階反 応指示体ばかりでなく、複数指示体の実施例においても、通常、適当な色比較チ ャートが使用される。

上述したように、本発明は更に気体中の二酸化炭素を定量測定する他の検出器を 提供するものであり、該検出器は、気体に晒される表面を有する担体を含んで成 る指示体により構成されている。該表面は、二酸化炭素の漸次的な濃度変化に晒 されると、迅速に識別可能な、複数の反応信号を発することができる指示要素を 含有しており、該信号は、各々、二酸化炭素の特定の濃度に対応しており、さら に該信号を解釈するために、予め基準化された比較手段を備えている。

本発明による上記的の検出器の好ましい実施例において、指示体は、気体に晒さ れる表面を有する担体を含んでなり、該表面には二酸化炭素の漸次的変化に晒さ れると、複数の色彩、又は色の濃淡を、迅速かつ視覚的に変化させる発色性指示 要素が含浸され、該色彩、又は色の濃淡は、各々、特定の二酸化炭素濃度に対応 している。異る色彩、又は色の濃淡を判別するため、予め基準化された色比較チ ャートが用いられる。

本発明は、更に検出体内にある１つ以上の指示体の表面を、気体と接触させるこ とを含んでなる、該気体中の二酸化炭素濃度の定量測定のための方法を提供する ものである。そこにおいて、該検出体は、原車−又は複数の指示体を含んでなり 、各指示体は該気体に晒される該表面を有する担体を含んでなる。該表面には、 単一の指示体の場合には二酸化炭素の濃度変化に対応して、一連の視覚的な色変 化を迅速に生じ、複数の指示体の場合には、二酸化炭素の所与の濃度に対応して 、視覚的な色変化を迅速に生じるような所定の感度を有する、発色性指示要素が 含浸されている。該複数の指示体は、連続的に配列されており、各指示体におけ る指示要素の該所定感度は、漸次的に異なっており、各先行する指示体における 指示要素の変化とは違った色変化を呈するものである。上記一連の迅速な目に見 える色変化、或いは個々の指示体の異なった色変化を、予め基準化された色比較 チャートの色と比較することにより、気体中の二酸化炭素濃度、或いは濃度の変 化を連続的に定量測定することができる。

ユ呪Ω詳胆皇底朋 本発明に係る検出器の好ましい実施例は、米国特許第４，７２８．４９９号で開 示されたものと同じ概念を用いて、二酸化炭素の測定を行ない、医療への適用に 不可欠な迅速な応答特性を備えているが、更に周辺気体中の異なった二酸化炭素 濃度に鋭敏に反応する指示体、又は複数の指示体を含むべく検出体を改良するこ とによって、本検出器、又は改良検出器は、二酸化炭素濃度の瞬間的変化の検出 、及びその定量測定が可能となった。

本発明の検出器に用いられる指示要素は、アルカリ溶液を呈する無色化合物、即 ち塩基の水溶液、発色性ｐＨ感受性指示薬、及び吸湿性、無色、透明、水混和性 液体を含んでなることが望ましく、該指示体の各々における指示要素の感度は、 塩基の濃度又は性質、発色性ｐＨ感受性指示薬の濃度又は性質、或いはこれらの パラメータの任意の組み合わせによって決定される。

本願で用いられている「指示要素」なる術語は、検出器の各指示体内にあって、 所与の二酸化炭素濃度に応じて、反応信号、好ましくは色変化を迅速に提供する 実体を意味している。好ましい「指示要素」は、化合物又は化合物の混合物、或 いは適当な電気的又は電子的装置を含むべく規定されている「指示物」を少なく とも一種、含んでいる。

指示物が化合物である場合、通常それは発色性ｐＨ感受性指示薬であり、必要と される色変化を誘発するために、適当な化学的条件を提供する、要素の他の成分 の存在下において、所与の二酸化炭素濃度に晒されたとき、色変化を呈するもの である。

指示物が電気的、又は電子的装置である場合、二酸化炭素が臨界量で存在するこ とにより誘発される周囲の化学的パラメータの変化を検出し、測定するように形 成された電極又はトランジスターを用いることができる。

指示要素によって発せられた反応信号が、色彩変化であるとき、「指示物」とい う術語は、二酸化炭素濃度に関連して、急速な色変化を呈する、実際の化合物を 意味している０本実施例において、好ましい指示物は、発色性ｐＨ感受性指示薬 、即ち、周辺媒体におけるＰＨの変化に対して、迅速に対応して変化する化合物 又は化合物の混合物である。二酸化炭素の測定が可能な指示物は、アルカリ性溶 液を呈する適当な塩基と組み合わせて用いる必要がある。該アルカリ溶液に存在 する水酸イオン、又はアミン残基は、二酸化炭素と化学的に反応して、炭酸塩、 重炭酸塩及び／又はカルバミド酸塩を生ずる。米国特許第４゜７２８．４９９号 で述べたように、反応の結果、界面で水酸イオン又はアミンは激減し、指示要素 が含浸された指示体の表面のｐＨは低下する。ｐＨの低下は、指示薬の色変化を もたらす。

二酸化炭素は、水がないと塩基と反応しないので、指示要素が所望の色変化を呈 するためには、最低限の量の水は必要である。従って、検出器を使用するとき、 最低限必要な量の水を確保しておけるような物質を、指示要素は含んでいなけれ ばならない、好ましい物質としては、吸湿性、無色、透明、水混和性液体がある 。

かくして、本発明の特に好ましい実施例は、上述したように、該指示要素が、塩 基の水溶液、発色性ｐＨ感受性指示薬、及び吸湿性、無色、透明、水混和性液体 を含んでなり、該指示体の各々における指示要素の８度が、塩基の濃度又は性質 、発色性ＰＨＳ受性指示薬の濃度又は性質、或いはこれらのパラメータの組合わ せを変えることにより決定されるような検出器である。

本発明に係る検出器において用いられる好ましい指示薬は、米国特許第４，７２ ８．４９９号で開示された発色性ｐＨ感受性指示薬、即ち、メタクレゾールパー プル、チモールブルー、クレゾールレッド、フェノールレッド、キシレノールブ ルー、クレゾールレッドとチモールブルーの３＝１混合物、ブロムチモールブル ー、ニュートラルレッド、フェノールフタレイン、レゾール酸、α−ナフトール フタレイン、及びオレンジ１などである０本発明の検出器に用い得る他の指示薬 としては、ブロムクレゾールパープル、ブロムフェノールレッド、Ｐ−ニトロフ ェノール、ｍ−ニトロフェノール、クルクモン（ｃｕｒｃｕｍｉｎ）、キノリン ブルー（ｑｕｉｎｏｌｉｎｅ　　ｂｌｕｅ）、チモールフタレインおよびこれら の混合物がある。

特に好ましい指示薬としては、メタクレゾールパープル、クレゾールレッド、ブ ロムチモールブルー、クレゾールレッドとブロムチモールブルーの混合物が挙げ られる。

本発明の好ましい実施例における指示要素の他の成分は、アルカリ水溶液を作る 無色化合物の塩基、及び吸湿性、高沸点、透明、無色の水混和性液体である。。

塩基としては、二酸化炭素との反応生成物が水溶液で、二酸化炭素との相応の平 衡、或いは安定状態で達成できるような化合物である必要がある。好ましい塩基 は、炭酸ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭 酸カリウム、パルビタールナトリウム、三塩基性リン酸ナトリウム、二塩基性リ ン酸ナトリウム、＃酸カリウム、モノエタノールアミン、ジェタノールアミン、 或いはピペリジンなどである。特に好ましい塩基は炭酸ナトリウムである。

本発明の好ましい実施例における第三の成分は、吸湿性、高沸点、透明、無色の 水混和性液体である。２つの成分の目的は、各指示体の指示要素内に十分な水を 確保することにより、要素の露出面を、周辺気体との反応領域とすることである 。

本発明による検出器において、各指示体の指示要素は担体内に、或いは担体上に 固定される必要がある。このため、含浸担体を積極的に乾燥させ、或いは吸取り により乾燥させることで、使用中に材料が移動したり、流出したりしないよう水 分をほとんど残さないようにしている。しかしながら、二酸化炭素は水がないと 、塩基と反応しないので、最低限の量の水は、指示体が機能するために必要であ る。吸湿性の液体は、指示要素が被検査気体に晒されるとき、必要な最低限の量 の水を指示要素内に確保するために用いられる。

本発明の検査装置に用いるのに適した吸湿性液体の具体例は、グリセロール、プ ロピレングリコール、モノエチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエ チレングリコール、及び各種脂肪族アルコールである。非毒性であり、細菌や菌 類の繁殖を抑制する防腐特性を有するので、グリセロール及びプロピレングリコ ール、又はそれらの混合物が特に好ましい。

本発明による好ましい検出器の指示体は、各々、被検査気体に晒される表面を有 する担体を含んでなり、該表面には、上述した如く、指示要素が含浸されている 。担体は、指示要素が含浸可能で、含浸後は二酸化炭素に対して、必要とされる 感度を呈することができる材料であればよい、担体としては、吸水性材料、例え ば、ろ紙、或いはｍ雌状合成材料などがある。しかしながら、固有の酸、あるい は塩基特性を有しないで、指示要素を含浸可能な固体材料、例えば、多孔性プラ スチックの薄層又はビーズ、あるいは無機結晶などを担体として用いてもよい。

担体は通常、米国特許第４，７２８，４９９号で述べた如く、指示要素の水溶液 で含浸され、乾燥又は吸収により余分な水分を除去する。

本発明による複数の指示体を有する検出器の実施例において、指示体は、二酸化 炭素感度に従って連続的に配列されているため、検出器が被検査気体に晒される と、気体中の二酸化炭素（もし存在するならば）の濃度の定量測定は、対応する 指示体の色変化によって行なわれる。該指示体は、該濃度がすでに色を変えた指 示体群により指示された濃度より大きく、まだ色を変えていない指示体群により 指示される濃度よりも小さい、所定の量である時、色を変えるように目盛付けさ れている。目盛の幅は、必要とされる精度に応じて選定される。普通１．０〜２ ．０％の目盛幅であれば、たいていの用途に十分である。又、検査装置は、通常 、最後の１個か２個の指示体は、予想し得る検査条件の下では変色しないように 目盛付けされている。　指示体の配列の形状は、実際上、該反応が容易に目視可 能で、読み取れるものであるならば、重要な意味は持たない、操作性を考慮すれ ば、指示体群は、帯状に連続的に配列されることが望ましい、もし、担体がろ紙 などの吸水性材料で形成されているならば、該指示体群は、指示要素を細片状に 、担体材料の紙に塗布することによって形成してもよい、その場合、各細片は、 指示要素の一方の細片から他方の細片への移動を防ぐために、疎水性の材料から 成る糸によって、隣にある細片から隔てる必要がある６代わりに、各指示体は、 必要とされる悉度を有する指示要素で含浸された担体材料を、細片形に分離した ものであってもよい・、その場合、該検出器は各細片を連続的に、適当な支持、 例えば米国特許第４，７２８，４９９号の装置で使用された円筒形スプールなど の上に装着することにより形成することができる。

検出器内の指示体は、各々、以下に示す指示要素の三つのパラメータのうち、一 つ以上を選定することによって目盛付けさ１、塩基の性質； ２、担体を含浸するために用いる溶液中の塩基の濃度、このパラメータは、二酸 化炭素の基ａｍ度と平衡或いは安定状態にある溶液の初期ＰＨを規定する：及び ３、発色性ｐＨ感受性指示薬のｐＫ。

である。

目盛付けのための重要な要素として； ａ）指示薬の初期ｐＨとＰＫとの差、及びｂ）指示要素に用いられる特定の塩基 に関して、特定の二酸化炭素濃度での、新たな平衡及び安定状態にある、特定の 指示要素のｐＨ。

７５（挙げられる。

異なった初期ｐＨ対ｐＫ比を有する指示要素を各々具え、異なった二酸化炭素濃 度、即ち異なった平衡、或いは安定状態にあるｐＨに応じて目盛付けされた複数 の指示体を用いることによって、被検査気体中に存在する二酸化炭素の濃度を、 随時正確に計量すること、及び経時的な二酸化炭素濃度の変化を検出することが 可能となった。かくして、検出器は、二酸化炭素の濃度変化に対して反復的に反 応することができる。

精度は、指示体の数、及び隣接する指示体の指示要素に色の変化をもたらすよう なｐＨのわずかな変動を生じるとき、そのｐＫ付近の各指示薬によって呈される 色彩変化の大きさに応じて決まる。精度は又、被検査気体中の二酸化炭素濃度の 範囲に従って、適正な反応を生じる指示薬の選択によっても決まる。

遷移ｐＨ範囲における指示薬の色変化は、ｐＨのわずかな変化によっても連続的 に起こるものであるので、各指示体における指示要素は、特定範囲の二酸化炭素 濃度に対応する。

気体の二酸化硫黄、或いは硫化水素などの、測定を妨げる他の酸性気体を含んで いない限り、種々の、既知の二酸化炭素濃度に対して色比較チャートを適用する ことによって、気体中の未知の二酸化炭素濃度を迅速に計量することができる。

検出器の指示体が、上述した如く、連続した細片の形をとる場合、該指示体は、 米国特許第４，７２８，４９９号で説明したような装置内の透明な囲いの中に支 持されたスプール上に装着してもよい。

米国特許第４，７２８．４９９号で開示された装置の好ましい実施例によると、 迅速、かつ実質的に完全に、患者、特に無呼吸患者の気管内に、気管内カテーテ ルが正しく設置されたかどうかの指示を与える便利かつ比較的簡便な装置を得る ことができる。

従って、上記好ましい実施例において、一定の濃度の二酸化炭素の存在に対して 、換言すれば、人間の呼気に含まれる二酸化炭素の量に対して、積極的かつ迅速 に反応する指示要素が示されている。この濃度は通常、４．５〜５．０％程度で あるが、２％と低い場合もある。

しかしながら、上記装置を有効に使用するためには、５〜２０秒程度の極めて迅 速な応答が不可欠であるが、微量の二酸化炭素を含む雰囲気、例えば、呼気に含 まれる二酸化炭素よりも少ない、０．０３％程度の二酸化炭素を通常含む外気に 晒されたとき、余りに急激に変色する程に、指示要素が敏感すぎてはならないと いうことにも又、留意されなければならない。

従って、米国特許第４，７２８．４９９号による装置に用いられた指示薬は、一 定の微量の二酸化炭素を含む雰囲気、例えば外気に触れたとき直ちに変色しない ようなものが選ばれている。この変色の遅延により、装置のオペレーターは、装 置が密封されているパラゲージを開封するのと、患者ののどにカテーテルを設置 し、カテーテルの密封カフスを膨張させた後、装置を気管内カテーテルに接続す るのに十分な時間が得られる。

指示薬は、外気に対して、或いは微量の二酸化炭素を含むどんな雰囲気に対して も、継続的に露出されるならば、やがて変色するので、というのは二酸化炭素の 指示薬領域へのゆっくりとした拡散でさえ、やがては変色させるのに十分な量の 塩基の低下を招くので、該装置は、通常、大気密封手段の中に置かれ、該装置の 使用直前に開封するようにしている。

本発明の指示薬に対しても、特にそれが、気管内チューブ、麻酔マスク、或いは 蘇生マスクと連結して、二酸化炭素濃度の監視のために用いられた場合には、同 様の配慮が求められる。

指示薬の保存に適した大気密封手段としては、気体不透過性金属箔がある。

親水性のフィルターが装置の近位末端に含まれている場合には、該装置は、気管 内チューブ、麻酔マスク、或いは蘇生マスク、或いは蘇生バッグの排気部に長時 間接続することができ、それによって二酸化炭素の呼吸量計量、及び生理的条件 の変化の下での、二酸化炭素の経時的変化の検出を行なうこができる。

該装置が蘇生バッグの呼気部に接続された場合には、該フィルターは不要である 。

該フィルターは、親水性液体を含浸した多孔性の、或いは繊維状の吸水性材料、 例えばグリセロール、又はプロピレングリコールを含んでなることが好ましい。

そうしたフィルターを設けることによって、呼気に含まれる微量の水蒸気が装置 内で凝結することはなくなり、指示要素の成分が担体からこし出されるのを防ぐ ことができる。

親水性フィルターは、装置の入口内のフィルターの遠位末端に発泡ポリエチレン 、或いは発泡ポリスチレンなどの材料から形成された多孔性の疎水性薄膜を添付 してもよい、該フィルターは、薄膜の有無にかかわらず、少なくとも１００Ｊ／ ｍｉｎまでの気体流速に耐え得る必要がある。

凝結した水滴によるこし出しを防ぐために、多数の指示体を有する検出器の表面 を、二酸化炭素透過性材料の防水薄膜でコーティングしてもよい、好ましい材料 は、シリコーン、及びフルオロカーボンである。そこで使用される材料が、指示 要素のｐＨに顕著な影響を及ぼすようであってはならない。

本発明の他の実施例においては、指示要素を含む指示体群は、防水性の、透明で 二酸化炭素透過性の重合体薄膜によりおおわれている。そうした重合体薄膜の具 体例としては、酪酸セルロースの超薄膜、或いは線状低密度ポリエチレンなどが あげられる。薄膜の存在によって反応時間は延長されるので、この実施例は迅速 な反応時間、５〜２０秒の反応時間が要求されない場合にのみ適用できる。しか しながら、本実施例は、２０〜３０秒の比較的長い反応時間が許容される場合に は、有効なものになり得る。

本実施例においては、検出器全体が、バルブによって物理的に、患者の気管から 隔離されているので、上述した如く、蘇生バッグの排気部に検出器を接続するこ とによって指示要素からの化学物質のこし出しの心配は不要になる。

次にあげる具体例は、本発明による検出器に用いられる指示要素、及び指示体を 示したものである。

Ｘ旌医１ この例においては、各指示体に使われる指示要素は、塩基としての炭酸ナトリウ ム水溶液、発色性ＰＨ感受性指示薬としてのメタクレゾールパープル、及び吸湿 性液体としてのグリセロールより成る。

各指示体について、指示薬及びグリセロールの量は、必要とされる反応特性を生 ずるまで塩基の量を変えている間、一定に保たれる。

４種の指示体は、次にあげる指示要素から調製した。

細片番号　炭酸ナトリウム　メチルクレゾール　グリセロール１０　　Ｍ　　　 　パープル％ｗ／ｖ　　　（体積％）２　　　　　１．２６　　　　　　　０． １５　　　　　　５０３　　　　　１．５８　　　　　　　０．１５　　　　　 　５０４　　　　　２．０　　　　　　　０．１５　　　　　　５０４種の指示 体は、ワットマン随１ろ紙の細片を、上記指示要素の水溶液中に、十分に溶液が ろ紙中に含浸するまで浸して形成された。該細片は、溶液がそこからにじみ出る ことがなくなるまで水分を吸取られ、塩基濃度を高めた後、厚紙又はセルロイド などの支持体に添付された。該支持体を適正な囲い又は小室に設置し、濃度の異 なる二酸化炭素を含む気体中に晒した。

気体内の二酸化炭素濃度に対応した各細片における色の漸次的な変化を該濃度が 、特定の指示要素の飽和点に達するまで、観察した。その結果は以下の表１に示 す。

表−に 酸化炭素　　　　　　　　　　　色 の漂庁　　　　１　細片２細片３細片４注、０３％　　　紫色　　　紫色　　　 紫色　　　紫色、０５％　　灰色がか　黄色がか　灰色　　　くすんだった黄色 　っな灰色　　　　　　暗褐色１．００％　　山吹色　　暗い黄色　暗い黄色　 灰色がかった黄色 １．５０％　　明るい　　山吹色　　山吹色　　暗い黄色黄色 ２．００％　　明るい　　山吹色　　山吹色　　山吹色黄色 ２．５０％　　明るい　　明るい　　明るい　　明るい　　飽和黄色　　　黄色 　　　黄色　　　黄色 上記の結果を予め目盛付けられた基準化された色チャートと比較することによっ て、任意の時間の、周辺気体の二酸化炭素濃度を決定することができる。

寒旌伝１ ３つの指示体を有する検出器が、次にあげる指示要素の水溶液から調製された。

細片番号　　塩基　　　　　　　指示薬　　　　グリセロールｗ　／　ｖ　　　 　　　体積％ ５　　１．５　ｘｌｏ−２Ｍ　　Ｏ，２２％　　　　　　５０炭酸ナトリウム　 メタクレゾール ノ（−プル ６　　１．５　ｘｌｏ−２Ｍ　　Ｏ，１％　　　　　　５０炭酸ナトリウム　ク レゾールレッド 十〇、１８％ ブロムチモールブルー ７　　１、ＯＸ１０’Ｍ　　Ｏ，２４％　　　　　　５０炭酸ナトリウム　ブロ ムチモール 上記指示要素は、厚さ０．０６２５インチの多孔質、親水性の発泡ポリエチレン （Ｐｏｒｅｘ　　ＤＢＥ発泡ポリエチレン−細孔）上に含浸された。

該指示要素は、実施例１と同様の方法で調製され、検出体を形成した。該検出体 は、異なる量の二酸化炭素を含む気体に晒され、その結果を表２に示した。

表２ 色彩 ニイ素′庁　細片５　細片６　細片７ ．０３％　　　　　紫色　　　　　青がかった　　明るい青色すみれ色 １．００％　　　　　灰色がかつ　　明るい青色　　変化なした紫色 ２．００％　　　　　灰色がかつ　　青灰色　　　　変化なした黄色 ３．００％　　　　　くすんだ　　　灰色　　　　　かなり明る黄色　　　　　 　　　　　　　い青色 ４．００％　　　　　暗い黄色　　　暗い緑色　　　灰色５．００％　　　　　 山吹色　　　　緑色　　　　　緑がかった灰色 ６．００％　　　　　かなり明る　　黄緑　　　　　くすんだい黄色　　　　　 　　　　　　緑色 ７．００％　　　　　明るい黄色　　緑がかった　　緑色黄色 ８．００％　　　　　変化なし　　　暗い黄色　　　かなり明るい緑 ９．００％　　　　　変化なし　　　山吹色　　　　緑がかった黄色 １０．００％　　　　　変化なし　　　かなり明る　　暗い黄色い黄色 ここでも、各気体に対する二酸化炭素の定量測定が、上記結果を予め目盛付けさ れ基準化された色チャートと比較することによって行なわれた。

Ｘ姐医ユ この実施例は、異なる二酸化炭素濃度に晒されたとき複数の識別可能な色変化を 生ずる指示要素を有する単一の指示体から成る検出器を示すものである。

実施例１の細片４を用いてこの実施例を説明する。この細片は２．ＯＸｌｏ−２ Ｍの炭酸ナトリウム、０．１５ｗ／ｖのメタ液から形成された指示要素を含浸さ せたワットマン（Ｗｈａｔｍ　ａ　ｎ　）　Ｎｃｉ　１ろ紙から成る。

この細片を、実施例１について記載したのと同様に装着し、二酸化炭素を０．０ ３％（通常の環境空気）乃至２．５０％の濃度で含む気体に晒した。結果は、表 １に示されているのと同じである０色の濃淡の変化を標準化された色チャートと 比較した結果も、実施例１について得られたのと同様である。このように、技術 的には、この実施例の単一指示体検出器は実施例１の複数指示体検出器と同等で あり、このような単一指示体検出器も本発明の範囲内にある。しかし実用上は、 二酸化炭素の濃度の変化に対して色の濃淡の変化が小さいので、予め基準化され たチャートと注意深く比較する必要があり、従って実施例１の検出器の方が好ま しい。

区夏五飼星皇脱朋 本発明の好ましい実施例は、米国特許第４．．７２８．４９９号に記載された装 置におけるのと同様の支持スプールに装着された吸水性の材料の含浸した細片か ら成る指示体を複数有する検出器である。以下、本発明を添附の図面を参照して 説明する。

第１図は米国特許第４，７２８．４４９号の装置の簡単化したものおよび本発明 の検出器の側方断面図である。

第２図は、本発明に従い単一の迅速応答細片を複数指示体で置き換えたことを除 き第１図と同様の図である。

置皿０詳坦皇説囚 第１図に示された装置は円筒状のハウジング（収納部）１を有する。このハウジ ング１は、近位末端に円錐状の結合部（カップリング）２を有し、この結合部２ の端部には円筒状のコネクタ（接続器）３が形成されている。ハウジング１の遠 位末端には円錐状の結合部４が設けられ、この結合部４の端部には円筒状のコネ クタ５が形成されている。

円筒状ハウジング１は、鮮明な、無色の、透明なプラスチック、例えばアクリル 系重合体、例えば、ＰＬＥＸＩＧＬＡＳという商標で知られるもの、ポリメチル アクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン又 はスチレン−アクリロニトリル重合体から形成されている。

ハウジングおよび結合部・コネクタの組合せにより、近位末端のコネクタ３によ り形成された入口および遠位末端のコネクタ５により形成された出口を有する囲 いが形成される。

円筒状ハウジングに用いられる鮮明な、透明のプラスチックは、指示体７を見る ための窓を形成する。この指示体７は適切な指示要素を含浸させたろ紙の細片か ら成る。吐き出された息内の湿度による上記窓の曇を防ぐには、窓の内面に適切 な曇防止表面活性材、例えばジオクチルナトリウムスルホンサクシネートを塗布 すればよい。

指示細片７は、硬質プラスチック、例えばポリエチレンで形成された円筒体スプ ールにしっかりと巻かれている。スプール８は各端部において支持体１０の内向 きのフランジ９に取付けられている。

支持体１０は略円形であり、使用中装置を通して気体が略自由に流れるのを可能 にするため複数の開孔１１を有している。

スプール支持体１０は円筒状ハウジングと同様の、鮮明なプラスチックで形成さ れているのが好ましい。

装置は、使用されるまで気密手段、例えば、気体不透過性の金属箔１２で囲われ ているのが好ましい。

第２図は、第１図に示されたのと同様の装置内のスプール８に装着された本発明 の検出器を示すものである。

この実施例においては、単一の指示体細片７の代りに、実施例１の指示要素１， ２．３および４が含浸された４つの細片２１．２２．２３および２４が用いられ ている。

結果として得られる装置は、コネクタ３を介して気管内チューブに接続し、患者 の呼気の所与の時間内の二酸化炭素濃度の定量的測定に用いることができる。必 要に応じて、上記のように親水性フィルタ１３を用いることもできる。

本発明の特徴の一つは、各指示要素の応答時間が米国特許第４．７２８．４９９ 号に開示されたものと同等であることである。従って、各指示要素は、気体に晒 されると５乃至２０秒で二酸化炭素に感応し、二酸化炭素濃度に対応した反応信 号を迅速に与える０例外として、上記のように指示要素に腕木性のフィルムを塗 布し、または指示要素をポリマーフィルムで覆った場合、応答時間がいくらか長 くなる。しかしこのような実施例においても、応答時間は２０乃至３０秒又はそ れ以上であり、多くの応用においては十分に速い。もちろん、迅速な応答が重要 な場合は、そのような実施例を用いるべきではない。

ＦＩＧ、Ｉ ＩＧ２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．気体中の二酸化炭素の定量的測定を行なう検出器であって、複数の指示体を 有し、各指示体は表面が上記気体に晒される担体を有し、該表面は、所与の濃度 の二酸化炭素に晒されたとき反応信号を迅速に生ずる所定の感度の指示要素を含 み、上記指示体は列をなすように配置され、各指示体の指示要素の上記所定の感 度は漸次増分ずつ異なり、これにより、当該指示要素の反応信号が、先行する指 示体の指示要素の反応信号とは異なり、上記異なる反応信号の各々は二酸化炭素 の特定の濃度に対応し、上記指示体の列はこれにより気体中の二酸化炭素の漸次 的定量的測定を可能にし、また二酸化炭素の濃度の経時的変化に対して反復的に 反応し得る検出器。 ２．気体中の二酸化炭素の定量的測定のための請求項１記載の検出器において、 表面が気体に晒される担体を有する指示体を備え、上記表面は複数の漸次変化す る二酸化炭素濃度に晒されたとき複数の識別可能な反応信号を迅速に発生する指 示要素を含み、上記信号の各々は二酸化炭素の特定の濃度に対応し、さらに上記 信号を解釈するための予め基準化された手段を備えた検出器。 ３．気体中の二酸化炭素の定量的測定を行なう検出器であって、複数の指示体を 有し、各指示体は表面が上記気体に晒される担体を有し、上記表面には所与の温 度の二酸化炭素に晒されたとき迅速な視覚的色変化を与える所定の感度の発色性 指示要素が含浸され、上記指示体は列をなすように配置され、上記列の各指示体 の指示要素の上記所定の感度は、増分ずつ漸次異なり、これにより各先行する指 示体の指示要素の感度とは異なる感度が与えられ、上記異なる色の変化は二酸化 炭素の特定の濃度に対応し、上記指示体の列はこれにより気体中の二酸化炭素の 漸次的定量的測定を可能にし、また、二酸化炭素の経時的変化に反復的に反応す ることができる検出器。 ４．気体中の二酸化炭素の定量的測定のための請求項３記載の検出器において、 表面が上記気体に晒される担体を有する指示体を有し、上記表面には発色性指示 要素が含浸され、これにより漸次異なる二酸化炭素濃度に晒されたとき複数の迅 速な視覚的色彩又は色の濃淡の変化を与え、上記色彩又は色の濃淡は特定の二酸 化炭素濃度に対応し、さらに異なる色彩又は色の濃淡を解釈するための予め基準 化された色比較チャートを有する検出器。 ５．請求項３記載の検出器において、上記発色性要素は塩基の水溶液、発色性ｐ Ｈ感受性指示薬、および吸湿性、無色、透明、水混和性液体を有し、上記指示体 の各々の指示要素の感度は、塩基の濃度、発色性ｐＨ感受性指示薬の濃度又は性 質、又はこれらのパラメータの任意の組合せを変えることによって決定される検 出器。 ６．請求項５記載の検出器において、上記発色性ｐＨ感受性指示薬はメタクレゾ ールパープル、チモールブルー、クレゾールレッド、フェノールレッド、キシレ ノールブルー、クレゾールレッドとチモールブルーの３：１の混合物、ブロムチ モールブルー、ニュートラルレッド、フェノールフタレイン、レゾール酸、α− ナフトールフタレイン、オレンジＩ、ブロムクレゾールパープル、ブロムフェノ ールレッド、ｐ−ニトロフェノール、ｍ−ニトロフェノール、グルタミン、キノ リンブルー、チモールフタレインおよびこれらの混合物から成る群から選択され ている検出器。 ７．請求項５記載の検出器において、上記塩基は炭酸ナトリウム、水酸化リチウ ム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸カリウム、バルビタールナトリウ ム、三塩基酸リン酸ナトリウム、二塩基性リン酸ナトリウム、酢酸カリウム、モ ノエタノールアミン、ジエタノールアミン、およびピペリジンから成る群から選 択されている検出器。 ８．請求項５記載の検出器において、上記吸湿性の液体は、グリセロール、プロ ピレングリコール、モノエチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチ レングリコール、およびこれらの混合物から成る群から選択されている検出器。 ９．請求項３の検出器において、上記担体はろ紙、繊維状合成材料のシート又は 多孔質プラスチックフィルムである検出器。 １０．請求項３記載の検出器において、４つの指示体があり、各指示体は指示要 素が含浸された吸水性の材料から成る担体を有し、上記指示要素は、 （１）１．０×１０−２Ｍの炭酸ナトリウム、０．１５％ｗ／ｖメタクレゾール パープル、および５０体積％のグリセロール、（２）１．２６×１０−２Ｍの炭 酸ナトリウム、０．１５％ｗ／ｖのメタクレゾールパープル、および５０体積％ のグリセロール、（３）１．５８×１０−２Ｍの炭酸ナトリウム、０．１５％ｗ ／ｖのメタクレゾールパープル、および５０体積％のグリセロール、および （４）２．０×１０−２Ｍの炭酸ナトリウム、０．１５％ｗ／ｖのメタクレゾー ルパープル、および５０体積％のグリセロールをそれぞれ有する水溶液から形成 されている検出器。 １１．請求項１０記載の検出器において、上記吸水性材料はろ紙である検出器。 １２．請求項３記載の検出器において、３つの指示体があり、各指示体は指示要 素が含浸された吸収性の材料から成る担体を有し、該指示要素はそれぞれ （５）１．５×１０−２Ｍの炭酸ナトリウム、０．２２％ｗ／ｖメククレゾール 、および５０体積％のグリセロール、（６）１．５×１０−２Ｍの炭酸ナトリウ ム、０．１％ｗ／ｖのクレゾールレッドと０．１８％ｗ／ｖのブロムチモールブ ルーの混合物、および５０体積％のグリセロール、および（７）１．０×１０− ２Ｍの炭酸ナトリウム、０．２４％ｗ／ｖのブロムチモールブルー、および５０ 体積％のグリセロールをそれぞれ有する水溶液から形成されている検出器。 １３．請求項１２記載の検出器において、上記吸収性の材料が多孔質の親水性発 泡ポリエチレンである検出器。 １４．請求項４記載の検出器において、単一の指示体から成り、指示体は２．０ ×１０−２Ｍの炭酸ナトリウム、０．１５％ｗ／ｖのメタクレゾールパープル、 および５０体積％のグリセロールの水溶液から形成された指示要素を含浸させた ろ紙から成る担体である検出器。 １５．気体中の二酸化炭素の定量的測定のための装置において、請求項３の検出 器を有し、該検出器が壁部により形成された囲い内に装着され、上記囲いには上 記壁部の一つに透明な窓を有し、さらに入口と出口を有し、上記検出器は上記透 明な窓を通して見ることができるように配置されている装置。 １６．請求項１５記載の装置において、さらに上記検出器を収容した上記囲いを 包む気密手段であって、装置の使用の直前に開かれるよう形成されたものを有す る検出器。 １７．請求項１６記載の装置において、上記気密手段は気体不透過性金属箔で形 成された封筒である検出器。 １８．請求項１５記載の装置において、上記囲いは透明なプラスチックの円筒状 体から成り、該円筒状体は主円筒体を有し、その入口および出口は上記主円筒体 よりも小さい直径を有し、上記窓は上記壁部の一つによっ形成されている装置。 １９．請求項１８記載の装置において、上記透明なプラスチックは鮮明な透明な アクリル系重合体である装置。 ２０．請求項１８記載の装置において、上記円筒状体の内面に■防止表面活性剤 が塗布されている検出器。 ２１．請求項１８記載の装置において、上記囲いはさらに上記入口を有する円筒 状のコネクタを含む装置。 ２２．請求項１８記載の装置において、上記親水性フィルタが装置の近位末端に 設けられている装置。 ２３．請求項２２記載の装置において、上記親水性フィルタはグリセロール又は プロピレングリコールを含浸させた吸水性材料を有する装置。 ２４．請求項２２記載の装置において、上記親水性フィルタは多孔質親水性薄膜 を含む装置。 ２５．請求項３記載の検出器において、上記指示体の表面に二酸化炭素透過性材 料の■水性フィルムが塗布されている検出器。 ２６．請求項２５記載の検出器において、上記二酸化炭素透過性材料はシリコー ン又はフルオロカーボンである検出器。 ２７．請求項３記載の検出器において、上記指示体は耐水性、透明の二酸化炭素 透過柱ポリマーフィルムで包まれまたはラミネートされている検出器。 ２８．請求項２７記載の検出器において、上記フィルムは酪酸セルロース又は線 形の低密度ポリエチレンで形成されている検出器。 ２９．気体中の二酸化炭素の濃度の定量的測定の方法において、一又は二以上の 指示体を有し、該指示体は表面が上記気体に晒される担体を有し、上記表面には 所定の感度を有する発色性指示要素が含浸され、該感度は、単一の指示体の場合 は二酸化炭素濃度に対応した一連の迅速な視覚的色変化を生じさせ、複数の指示 体の場合には、所与の濃度の二酸化炭素に晒されたとき迅速な視覚的色変化を生 じさせ、上記複数の指示体は列をなすように配置され、該列の各指示体の指示要 素の上記所定の感度は、増分ずつ漸次異なり、これによって各先行する指示体の 指示要素の色変化とは異なる色変化を生じさせる検出器の上記指示体の表面に上 記気体を接触させ、これにより上記一連の視覚的色変化又は上記異なる色変化を 予め基準化された色比較チャートの色と比較し、気体中の二酸化炭素の濃度又は 濃度の変化の漸次的定量的測定を行なう方法。