JPH06130029A - ガスセンサ - Google Patents
ガスセンサInfo
- Publication number
- JPH06130029A JPH06130029A JP4282810A JP28281092A JPH06130029A JP H06130029 A JPH06130029 A JP H06130029A JP 4282810 A JP4282810 A JP 4282810A JP 28281092 A JP28281092 A JP 28281092A JP H06130029 A JPH06130029 A JP H06130029A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- electrolytic solution
- sensor
- concentration
- temperature
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- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 他の成分の影響を受けず、安定した測定結果
を得ることができ、測定時間が短時間で済むガスセンサ
を提供すること。 【構成】 電解液２を収容する測定セル１と、この測定
セル１内に配置されたイオンセンサ３と、電解液２中に
サンプルガスを導く導管９とから成る。
を得ることができ、測定時間が短時間で済むガスセンサ
を提供すること。 【構成】 電解液２を収容する測定セル１と、この測定
セル１内に配置されたイオンセンサ３と、電解液２中に
サンプルガスを導く導管９とから成る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はガスの濃度を検出するガ
スセンサに係り、特に呼気ガス中の所定成分の濃度を検
出するガスセンサに関するものである。
スセンサに係り、特に呼気ガス中の所定成分の濃度を検
出するガスセンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】医療分野において呼吸ガス中のＣＯ2 濃
度を測定することは呼吸によるＣＯ2排泄能が効率良く
働いているかを知る手がかりとして非常に重要である。
特に重症患者や回復室の患者においては連続的なＣＯ2
ガス濃度のモニタリングが人工呼吸器における呼吸回路
の外れや食道挿管、無呼吸、ＣＯ2 排泄機能の低下など
の緊急事態の発見に役立っている。
度を測定することは呼吸によるＣＯ2排泄能が効率良く
働いているかを知る手がかりとして非常に重要である。
特に重症患者や回復室の患者においては連続的なＣＯ2
ガス濃度のモニタリングが人工呼吸器における呼吸回路
の外れや食道挿管、無呼吸、ＣＯ2 排泄機能の低下など
の緊急事態の発見に役立っている。
【０００３】例えば呼気ガス中のＣＯ2 濃度を検出する
センサとして一般にはＣＯ2 の赤外線吸収度を利用した
赤外線式センサが主流である。これは赤外線を放射する
光源とその吸収度を出力する受光素子より構成される。
センサとして一般にはＣＯ2 の赤外線吸収度を利用した
赤外線式センサが主流である。これは赤外線を放射する
光源とその吸収度を出力する受光素子より構成される。
【０００４】しかしこの種センサは呼気ガス中の他の成
分であるＣＯ、Ｎ2 Ｏ、Ｈ2 Ｏ、Ｏ2 等の影響を受け、
正確なＣＯ2 濃度を検出できない。特にＣＯ、Ｎ2 Ｏ、
Ｈ2 ＯはＣＯ2 と赤外線吸収帯が重なるのでその影響は
顕著である。
分であるＣＯ、Ｎ2 Ｏ、Ｈ2 Ｏ、Ｏ2 等の影響を受け、
正確なＣＯ2 濃度を検出できない。特にＣＯ、Ｎ2 Ｏ、
Ｈ2 ＯはＣＯ2 と赤外線吸収帯が重なるのでその影響は
顕著である。
【０００５】一方、イオン感応性電界効果トランジスタ
と比較電極を、ガスを吸収することによりイオン濃度が
変化するガス吸収液を包含した多孔性中空糸の中空部に
挿入した状態にして被覆し、更にガス透過膜でこれらを
被覆して成るガスセンサがある（特開昭６１−１４４５
６２号（特願昭５９−２６８０９５号））。
と比較電極を、ガスを吸収することによりイオン濃度が
変化するガス吸収液を包含した多孔性中空糸の中空部に
挿入した状態にして被覆し、更にガス透過膜でこれらを
被覆して成るガスセンサがある（特開昭６１−１４４５
６２号（特願昭５９−２６８０９５号））。
【０００６】しかしこのセンサは体液中等に溶存するガ
スを測定することを目的としたもので、呼気ガスの成分
測定など気体中に置いて用いるとガス吸収液の乾燥など
によりその測定結果は不安定であり、また応答速度も遅
いため呼気ガスモニタ用としては適していない。
スを測定することを目的としたもので、呼気ガスの成分
測定など気体中に置いて用いるとガス吸収液の乾燥など
によりその測定結果は不安定であり、また応答速度も遅
いため呼気ガスモニタ用としては適していない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このように従来のガス
センサは、呼気ガスの所定成分の測定に用いた場合、他
の成分の影響を受けたり、安定した測定結果を得ること
ができず、また応答に長時間を要するという欠点があっ
た。
センサは、呼気ガスの所定成分の測定に用いた場合、他
の成分の影響を受けたり、安定した測定結果を得ること
ができず、また応答に長時間を要するという欠点があっ
た。
【０００８】本発明の目的は、ガスの所定成分の濃度測
定に用いた場合、他の成分の影響を受けず、安定した測
定結果を得ることができ、応答時間が短時間で済むガス
センサを提供することである。
定に用いた場合、他の成分の影響を受けず、安定した測
定結果を得ることができ、応答時間が短時間で済むガス
センサを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明では、電解液を収
容する電解液収容部と、この電解液収容部内に配置され
前記電解液の水素イオン濃度を検出するイオンセンサ
と、前記電解液収容部内に一端が設けられ外部からサン
プルガスを前記電解液収容部に収容された電解液中に導
くガス通路部とを具備する構成となっている。
容する電解液収容部と、この電解液収容部内に配置され
前記電解液の水素イオン濃度を検出するイオンセンサ
と、前記電解液収容部内に一端が設けられ外部からサン
プルガスを前記電解液収容部に収容された電解液中に導
くガス通路部とを具備する構成となっている。
【００１０】
【作用】所定種のガスが溶解するとその溶解したガスの
量に応じて水素イオン濃度が変化する電解液を電解液収
容部に収容する。次にガス通路部の他端からサンプルガ
スを供給し、電解液中にそのガスを注入して溶解させ
る、電解液中の水素イオン濃度は溶解した前記所定種の
ガスの濃度に応じて変化する。イオンセンサは電解液中
の水素イオン濃度を検出する。
量に応じて水素イオン濃度が変化する電解液を電解液収
容部に収容する。次にガス通路部の他端からサンプルガ
スを供給し、電解液中にそのガスを注入して溶解させ
る、電解液中の水素イオン濃度は溶解した前記所定種の
ガスの濃度に応じて変化する。イオンセンサは電解液中
の水素イオン濃度を検出する。
【００１１】
【実施例】図１に本発明の一実施例を示す。図中、測定
セル１はＣＯ2 ガスの溶解によって水素イオン濃度が変
化する電解液２を収容した容器である。測定セル１内に
はイオンセンサ３が配置されている。イオンセンサ３は
ゲート絶縁型のイオン感応電界効果トランジスタ（以下
ＩＳＦＥＴと称す）４と、比較電極５から成る。ＩＳＦ
ＥＴ４のドレイン・ソース間には一定電圧ＶD が与えら
れている。ＩＳＦＥＴ４のソース端子の電圧ＶS は温度
補償回路８の一方の入力端子に至るようにされている。
ＩＳＦＥＴ４のゲート部は電解液２に浸漬されている。
比較電極５も電解液２に浸漬される位置に設けられてい
る。ＩＳＦＥＴ４のソース端子には更にダイオード６が
接続されており、定電流回路７によりダイオード６およ
びソース、ドレイン間に一定の電流が流れるようにされ
ている。ダイオード６は温度素子として用いられ電解液
２に浸漬される位置に設けられている。ダイオード６の
外周の温度変化はそのカソード端子の電圧Ｄt にあらわ
れる。この電圧Ｄt は温度補償回路８の他方の入力端子
に至るようにされている。温度補償回路８は、電圧Ｄt
に基づいてソース電圧ＶS の温度補償を行なって電圧Ｖ
SCを出力する回路である。電圧ＶS は電解液２の水素イ
オン濃度に応じた値であるが、その水素イオン濃度は電
解液２中のガスのＣＯ2 の溶存濃度に応じた値であり、
そのＣＯ2溶解度は温度に感応して変化する。また、セ
ンサのＰＨ感度にも温度依存性があるのでこのような温
度補償回路８が設けられている。比較電極５は、リード
線を介して接地されている。導管９はその一端からＣＯ
2 ガスを電解液２に注入するように配置されている。
セル１はＣＯ2 ガスの溶解によって水素イオン濃度が変
化する電解液２を収容した容器である。測定セル１内に
はイオンセンサ３が配置されている。イオンセンサ３は
ゲート絶縁型のイオン感応電界効果トランジスタ（以下
ＩＳＦＥＴと称す）４と、比較電極５から成る。ＩＳＦ
ＥＴ４のドレイン・ソース間には一定電圧ＶD が与えら
れている。ＩＳＦＥＴ４のソース端子の電圧ＶS は温度
補償回路８の一方の入力端子に至るようにされている。
ＩＳＦＥＴ４のゲート部は電解液２に浸漬されている。
比較電極５も電解液２に浸漬される位置に設けられてい
る。ＩＳＦＥＴ４のソース端子には更にダイオード６が
接続されており、定電流回路７によりダイオード６およ
びソース、ドレイン間に一定の電流が流れるようにされ
ている。ダイオード６は温度素子として用いられ電解液
２に浸漬される位置に設けられている。ダイオード６の
外周の温度変化はそのカソード端子の電圧Ｄt にあらわ
れる。この電圧Ｄt は温度補償回路８の他方の入力端子
に至るようにされている。温度補償回路８は、電圧Ｄt
に基づいてソース電圧ＶS の温度補償を行なって電圧Ｖ
SCを出力する回路である。電圧ＶS は電解液２の水素イ
オン濃度に応じた値であるが、その水素イオン濃度は電
解液２中のガスのＣＯ2 の溶存濃度に応じた値であり、
そのＣＯ2溶解度は温度に感応して変化する。また、セ
ンサのＰＨ感度にも温度依存性があるのでこのような温
度補償回路８が設けられている。比較電極５は、リード
線を介して接地されている。導管９はその一端からＣＯ
2 ガスを電解液２に注入するように配置されている。
【００１２】このように構成された装置において、導管
９を通ってサンプルガスが電解液２に注入されると、そ
のサンプルガス中のＣＯ2 が電解液２に吸収されてその
電解液２の水素イオン濃度が変化する。このためＩＳＦ
ＥＴ４のゲート部の界面電位が変化し、この変化に伴っ
てソース電圧ＶS が変化する。温度補償回路８はソース
電圧ＶS をダイオード６のカソード電圧Ｄt に基づき温
度補償を行なって電圧ＶSCを出力する。この電圧ＶSCと
比較電極５の電位差を求めると電解液２中のＣＯ2 ガス
濃度を測定することができる。本実施例によればダイオ
ード６および温度補償回路８を有しているのでソース電
位ＶS の温度補償を行なうことができる。
９を通ってサンプルガスが電解液２に注入されると、そ
のサンプルガス中のＣＯ2 が電解液２に吸収されてその
電解液２の水素イオン濃度が変化する。このためＩＳＦ
ＥＴ４のゲート部の界面電位が変化し、この変化に伴っ
てソース電圧ＶS が変化する。温度補償回路８はソース
電圧ＶS をダイオード６のカソード電圧Ｄt に基づき温
度補償を行なって電圧ＶSCを出力する。この電圧ＶSCと
比較電極５の電位差を求めると電解液２中のＣＯ2 ガス
濃度を測定することができる。本実施例によればダイオ
ード６および温度補償回路８を有しているのでソース電
位ＶS の温度補償を行なうことができる。
【００１３】次に本実施例装置の各部を詳細に説明す
る。
る。
【００１４】測定セル１は容積が０．３〜１０ｍｌであ
って、耐水性の樹脂から構成される。
って、耐水性の樹脂から構成される。
【００１５】電解液２はＮａＨＣＯ3 ０．００１〜
０．２Ｍ、ＮａＣｌ ０．０１〜０．２Ｍの水溶液であ
って全体量は０．１〜３ｍｌである。ＮａＨＣＯ3 が上
記範囲外であればＣＯ2 濃度の変化に伴うＰＨ変化が低
下するためセンサの感度も低下する。またＮａＨＣＯ3
が高濃度になるとセンサの反応速度は遅くなる。一方Ｎ
ａＣｌを上記範囲としたのは、Ｃｌイオン濃度が低い場
合、銀／塩化銀から成る比較電極５の電位が安定せず、
Ｃｌイオン濃度が高い場合、比較電極５は塩化銀の溶出
が激しくなり劣化が早くなるからである。電解液濃度お
よび電解液容量はこの範囲が望ましいが、必ずこれに限
定されるものではない。
０．２Ｍ、ＮａＣｌ ０．０１〜０．２Ｍの水溶液であ
って全体量は０．１〜３ｍｌである。ＮａＨＣＯ3 が上
記範囲外であればＣＯ2 濃度の変化に伴うＰＨ変化が低
下するためセンサの感度も低下する。またＮａＨＣＯ3
が高濃度になるとセンサの反応速度は遅くなる。一方Ｎ
ａＣｌを上記範囲としたのは、Ｃｌイオン濃度が低い場
合、銀／塩化銀から成る比較電極５の電位が安定せず、
Ｃｌイオン濃度が高い場合、比較電極５は塩化銀の溶出
が激しくなり劣化が早くなるからである。電解液濃度お
よび電解液容量はこの範囲が望ましいが、必ずこれに限
定されるものではない。
【００１６】イオンセンサ３は、図１ではＩＳＦＥＴと
比較電極５が別体のように示されているが、実際には特
開昭６１−１４４５６２号（特願昭５９−２６８０９
５）公報に示すガスセンサにおいて、多孔性中空糸およ
びガス透過性膜を除いたものでＩＳＦＥＴと比較電極が
一体となったものである。更に図１には示していないが
ＩＳＦＥＴ４のソース端子およびドレイン端子とダイオ
ード６のカソード端子にはリード線接続用のコネクタが
設けられている。
比較電極５が別体のように示されているが、実際には特
開昭６１−１４４５６２号（特願昭５９−２６８０９
５）公報に示すガスセンサにおいて、多孔性中空糸およ
びガス透過性膜を除いたものでＩＳＦＥＴと比較電極が
一体となったものである。更に図１には示していないが
ＩＳＦＥＴ４のソース端子およびドレイン端子とダイオ
ード６のカソード端子にはリード線接続用のコネクタが
設けられている。
【００１７】導管９はその先端部に図２に示すように壁
部９Ａを有している。その壁部には５μｍ〜１ｍｍの口
径の孔９Ｂが複数個設けられている。従ってこの導管９
は、その他端部からサンプルガスが注入されると、その
先端部の孔からサンプルガスを微細な泡として電解液２
中に送出するバブラーとなっている。
部９Ａを有している。その壁部には５μｍ〜１ｍｍの口
径の孔９Ｂが複数個設けられている。従ってこの導管９
は、その他端部からサンプルガスが注入されると、その
先端部の孔からサンプルガスを微細な泡として電解液２
中に送出するバブラーとなっている。
【００１８】図３〜図９は電解液を収容する電解液収容
部と、イオンセンサと、サンプルガスを導く通路部の配
置が異なる種々のガスセンサを示したものである。図中
３０が電解液収容部、３１が電解液、３２がイオンセン
サ、３３がコネクタ、３４がガス通路部を示し、矢印が
サンプルガスの移動方向を示す。各図において（ａ）は
斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
部と、イオンセンサと、サンプルガスを導く通路部の配
置が異なる種々のガスセンサを示したものである。図中
３０が電解液収容部、３１が電解液、３２がイオンセン
サ、３３がコネクタ、３４がガス通路部を示し、矢印が
サンプルガスの移動方向を示す。各図において（ａ）は
斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【００１９】図１０は本発明のガスセンサが人工呼吸器
に接続されて用いられた例を示す。人工呼吸器１２の吸
気供給口、呼気吸引口および患者１４の鼻孔もしくは口
腔にはＹアダプタ１３が接続されている。Ｙアダプタ１
３の患者１４側にはサンプリングチューブ１５が接続さ
れている。患者１４の鼻孔もしくは口腔から排出される
呼気ガスはサンプリングチューブ１５を介してポンプ１
６で吸引され、ウォータートラップ１７を経てガスセン
サ１８に至る。ポンプ１６は呼気ガスを５〜３００ｌ／
ｍｉｎ程度で吸引するものが望ましい。ウォータートラ
ップ１７は、サンプリングしたガスが体温から室温に冷
却されたときに水滴を生じるのでこれをとり除くために
ある。ガスセンサ１８の出力はアンプ１９で増幅され図
示せぬ表示器または記録器でそれぞれ表示、記録され
る。上記例ではサンプリングチューブ１５をＹアダプタ
１３に接続して吸気ガスを導くようにしたが、このサン
プリングチューブ１５は直接患者の鼻孔に挿入しても良
い。
に接続されて用いられた例を示す。人工呼吸器１２の吸
気供給口、呼気吸引口および患者１４の鼻孔もしくは口
腔にはＹアダプタ１３が接続されている。Ｙアダプタ１
３の患者１４側にはサンプリングチューブ１５が接続さ
れている。患者１４の鼻孔もしくは口腔から排出される
呼気ガスはサンプリングチューブ１５を介してポンプ１
６で吸引され、ウォータートラップ１７を経てガスセン
サ１８に至る。ポンプ１６は呼気ガスを５〜３００ｌ／
ｍｉｎ程度で吸引するものが望ましい。ウォータートラ
ップ１７は、サンプリングしたガスが体温から室温に冷
却されたときに水滴を生じるのでこれをとり除くために
ある。ガスセンサ１８の出力はアンプ１９で増幅され図
示せぬ表示器または記録器でそれぞれ表示、記録され
る。上記例ではサンプリングチューブ１５をＹアダプタ
１３に接続して吸気ガスを導くようにしたが、このサン
プリングチューブ１５は直接患者の鼻孔に挿入しても良
い。
【００２０】図１１は患者１４の呼吸パターン（サンプ
リングガスの圧力）と、ガスセンサ１８の出力を示して
いる。
リングガスの圧力）と、ガスセンサ１８の出力を示して
いる。
【００２１】図１０に示したガスセンサ１８は室温で用
いたが図１２に示すようにガスセンサ１８を、加温加湿
器２０を内部に有する恒温槽２１に入れて使用しても良
い。
いたが図１２に示すようにガスセンサ１８を、加温加湿
器２０を内部に有する恒温槽２１に入れて使用しても良
い。
【００２２】
【発明の効果】本発明によればガスの成分濃度を測定す
る場合、他の成分の影響を受けず、応答時間が短時間で
あり、かつ安定した測定結果を得ることができる。特に
従来の赤外線を用いたセンサと比較した場合、安価に製
造できるので使い捨てとすることも可能となる。
る場合、他の成分の影響を受けず、応答時間が短時間で
あり、かつ安定した測定結果を得ることができる。特に
従来の赤外線を用いたセンサと比較した場合、安価に製
造できるので使い捨てとすることも可能となる。
【図１】本発明の一実施例の全体構成を示す図。
【図２】図１に示したセンサの一部の拡大図。
【図３】本発明の他の実施例を示す図。
【図４】本発明の他の実施例を示す図。
【図５】本発明の他の実施例を示す図。
【図６】本発明の他の実施例を示す図。
【図７】本発明の他の実施例を示す図。
【図８】本発明の他の実施例を示す図。
【図９】本発明の他の実施例を示す図。
【図１０】本発明のセンサが人工呼吸器と共に用いられ
て使用されたときの測定システムを示す図。
て使用されたときの測定システムを示す図。
【図１１】図１０に示したシステムによる測定結果を示
す図。
す図。
【図１２】図１０に示したシステムの変形例を説明する
ための図。
ための図。
１ 測定セル ２ 電解液 ３ イオンセンサ ９ 導管
Claims (1)
- 【請求項１】 電解液を収容する電解液収容部と、この
電解液収容部内に配置され前記電解液の水素イオン濃度
を検出するイオンセンサと、前記電解液収容部内に一端
が設けられ外部からサンプルガスを前記電解液収容部に
収容された電解液中に導くガス通路部とを具備するガス
センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4282810A JPH06130029A (ja) | 1992-10-21 | 1992-10-21 | ガスセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4282810A JPH06130029A (ja) | 1992-10-21 | 1992-10-21 | ガスセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06130029A true JPH06130029A (ja) | 1994-05-13 |
Family
ID=17657383
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4282810A Pending JPH06130029A (ja) | 1992-10-21 | 1992-10-21 | ガスセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06130029A (ja) |
-
1992
- 1992-10-21 JP JP4282810A patent/JPH06130029A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20000404 |