JPH05203577A

JPH05203577A - サンプル中の二酸化炭素の検出方法およびその装置

Info

Publication number: JPH05203577A
Application number: JP4229831A
Authority: JP
Inventors: Romano Morlotti; ロマーノ・モルロッティ
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1991-09-12
Filing date: 1992-08-28
Publication date: 1993-08-10
Also published as: EP0531694A3; EP0531694A2; ITMI912412A1; IT1251307B; ITMI912412A0

Abstract

(57)【要約】【目的】ｐＨレベルを測定せずにサンプル中の正確な
二酸化炭素値を直接に与える方法を提供する。【構成】ａ）サンプルと接触させた二酸化炭素消光性
のフォトルミネセンス発光体に所定の波長域の放射線を
照射して、放射線エネルギーを発光体に貯蔵させ、ｂ）
フォトルミネセンス発光体を赤外線により刺激して貯蔵
エネルギーをフォトルミネセンスとして放出させ、ｃ）
フォトルミネセンスの強度を検出手段で検出または測定
し、ｄ）測定強度を、一定の参照二酸化炭素圧値で予め
測定したフォトルミネセンスの強度で補正する工程から
なり、フォトルミネセンス発光体がアニオン空孔を有す
るユーロピウム活性酸化マグネシウムであることを特徴
とするサンプル中の二酸化炭素の検出方法または該二酸
化炭素の濃度の測定方法およびその装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はサンプル中の二酸化炭素
の検出方法または該二酸化炭素の濃度の測定方法および
その装置に関する。本発明は、さらに詳しくは、フォト
ルミネセンス発光体を刺激することにより、血液中の二
酸化炭素を検出する方法または該二酸化炭素の濃度を測
定する方法およびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】多くの場合、ガス状化合物がサンプル中
に存在するかをどうかを知ること、およびその濃度を測
定することは有用である。医療分野が、このような情報
が非常に有用となる最も重要な分野である。事実、血液
のガス分析は、手術後または手術中に多くの患者に対し
て実施されている。血液分析において興味ある３つのパ
ラメーターは酸素分圧（pＯ₂）、二酸化炭素分圧（pＣ
Ｏ₂）および水素イオン活量の逆対数（pＨ）である。

【０００３】この種の情報が適用できる他の分野は、ガ
ス容器が包含される工業プロセス、例えば、油収容槽、
幾つかの化学反応が生じる容器、食品の発酵プロセス等
が挙げられる。

【０００４】他の分野への適用も考えられる。例えば、
坑道を採掘する場合または地下で作業する場合に酸素ま
たは二酸化炭素ガスの存在を知ることは有用である。そ
れにより、このような環境条件下で長時間にわたって労
働しなければならない人々の安全性が改善される。

【０００５】医療分野では、発光（luminescent）芳香
族分子が血液サンプル中の酸素または二酸化炭素の存在
を検出するのに有用であることが判明している。これら
の分子は液体媒体、例えば、血液と直接に接触しない
が、酸素分子に対して透過性でありかつ水分子に対して
不透過性であるポリマー膜によって分離される。このよ
うにして、発光分子界面でのpＯ₂およびpＣＯ₂は、それ
ぞれ、血液中の酸素および二酸化炭素の濃度に比例す
る。このため、pＯ₂またはpＣＯ₂変化を検出するセンサ
ーの適合性は、血液と平衡状態にある気体雰囲気シュミ
レーティングにおいて別々に評価できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一般に、サンプル、例
えば、血液中での二酸化炭素の存在の検出は、二酸化炭
素含有溶液中の水素イオン濃度変化を検出するｐＨ感受
性染料を有し、質量作用法則に従って血液中に存在する
二酸化炭素のレベルの関数として変化する光ファイバー
・フォトルミネセンスセンサーにより行われる［ゲーリ
ッヒら（Gehrichet.al）ら、ＩＥＥＥ・トランスケーシ
ョン・オン・バイオメディカル・エンジニアリング（IE
EE Trans. on Biomedical Engineering）、Ｖol.ＢＭＥ
−３３、Ｎo.２、１１７〜１３２頁、１９８６年２月参
照］。このように、二酸化炭素の検出は直接測定され
ず、サンプル中のpＨのレベルの結果として示される。
この種の測定システムは幾つかの誤りを生じ、得られた
データはしばしば非常に不正確である。pＨレベルを測
定せずにサンプル中の二酸化炭素値を直接に与える方法
を得ることが有用である。

【０００７】サンプル中の二酸化炭素濃度をモニターす
る他の方法は、固体電気化学セルを用いて、あるいはカ
ルシウムイオン交換Ａタイプゼオライトおよびヒドロキ
シアパタイトの炭素化に基ずく熱量測定セルを用いて、
あるいはＣＯ₂の電気化学的還元に関係する電気抵抗変
化を用いて、あるいはＢaＴiＯ₃とＰbＯ、ＣuＯ、ＮiＯ
等の酸化物の混合物からなる酸化物コンデンサーを用い
て行われる［イシハラら（Ishihara et.al.）、ジャー
ナル・オブ・エレクトロケミカル・ソサイエティー（Jo
urnal of Electroch. Soc.）、Ｖol.１３８−１、１７
３、１９９１年参照］。

【０００８】二酸化炭素をモニターするこれら全ての方
法は感度および長期間の安定性に関しては満足するもの
ではない。このような方法はしばしば高温の作業条件が
要求される。

【０００９】

【課題を解決するための手段】有用なフォトルミネセン
ス発光体（photoluminescence phosphor）は、サンプル
中の二酸化炭素の検出方法または該二酸化炭素の濃度の
測定方法に記載されている。該方法はａ）サンプルと接
触させた二酸化炭素消光性（carobon dioxide─quencha
ble）のフォトルミネセンス発光体に所定の波長域の放
射線を照射して、エネルギー放射を発光体に貯蔵させ、
ｂ）フォトルミネセンス発光体を赤外線により刺激して
貯蔵エネルギーをフォトルミネセンスとして放出させ、
ｃ）フォトルミネセンスの強度を検出手段で検出または
測定し、ｄ）測定強度を、一定の参照二酸化炭素圧値で
予め測定したフォトルミネセンスの強度で補正する工程
から構成される。最も有用なフォトルミネセンス発光体
はアニオン空孔を有するユーロピウム活性酸化マグネシ
ウムである。

【００１０】本発明はａ）サンプルと接触させた二酸化
炭素消光性のフォトルミネセンス発光体に所定の波長域
の放射線を照射して、エネルギー放射を発光体に貯蔵さ
せ、ｂ）フォトルミネセンス発光体を赤外線により刺激
して貯蔵エネルギーをフォトルミネセンスとして放出さ
せ、ｃ）フォトルミネセンスの強度を検出手段で検出ま
たは測定し、ｄ）測定強度を、一定の参照二酸化炭素圧
値で予め測定したフォトルミネセンスの強度で補正する
工程からなり、フォトルミネセンス発光体がアニオン空
孔を有するユーロピウム活性酸化マグネシウムであるこ
とを特徴とするサンプル中の二酸化炭素の検出方法また
は該二酸化炭素の濃度の測定方法に関する。好ましく
は、本発明はサンプルが血液である前記方法に関する。

【００１１】好ましくは、二酸化炭素消光性フォトルミ
ネセンス発光体は、ＭgＯ１モルに対して０.０１〜０.
５ｇ原子の範囲のＥｕ濃度を有するＭgＯ：Ｅu³⁺であ
る。さらに好ましくは、二酸化炭素消光性フォトルミネ
センス発光体は、ＭgＯ１モルに対して０.１〜０.３ｇ
原子の範囲のＥｕ濃度を有するＭgＯ：Ｅu³⁺である。

【００１２】他の実施態様において、本発明はａ）所定
の波長域を有する放射線源と、ｂ）放射線源により照射
されてエネルギー放射線を貯蔵する二酸化炭素消光性の
フォトルミネセンス発光体と、ｃ）フォトルミネセンス
発光体を刺激して貯蔵エネルギーをフォトルミネセンス
として放出する刺激性赤外線と、ｄ）フォトルミネセン
スを濾光する濾光手段と、ｅ）濾光されたフォトルミネ
センスを検出しかつその強度を測定する検出手段とから
なり、フォトルミネセンス発光体がアニオン空孔を有す
るユーロピウム活性酸化マグネシウムであることを特徴
とするサンプル中の二酸化炭素の検出装置または該二酸
化炭素の濃度の測定装置に関する。図１は本発明で用い
る装置を示す。

【００１３】二酸化炭素消光性フォトルミネセンス発光
体（１）はセル（３）内に包囲されている。それ自身か
らのエネルギーを発光体に貯蔵させる照射放射線と、発
光体にフォトルミネセンス放射線を放出させる刺激性放
射線と、フォトルミネセンス放射線自体は少なくともセ
ル壁のセグメントを自由に通過できる。このように、二
酸化炭素消光性および刺激性分子界面でのpＣＯ₂は血液
中の二酸化炭素の濃度に比例する。そのため、フォトル
ミネセンスセンサーのpＣＯ₂変化を検出する適合性は、
血液と平衡状態にある気体雰囲気シュミレーティングに
おいて別々に評価できる。

【００１４】好ましくは、前記フォトルミネセンス発光
体を照射する所定の波長の放射線は２５０〜３７０nmで
ある。好ましくは、放射線は２５４nmの波長を有する紫
外線である。この放射線の波長は、例えば、照射される
物質から１５cm離れた場所に配置する場合にその強度が
２５０マイクロワット／cm²である２２０ボルト、５０
ヘルツ、４ワットの水銀ランプ「プロラボ（Prolab
o）」（１１）の放射に相当する。一般に、照射放射線
は５０〜５０００マイクロワット／cm²の強度を有す
る。

【００１５】また、フォトルミネセンス発光体は、前述
のものより長い波長を有する放射線によって励起し得
る。事実、センサーを励起するため、３６０nmの波長を
有する紫外線源または４００〜５００nmの範囲の可視光
線を用いることができる。可視励起に適した放射線源は
レーザー、ＬＥＤｓおよびランプである。例えば、１２
ボルト、１１００ワットの石英−ヨウ素ランプを用いる
ことができる。放射線源を用いる場合、例えば、それぞ
れ３８０〜４３０nm、４７０〜５２０nmの波長を有する
照射用のメリス・グリオット（Mellis Griot）０３ＦＩ
Ｖ０２６および０３ＦＩＶ０３８タイプの好適な干渉光
ファイバー（５）を用いてもよい。

【００１６】二酸化炭素消光性フォトルミネセンス発光
体を刺激する放射線（１３）は赤外線である。好ましく
は、それは７００〜１０５０nmの範囲である。

【００１７】所定の波長域の放射線を照射してエネルギ
ー放射を貯蔵した後に刺激性赤外線により刺激された二
酸化炭素消光性フォトルミネセンス発光体は６００〜７
００nm、好ましくは６００〜６５０nmの範囲のフォトル
ミネセンスを放出する。

【００１８】二酸化炭素消光性フォトルミネセンス発光
体により放出されたフォトルミネセンス光は濾光手段
（５）を通過する。このような濾光手段は照射放射線お
よび刺激性放射線をカットし、それにより、放出された
フォトルミネセンス放射線だけが検出手段（６）に到達
する。本発明によれば、メリス・グリオット０３ＦＩＢ
−０１２フィルタータイプの５９５〜６５０nmの範囲の
透過率を有し、二酸化炭素消光性フォトルミネセンス発
光体と検出手段の間に配置された濾光手段を用いること
が有用である。

【００１９】濾光された放出フォトルミネセンス放射線
は、格子モノクロメーター［例えば、グレート・オリエ
ル（Great Oriel）タイプ］、光電子増倍管（６）［例
えば、ソーン・エミ（Thorn Emi）９６５８ＲＡタイ
プ］等の検出手段により検出される。データは、データ
６００アナライザー、モデル６２０データ・プレシジョ
ン（８）によって作成され、プリントユニット（９）に
よりプリントされる。

【００２０】本発明のフォトルミネセンス物質は、酸化
マグネシウムおよび酸化ユーロピウムを希硝酸に溶解す
ることにより調製される。赤色の二酸化窒素が完全に放
出するまで溶液を空気中で蒸発・乾燥させる。次に、生
成物を空気中、アルミナ坩堝内で焼成する。得られた固
溶体を、おだやかな還元雰囲気中、例えば、混合物Ｎ₂
＋Ｈ₂（５％Ｈ₂）を用いる、あるいはアルミナカバーで
覆われた反応坩堝と第２層の間にカーボンを投入するす
ることにより二次焼成する。冷却後、生成物をエチルア
ルコールの存在中で篩別し、乾燥する。生成物は白色の
結晶粉末の外観を有し、それを中真空の容器中で保存す
る。

【００２１】酸素リッチの雰囲気ではなく、減圧雰囲気
下で調製を行うことにより、酸化マグネシウム発光体を
二酸化炭素吸着を行うのに適したフォトルミネセンス発
光体とすることができる。刺激性紫外線により刺激を加
えると放出するエネルギーを発光体に貯蔵させる所定の
波長を有する放射線を照射すると、酸化マグネシウムは
フォトルミネセンス放射線を放出する。この特性は前述
の調製方法により得られた酸化マグネシウム発光体のバ
ルク中または表面上にアニオン空孔が形成された結果得
られる。アニオン空孔は酸化マグネシウム発光体の構造
中の原子欠陥を表し、それらは酸化マグネシウムの伝導
帯と価電子帯の間の中間エネルギー準位に位置する酸素
空孔である［ローゼンブラット・ジー・エイチら（Rose
nblattG.H,et.al.）、フィジカル・レビュー（Physical
Review）Ｂ、Ｖol.３９、Ｎo.１４、１０３０９〜１０
３１８頁参照］。アニオン空孔は前述の調製方法とは異
なった他の技術を用いて得ることもできる。例えば、ア
ニオン空孔は、できれば真空中で、電離放射線（例え
ば、γ線、Ｘ線、紫外線等）を酸化物に照射することに
より、あるいはアルカリ金属または過剰の金属マグネシ
ウムで酸化物をドーピングすることにより得ることがで
きる。

【００２２】アニオン空孔を示さない本発明の前述のも
のとは異なる他の酸化マグネシウム化合物は、空孔が主
表面二酸化炭素吸着点を構成しないため本発明の目的に
は有用でない。

【００２３】測定は、図１に示すように、セル（３）内
で行う。標準の実験操作手順はセルを室温で約２０時間
真空にすることを含む（センサーの予備調整）。それに
より、セル内の湿度を最小量にすることができる。真空
にした後、クリーンな標準圧の雰囲気を得るため、セル
内に乾燥Ｎ₂を導入する。二酸化炭素消光性フォトルミ
ネセンス発光体により放出された放射線の強度の第１の
測定は、制御された組成を有する混合物ＣＯ₂＋Ｎ₂を用
いて、１５Ｔorrの標準pＣＯ₂で行う。連続した高い二
酸化炭素分圧値で一定の低流束のガスを導入し、二酸化
炭素消光性発光体により放出された放射線の相対強度を
一定時間毎に測定することにより、セル内に存在する一
定量の二酸化炭素に対するある範囲の範囲が提供され
る。二酸化炭素ガスの存在中に測定された放出フォトル
ミネセンス放射線の強度は、サンプル中に存在する二酸
化炭素ガスの濃度と反比例し、測定強度が高い程、二酸
化炭素の濃度は低い。事実、発光体を紫外線にさらす
と、電子がフォトルミネセンス発光体中に存在する酸素
欠陥によって捕獲されるまで移動する電子孔対が形成さ
れ、セル内に少量の二酸化炭素が存在する状態では、赤
外刺激は酸素欠陥により捕獲された電子を放出し、電子
孔対の再結合を可能にする。このように、フォトルミネ
センス発光体はフォトルミネセンス放射線を放出する。
一方、セル内の二酸化炭素の量が十分に多い場合、二酸
化炭素消光性フォトルミネセンス発光体の粒子表面上で
二酸化炭素が吸着する。この二酸化炭素吸着は、赤外線
により刺激された場合には可能ではない電子の一部をト
ラップして孔と再結合し、その場合、フォトルミネセン
ス放射線の部分的な放出しか認められない。最後に、セ
ル内に大量の二酸化炭素が存在する場合、全ての電子は
二酸化炭素吸着によってトラップされ、この場合、二酸
化炭素消光性フォトルミネセンス発光体により放出され
るフォトルミネセンス放射線はほとんどない。

【００２４】サンプル、例えば、血液中に存在する二酸
化炭素の量を測定するため、所定の波長を有する放射線
を照射し、続いて赤外線で刺激すると、本発明の二酸化
炭素消光性フォトルミネセンス発光体により放出された
フォトルミネセンス放射線の測定強度を、予め測定され
た参照強度で補正する。

【００２５】フォトルミネセンスセンサーは、前述の調
製方法にしたがって調製された発光化合物とバインダー
からなる被覆により構成される。バインダーとしては、
通常、層の形成に用いられるもの、例えば、有機ポリマ
ーバインダー（例えば、ポリビニルブチラール、ポリ酢
酸ビニル、ニトロセルロース、エチルセルロース、塩化
ビニリデン等）、塩化ビニルコポリマー、アクリル酸ポ
リマー（例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリブチ
ルメタクリレート等）、塩化ビニル−酢酸ビニルコポリ
マー、ポリウレタン、酢酸セルロース−ブチレート等が
挙げられる。

【００２６】一般に、バインダーは、フォトルミネセン
ス物質１重量部に対して０.０１〜１重量部の範囲で用
いられる。しかし、得られたセンサーの感度に関して
は、バインダー量は少ないほうが好ましく、例えば、発
光物質１重量部に対して０.０５〜０.５重量部である。
また、バインダーは、使用時に接触する液体に溶解しな
いのが好ましい。

【００２７】発光センサーは、バインダーを使用せず
に、前述の調製方法にしたがって調製されたフォトルミ
ネセンス発光体の被覆により構成される。スプレー熱分
解、化学的蒸着、スパッタリング、反応蒸着、粉末焼
結、エピタクシー、電気化学的蒸着等のよく知られた技
術により調製された薄いバイダーを有しない層は、発光
センサーを得るのに特に適している。この技術は表面−
バルク比が大きい場合に適している。これは層の厚さを
減少するまたは表面のポロシティーを増大することによ
り実施できる。このような技術は表面積の小さいフォト
ルミネセンスセンサーを製造するのに特に有利である。

【００２８】フォトルミネセンス層（１）は、１０ミク
ロン〜１mmの厚さを有する被覆層として、円筒状鋼製支
持体の頂部で組立てられる。有機バインダーを用いる場
合、被覆直後に鋼製支持体を炉に入れ、溶媒を急速に除
去しかつポロシティーを得る。冷却後、できればおだや
かな減圧下、センサーを乾燥雰囲気中で貯蔵する。

【００２９】

【実施例】つぎに、実施例を挙げて本発明をさらに詳し
く説明する。実施例１１モルのＭgＯに対して０.１５ｇ原子濃度のＥuを有す
るＭgＯ：Ｅu³⁺の調製４.９９３６ｇの９９％ＭgＯおよび０.０２１８ｇの９
９.９９％Ｅu₂Ｏ₃を１５０cm³のＨＮＯ₃（６５％）に溶
解した。赤色の二酸化窒素が完全に放出するまで溶液を
空気中１００℃で蒸発・乾燥させた。次に、生成物を空
気中、１００℃のアルミナ坩堝内で２時間焼成した。得
られたＭgＯ中Ｅu₂Ｏ₃の固溶体を、前記と同じ方法で、
アルミナカバーにより覆われた反応坩堝と第２層の間に
カーボンを入れることにより得たおだやかな還元雰囲気
中、１０００℃で１時間二次焼成した。冷却後、エチル
アルコールの存在中、３０メッシュのナイロン網を用い
て生成物を篩別し、１００℃で乾燥させた。生成物は白
色結晶性粉末の外観を呈し、中真空の容器内で貯蔵し
た。

【００３０】実施例２pＣＯ₂変化に反応するフォトルミネセンス強度の測定フォトルミネセンスセンサーは、実施例１で調製したフ
ォトルミネセンス化合物およびポリマー有機バインダー
（化合物：バインダー＝３：１）からなる被覆を有す
る。図１に示すように、１００ミクロンの厚さを有する
被覆層として、発光体センサー（１）を円筒状の鋼製支
持体の上で組み立てた。被覆直後、鋼製支持体を１３０
℃の炉内に置き、３０分間保持して溶媒を急速除去し、
ポロシティーを得た。

【００３１】図１に示すセル（３）中で測定を行った。
標準の実験操作手順として、セル（３）を室温で約２０
時間真空排気した（センサーの予備調整）。真空排気し
た後、常圧で清浄な雰囲気とするため、セル内に乾燥Ｎ
₂を導入した。フォトルミネセンス強度の第１の測定は
１５Ｔorrの参照pＣＯ₂で行うことができた。また、Ｎ₂
＋ＣＯ₂ガス混合物（１２）を用いて、種々のpＣＯ₂で
の強度値を測定した。光電子倍増管（６）を用いて種々
のpＣＯ₂レベル（ｍＶ）で測定したフォトルミネセンス
の強度値を表１に示す。実際の強度値が、用いる実験ア
センブリ、励起出力源、光学アクセサリ等に影響される
ことに注目すべきである。

【００３２】Ｏリングにより、センサー支持ベースとセ
ルの外部構造の十分に密着した界面が保証される。反対
側では、エポキシ樹脂で外部の鋼構造に固定された石英
製カップ（２）により、刺激性赤外線および興味ある完
全スペクトル域（２５０〜１０００nm）で刺激する際の
放出された放射線の光学透過を保証する。

【００３３】２５４nmの波長を有する通常の水銀ランプ
（１１）を照射源として用いた。照射される物質から１
５cm離れた所に置くと、その強度が２５０ミリワット／
cm²である２２０ボルト、５０ヘルツ、４ワットの水銀
ランプ「プロラボ」である。図１に示すように、タイム
セレクター（７）によって駆動される電子シャッター
（４）は、石英カバーを介して励起照射源（１１）をセ
ンサー（１）に光学的に連結できる。

【００３４】二酸化炭素消光性のフォトルミネセンス発
光体は励起照射に相当するエネルギー照射を貯蔵した。
次に、発光体は、標準の石英−イオジンランプの発光に
相当する７５０nmの波長を有する刺激性赤外線（１３）
により刺激を受ける。電子シャッターによって変調され
た放射光束は石英ヘッド上に０.０７ミリワット／cm²で
入射した。

【００３５】赤外線刺激時、ＭgＯ：Ｅu³⁺発光体は、６
１５nmでピークを有する赤色近傍の赤外域でフォトルミ
ネセンス発光を有する。放出された放射線は、５４５〜
６４０nmの範囲で約６０％の透過窓を有する光学干渉フ
ィルター、メレス・グリオット（Melles Griot）０３Ｆ
ＩＢ−０１２（５）を通過する。フィルター（５）はセ
ル（３）と光電子倍増管、ソーン（Thorn）ＥＭＩ、タ
イプ９６５８ＲＡ（６）の間に配置された。光電子倍増
管（６）を通した、刺激された発光体（１）により放出
したフォトルミネセンスは、刺激開始の１秒後にデータ
６０００アナライザー、タイプ９６５８ＲＡ（８）によ
り読み取った。その直後に、電子シャッター（４）を閉
じた。この方法は、カラーセンサーの形成および表面吸
着位置の完全支配による飽和作用によるセンサーの損傷
を最小限にする。

【００３６】データ（Data）６０００アナライザー（An
alizer）上で視覚的表示されかつヒーレット・パッカー
ド・プロッター（Hewlett Packard Plotter）（９）に
より記録される、光電子倍増管（６）に連結された格子
モノクロメーター（グレート・オリエール７２７１）を
用いて発光スペクトルを得た。

【００３７】

【表１】ＣＯ₂圧フォトルミネセンス相対強度（nm） (Ｔorr) 470 700 800 900 1000 1100 15 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 80 1.05 1.00 0.90 0.68 0.82 1.34 150 1.13 1.00 0.70 0.45 0.52 1.70

【００３８】表１では、４７０〜１１００nmの波長を有
する放射線で発光体を刺激した時に前記方法によって測
定されたpＣＯ₂１５、８０および１５０Ｔorrでのフォ
トルミネセンス強度を示す。pＣＯ₂が１５Ｔorrである
場合の信号強度を参照値１.００として用いた。データ
は測定したpＣＯ₂での信号強度と参照値の比とした。

【００３９】二酸化炭素圧を変えることにより、さらに
詳細は範囲のフォトルミネセンス強度値を得ることがで
きる。一旦、詳細な値が得られると、血液中の二酸化炭
素圧力を求めるのは容易である。事実、血液サンプルの
存在中でフォトルミネセンス強度を測定し、それを予め
測定したフォトルミネセンス強度の表に示すデータと比
較するには十分である。かくして、二酸化炭素の量は即
時に得られる。

【００４０】表１のデータから明らかなように、７００
nmの波長を有する放射線で発光体を刺激することによ
り、pＣＯ₂８０および１５０Ｔorrで測定された強度値
は、pＣＯ₂１５Ｔorrでの参照値に等しい。これは、７
００nmで刺激する場合、本発明で使用する発光体は血液
中の二酸化炭素圧の濃度を検出するのに有用でないこと
を示す。

【００４１】一方、８００、９００、１０００の波長を
有する放射線で発光体を刺激する場合、表１に示すデー
タは血液中の二酸化炭素分圧を検出できる可能性があ
る。

【００４２】また、それぞれ４７０および１１００nmの
非常に低いまたは高い波長の放射線で刺激する場合、測
定強度は高いpＣＯ₂レベルで減少するというよりは増大
すると考えられ、逆の傾向が見られる。これは、本発明
の発光体が該波長値で刺激されるとpＣＯ₂を検出するの
に有用でないことを示す。

【図面の簡単な説明】

【図１】刺激発光体のフォトルミネセンスの測定装置
を示す。

【符号の説明】

１：フォトルミネセント発光体、２：石英カバー、３：
セル、５：瀘光手段、６：光電子倍増管、８：アナライ
ザー、９：プリントユニット、１１：水銀ランプ１３：
赤外線。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ａ）サンプルと接触させた二酸化炭素消
光性のフォトルミネセンス発光体に所定の波長域の放射
線を照射して、エネルギー放射を発光体に貯蔵させ、
ｂ）フォトルミネセンス発光体を赤外線により刺激して
貯蔵エネルギーをフォトルミネセンスとして放出させ、
ｃ）フォトルミネセンスの強度を検出手段で検出または
測定し、ｄ）測定強度を、一定の参照二酸化炭素圧値で
予め測定したフォトルミネセンスの強度で補正する工程
からなり、フォトルミネセンス発光体がアニオン空孔を
有するユーロピウム活性酸化マグネシウムであることを
特徴とするサンプル中の二酸化炭素の検出方法または該
二酸化炭素の濃度の測定方法。
【請求項２】サンプルが血液である請求項１記載の方
法。
【請求項３】フォトルミネセンス発光体がＭgＯ：ｘ
Ｅu³⁺であり、ｘがＭgＯ１モルに対して０.０１〜０.５
ｇ原子の範囲である請求項１記載の方法。
【請求項４】フォトルミネセンス発光体がＭgＯ：ｘ
Ｅu³⁺であり、ｘがＭgＯ１モルに対して０.１〜０.３ｇ
原子の範囲である請求項１記載の方法。
【請求項５】フォトルミネセンス発光体に照射する所
定の波長の放射線が２５０〜３７０nmの範囲である請求
項１記載の方法。
【請求項６】フォトルミネセンス発光体を刺激する赤
外線が７００〜１０５０nmの範囲である請求項１記載の
方法。
【請求項７】ａ）所定の波長域を有する放射線源と、
ｂ）放射線源により照射されてエネルギー放射を貯蔵す
る二酸化炭素消光性のフォトルミネセンス発光体と、
ｃ）フォトルミネセンス発光体を刺激して貯蔵エネルギ
ーをフォトルミネセンスとして放出する刺激性赤外線
と、ｄ）フォトルミネセンスを濾光する濾光手段と、
ｅ）濾光されたフォトルミネセンスを検出しかつその強
度を測定する検出手段とからなり、フォトルミネセンス
発光体がアニオン空孔を有するユーロピウム活性酸化マ
グネシウムであることを特徴とするサンプル中の二酸化
炭素の検出装置または該二酸化炭素の濃度の測定装置。