JPH08510925A - 温度安定性のある流体較正システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 所定範囲の温度全体に対してサンプル媒体中の関連する１以上の気体種の濃度を制御する方法および装置において、サンプル媒体中の関連する気体種の濃度が温度範囲に対して本質的に同一のままであるように、関連する気体種の、温度に関連し時間的に可変で支配的な独立した供給源を使用し、サンプル媒体中に含有された１以上の関連する気体種の分圧を制御する。関連する気体種の供給源は、関連する気体種の所定量の温度感受性の供給源を含むリザーバを含む。サンプルおよびリザーバは、共通の実質的に気密性の封入体によってさらに封じ込められた、別の流体密封性で気体透過性の封入体内に内蔵されている。

Description

【発明の詳細な説明】 温度安定性のある流体較正システム 発明の背景 Ｉ．発明の分野 本発明は、一般に、パッケージ化され、温度安定性のある基準乃至較正装置に 関するものであり、さらに詳細には、システムの有用な温度範囲に対しサンプル 用媒体における温度依存性を補償する、溶解した関連する種（species）の可逆 的な補償用リザーバ、あるいは独立した温度依存源を設けることにより、較正用 サンプル媒体中の溶解した関連気体種の濃度を安定化させる方法およびシステム に関するものである。 ＩＩ．関連技術の説明 診断医療の分野は、より洗練された複雑なものへと急速に向かいつつある。例 えば、手術の際に、または外傷性の損傷の処置の際に、患者の状態を改善し、ま たは安定化させるべく適切な緊急処置を時宜を得た方式で行うことができるよう に、患者の現在の状態に特徴的な、迅速または即時の診断上の決定を行う能力が 極めて重要となっている。血液中の酸素の分圧（ＰＯ₂）および二酸化炭素の分 圧（ＰＣＯ₂）は、呼吸不全、吸入療法の効率、腎臓機能および他の生命維持に 必要な体の作用を即時的に表示する極めて重要なものの例である。このような方 法は、特定の温度でパラメータを測定する定置した臨床試験室の機器を利用して 行われるが、これらは特定の温度においてのみ正確である較正装置によって定期 的に較正して作動させるものである。従って、機器の較正および使用は、較正用 流体を開放し、機器を較正し、さらに特定の既知の温度、例えば３７℃で機器を 作動させることが重要である。典型的な制御用または較正用流体系の特定の組成 では、酸素および二酸化炭素の基準となる、または既知の平衡分圧が温度依存性 であるため、特定の較正温度においてのみそのように生起するので、設計温度以 外の温度で較正装置を開き、すなわち使用すると、はっきりとした誤差量が読み 込まれることがある。代替的に、気体状のＣＯ₂およびＯ₂を使用して機器を較正 することができるが、この場合、該気体の貯蔵のために圧縮ガス用シリンダが必 要となる。 小型で容易に携帯可能であり、温度依存性が小さく、これにより前記の種類の 診断用装置のような装置の較正を周囲温度の妥当な範囲で正確に行うことのでき る較正装置が必要であることは明らかである。これは、勿論、種々の用途に対す る種々の媒体中で、含有された溶解若しくは解離した関連する気体種の量を温度 的に安定化させるのに適用されるものである。これに関連して、特に酸素につい て、既に使用されている１つの手法は、比較的大量の酸素を溶解する能力を有し 、生物学的媒体に関して安定である相対的に不活性な流体を使用することである 。ある種のこのような化合物は、パーフルオロカーボンとして知られているフッ 素化された有機化合物により構成される。他の装置または手法が二酸化炭素のよ うな種の分圧を安定化させ緩衝化するために提案されている。これらは通常は水 相にあるが、組合せた場合に、パーフルオロカーボン相と乳化され得る。 １９９０年１０月２６日に出願され、本発明と同一の譲受人が譲り受けた同時 係属中の出願番号０７／６０４，６６６号には、所定範囲の周囲温度、例えば、 約２０℃〜３０℃の間で、溶解した酸素の相対濃度に対して安定性を維持する能 力を与えるのに十分なパーフルオロカーボンを含み且つパーフルオロカーボンを 基材とする装置を使用する１つの手法が開示されている。水相中の二酸化炭素の 分圧を緩衝化する薬剤としての特定量の１以上のＣＯ₂錯体形成剤、例えば、エ チレンジアミン、ＨＣＯ₃ ^-、Ｃａ⁺⁺およびＯＨ^-等を含有する水溶液相を使用し 、錯体化したＣＯ₂について温度変化に対する感度を低減させるものである。本 出願に含まれる材料に関して適切な完結または説明のために必要と考えられる全 ゆる情報の範囲において、それらを参照してここに援用することができると考え られる。 本発明は、媒体中に含まれる溶解または解離した関連する気体種の分圧を可逆 的に制御する単純かつ正確な方法に関するものであり、これは二酸化炭素のよう な種に適用し得る時間／温度安定性を示す。従って、例えば、ある範囲の周囲温 度に対し機器を迅速かつ正確に較正するのに使用し得る予めパッケージ化された 較正装置の設計がここに可能となる。 発明の要旨 本発明により、周囲温度の妥当な範囲内でサンプルの温度の変化に拘らず、サ ンプル媒体中の気体の安定した濃度を提供するために使用することのできるパッ ケージ化されたシステムを得ることが可能であることが判明した。このシステム は、所定量の１または複数の関連する気体を含む、付加的で別個の可逆的な平衡 補償源を使用することを伴う。付加的な供給源、すなわち「リザーバ」は、サン プル用液体に接触する雰囲気を含むパッケージの雰囲気中で１または複数の関連 する気体の分圧の変化を制御する能力を提供するものである。分圧の変化を調整 して、設計した範囲に対して較正サンプル中の１または複数の関連する気体の溶 解度の変化を正確に補償することができる。このシステムを使用して、関連する 種の分圧の変化を温度変化の関数として制御することもできる。 サンプル媒体封入体およびリザーバの両者は、封止された外側封入体の共通の 雰囲気に対して気体種が交換され得るように、外側の共通の封入体内で液密性で 気体透過性の封入体に内蔵されている。リザーバの平衡はより温度依存性がある ように設計され、その封入体はサンプルよりも１または複数の関連する気体に対 してより透過性があるように設計されており、従って、温度変化に対してより迅 速に反応し、このためサンプル容器内で生成された変化を調節する。リザーバ内 の媒体中の関連する種の分圧の増加または減少をもたらす温度変化により、共通 の雰囲気中の当該種の分圧が対応して増加または減少することとなる。これは、 次いで、サンプルにその後に生じる変化を先取りし補償する。 動作に際し、一般的な場合を例として使用すると、環境の温度、従って、サン プルおよびリザーバを含むパッケージ全体の温度が上昇するにつれて、サンプル 中の関連する気体種の溶解度が減少する。これはリザーバにおいても起こる。１ または複数の関連する気体の濃度がサンプル中で変化しないよう保持するために 、リザーバは所定量の１または複数の気体をパッケージ雰囲気中に放出し、共通 の雰囲気中のこれらの気体の分圧を上昇させることによりサンプルの反応を先取 りし、これにより気体がサンプル容器の透過性の外殻を介して逃げ去るための熱 力学的な駆動力を先取りする。換言すれば、１または複数の関連する気体が好適 に放出され、リザーバの外殻を透過し、サンプル媒体から喪失するよりも幾分速 い速度でパッケージ雰囲気内のこれらの種の分圧を増加させ、その際、気体がサ ンプルから逃げ去ってサンプル封入体の壁を介して拡散するための熱力学的な駆 動力が除去される。逆に、システムが冷えて、サンプル媒体中の関連する気体の 溶解度が増加すると、リザーバは加熱モードの現象を反転させるように作用し、 サンプル媒体における再吸収より幾分速い速度でパッケージ雰囲気からリザーバ の媒体へと再吸収され、これにより共通の雰囲気中の関連する１または複数の気 体の分圧が低下し、共通の雰囲気中の１または複数の関連する気体がサンプル封 入体を透過してサンプル媒体中に溶解するための全ゆる駆動力が除去される。こ れにより、設計した限定された周囲温度範囲内で、温度変化の方向に拘らず、サ ンプル媒体中のこのような関連するそれぞれの種の得られた濃度が保存される。 典型的には、サンプル媒体および／またはリザーバ用媒体は、錯体形成剤また は干渉剤を含有するか含有しない選択的溶剤の溶液である。ＣＯ₂が関連する種 である場合、リザーバおよびサンプル媒体の両者は、ＣＯ₂の水溶液とすること ができる。例えば、サンプルのｐＨが７．４であり、リザーバを８．６のｐＨに 緩衝化されたシステムでは、２０℃〜３０℃の範囲では良好な温度／濃度または （ｐＣＯ₂）安定性を示すが、９．０を越えるリザーバのｐＨについては（ｐＣ Ｏ₂）は極めて温度依存性がある。しかしながら、この発明は、媒体として溶液 を使用することに限定されるものではない。気体種を取り込んで放出することに ついて必要な性質を示すゲルまたは固体であっても用いることができる。ゲルは 、コラーゲンまたはアガロースのような天然材料を基材とするか、または所望の 平均分子量の重合体のような合成材料を基材とすることができる。固体は、関連 する種を可逆的に受容する高い平均分子量の重合体または他の材料を含むものと することができる。勿論、サンプル媒体は、リザーバのものと異なるか、または 同一の種類の媒体とすることができる。材料は、周囲温度をまさに越える温度で 液化のような相変化を受けるものとすることができる。 好適な実施例では、この発明の典型的な環境は封止されたパッケージであり、 これは可撓性のポリホイル（poly-foil）の袋体とすることができ、気体を充填 するが大気圧を越えて加圧しないものとし、内部に備えられるものとして、封止 した気体透過性の重合体容器のような袋体内の別々の封入体内にサンプルまたは 較正媒体を内蔵するものとする。付加的に液密性で気体透過性の封入体が、可逆 的に利用可能な付加的な量の１または複数の関連する気体を内蔵するリザーバの 形態で設けられる。 図面の簡単な説明 図面中、同一の参照符号は、図面全体に渡って同一の構成要素を示すのに使用 される。 図１は、補償用リザーバがある場合とない場合のシステムについて、パッケー ジから取り出した際のサンプルの温度に対する３７℃で測定したサンプル媒体の 二酸化炭素の分圧（ｐＣＯ₂）をグラフにより示すものである。 図２は、補償用リザーバがある場合とない場合の図１と同様の装置について、 パッケージから取り出した際のサンプルの温度に対する３７℃で測定したサンプ ル媒体のｐＨをグラフにより示すものである。 図３は、関連する種ＣＯ₂の熱力学的性質に基いた理論的な応答面を示すもの であり、パッケージから取り出した際のサンプルの温度、およびパッケージ内の リザーバに随伴する変数の１つ、すなわちリザーバのｐＨに対して、３７℃で分 析したサンプル媒体のｐＣＯ₂をプロットしたものである。 図４は、可能なシステム構成の概略図である。 詳細な説明 本発明の概念は、公知の可逆的な溶解度および透過性のある気体種および溶液 についての熱力学的原理からモデル化することができることが理解されよう。例 として、この詳細な説明の好適な、または例示的な実施例では、気体状の二酸化 炭素（ＣＯ₂）を、溶解または錯体化された関連する較正種とするシステムを企 図するものであり、その濃度の制御を試みるものである。ＣＯ₂は、通常、緩衝 化された水溶液に含有させ、血液の気体較正または制御のために、酸素を含有す る所定量のパーフルオロカーボンを基材とする媒体と共に使用される。前記媒体 は２つの相が密接に接触しているが混合されていない比較的細長いサンプルチュ ーブ内に封止される。タイゴン（Tygon、米国Stoneware社の商標）とすることの できるサンプルチューブは、さらに実質的に気密性で可撓性の袋体中に内蔵され ている。袋体とは、可撓性のパッケージを表すものであり、これは実質的に気密 性の組織を付与するアルミニウムホイルからなる１または複数の層を備える層状 のポリエチレンとすることができ、内圧は、バルーンの場合、外部大気圧と略等 しくするが、これを越えて膨らませないものとする。勿論、ガラスアンプルのよ うな剛性を有する壁の容器をパッケージとして使用してシステムを設計すること もできる。 水性のサンプルは、典型的には５００マイクロリットルのｐＨ７．４の水性リ ン酸緩衝液とする。また８．０〜９．０のｐＨ範囲内とするより大量の、あるい は５ｍｌの重炭酸塩および炭酸塩含有水溶液を、ポリエチレンまたは他の気体透 過性の材料により作製された別の液密性で気体透過性の封止されたバッグに入れ てパッケージ内に置き、リザーバとして作用させる。リザーバの溶液は、より温 度依存性のあるｐＨを与える緩衝液塩を含ませることもできる。この実施例の装 置の温度が上昇するにつれてリザーバのｐＨが減少し、これは、より暖かい媒体 中のＣＯ₂の溶解度の減少との組合せによって、リザーバと、共通環境またはパ ッケージ環境とにより構成されるＣＯ₂系の平衡が、パーケージ雰囲気中のＣＯ₂ のより高い分圧の方向にシフトされる。パッケージの分圧の増加により、タイ ゴンチューブを介してサンプルがＣＯ₂をパッケージ環境の気相へと失うことが 防止される。逆に、パッケージの温度が低下した場合、リザーバのｐＨおよびリ ザーバ中のＣＯ₂の溶解度は、サンプルにおける場合より大きい速度で増加する こととなる。これにより、サンプル中の平衡の場合に対して、パッケージの共通 の雰囲気または気相中のＣＯ₂の分圧がより低くなることとなり、その際、ＣＯ₂ は、パッケージからサンプルへと移動する傾向を有し得ない。従って、温度変化 の方向に拘らず、結果的に得られるサンプル中のＣＯ₂の濃度は、選択された範 囲に対して温度が変化することによっては変化しないこととなる。 代替的な実施例では、リザーバの溶液のｐＨの温度依存性の付加的な効果を伴 うことなく、リザーバの媒体中のＣＯ₂の溶解度の温度依存性を利用することが できる。しかしながら、気体についてのリザーバの容量をサンプルのものより大 きくして、リザーバが、関連する温度範囲全体に対してパッケージの気相を導い て調節することが必要である。リザーバについての評価基準として、１または複 数のどのような熱力学的温度依存性の性質を選択したとしても、システムについ ての基本的な動力学的要件は、リザーバがサンプル環境より温度の変化に対して 幾分速く応答する必要があることに変わりはない。これは、相対的な容積、組成 、リザーバ中およびサンプル中における１または複数の関連する気体の相対的な 溶解度、ｐＨの制御に基くものとすることができる。さらに、１または複数の関 連する気体がサンプル容器に対するよりも速い速度でリザーバの封入体に対して 拡散出入するように、サンプルおよびリザーバ封入体に対する異なる透過性を利 用することに基くものとすることができる。さらに、所望に応じて、それぞれの 較正種のために別々の内部容器を設けることができ、またはこの概念の特定の応 用に向けて、これらの全てを単一の溶液または乳剤中に含ませることができるこ とが理解されよう。 本発明の示唆により設定されたシステムは、周囲温度の範囲内、例えば、約２ ０℃〜３０℃で、関連する気体について安定した全体的濃度を示すよう設定する ことができる。実際的な観点では、これは、例えば、サンプル較正装置を開き、 当該範囲内の全ゆる温度で周囲の環境に晒し、較正の不正確性のおそれを伴うこ となく、妥当な時間内で使用することができることを意味する。従って、本発明 によれば、温度の効果に関して、溶剤媒体の上部の蒸気相における当該構成成分 の分圧の予期された変化を補償することにより、与えられた温度における溶液の 全ゆる揮発性の構成成分の平衡溶解度を人工的に制御することができる。この発 明によって、液体、ゲルまたは固体中の臨界的な濃度の溶解した気体種の極度の 温度感応性を相殺する手段が提供される。 例示的な実施例によれば、溶解した関連する種は、二酸化炭素（ＣＯ₂）並び に水溶液中での温度およびpＨに対するその関係によって例証される。ただし、 同一または他の種類の溶液中で多くの他の関連する気体種について類似する結果 をもたらすために、このような原理は当業者によって敷衍され得る。 システムの１つの環境を一般的に図４に示す。これは、大気圧と略等しい内圧 を有し、気体、特に窒素、酸素および二酸化炭素を含む大気の分子の通過に対し て一般に不透過性であるポリホイルからなる可撓性の袋体型パッケージとするこ とができる、１０で示す外側封入体またはパッケージを備える。パッケージ１０ は、一般に１１で示すさらに封入したサンプルリザーバを内蔵する。これは翻っ て、密接に接触するが乳化または混合していない、別々の液体較正溶液または相 １２および１３を内蔵する。この観点では、相１２は、較正システムにおけるＯ₂ の供給源として作用するパーフルオロカーボン材料に可逆的に溶解した酸素を 含む。典型的には、血液気体の分析のためには、例えば、ｐＯ₂は、１０〜約２ ００ｍｍＨｇの範囲とする。次に相１２は、ある種の添加物を含有し得る、典型 的には溶液を約ｐＨ７．４に確定するリン酸緩衝液を含有する、水と可逆的平衡 にある所定量のＣＯ₂とする。ＣＯ₂の分圧（ｐＣＯ₂）の好適な範囲は、約５〜 約１００ｍｍＨｇである。較正溶液の容積は、典型的には５００マイクロリット ル（μｌ）とする。被覆体またはアンプル１０は、ポリエチレンリザーバ等の形 態の付加的な別の封入体１４をさらに内蔵する。リザーバは、約８．０〜９．０ のｐＨ範囲に緩衝化した５００μｌの重炭酸塩および炭酸塩含有水溶液に対して 、典型的には遥かに大きい容積、例えば５ミリリットル（ｍｌ）とする。これは 二酸化炭素の比較的大きいリザーバとして作用する。リザーバ溶液は、リザー バ中で温度依存性のｐＨを実現する緩衝剤塩も含有することができる。 リザーバ容器封入体１４は、ＣＯ₂または他の関連する気体種に対して、サン プル被覆体１１より高い透過性を有すべきであり、これにより両者の内部容器の 外側の被覆体１０内の関連する種の相対分圧は、大きさおよび時間の両者につい て、サンプルチューブ１１内のものにではなくリザーバ１４内の材料の反応によ って調節される。前記したように、補償システムの一般的な熱力学的設計は、パ ッケージおよびサンプル水溶液１３の温度が上昇し、サンプル中のＣＯ₂の溶解 度が減少するにつれて、リザーバ１４がＣＯ₂気体をパッケージ雰囲気中に放出 し、パッケージ雰囲気中のＣＯ₂の分圧を上昇させ、これによりＣＯ₂がサンプル 封入体１３から逃げ去ろうとする組成的な熱力学的駆動力を除去するというもの である。逆に、システムが冷却された場合、リザーバはその作用を反転させて、 パッケージ雰囲気からＣＯ₂気体を受取り、これによりパッケージ中のＣＯ₂の分 圧を低下させ、サンプル中に溶解しようとするパッケージ雰囲気中のＣＯ₂の全 ゆる駆動力を除去する。 リザーバ装置の動作がパッケージの雰囲気を調節する限り、大きさおよび時間 の両者の点で、装置は非常に良好に作動する。これを図１に示す。図中、リザー バを利用する際は、約１５℃〜３０℃の範囲のデータ点について殆ど一定のｐＣ Ｏ₂を示しており、リザーバがない場合は鋭敏な対称性、すなわちｐＣＯ₂の過激 な変化を示している。同様に、図２は、同じ温度範囲に対しｐＨについて同じ原 理を示すものである。リザーバがない場合、温度が１５℃から３０℃に上昇する につれて、溶液からのＣＯ₂の喪失を伴いながらｐＨが増加することが分る。 公知の熱力学的データからＣＯ₂の系について数学的モデルとしてさらに示し た本発明の概念を、図３において生成された複雑な面の形態で示す。この図は、 較正サンプルとしての５００マイクロリットルの緩衝化された水溶液と、より高 いｐＨ（７．４に対して約８．５）の５ｍｌのリザーバとを備える装置を示す。 他の２つの軸は、パッケージを理論的に開放した温度、および３７℃で分析した 場合のサンプルのｐＣＯ₂を表す。このプロットは、リザーバのｐＨが、分析温 度でサンプルのｐＣＯ₂に有意に影響を与えることを示唆する。リザーバ中の８ ．５範囲のｐＨは、サンプル中のｐＣＯ₂の温度依存性を除去すると認められる のに対し、例えば、リザーバpＨが７または１０のシステムは、温度依存性のあ るｐＣＯ₂値を明白に示すことは明らかである。 例えば、システムの温度が上昇するにつれて、リザーバのｐＨが低下し、これ によりリザーバ中のＣＯ₂の溶解度の低下との組合せにより、リザーバとパッケ ージ環境とにより構成されるＣＯ₂系の平衡が、パッケージ内でより高いＣＯ₂の 分圧の方向にシフトするというシステムが設計可能となる。この分圧の上昇によ り、サンプルが気相へとＣＯ₂を喪失するのが防止される。その後、パッケージ の温度が低下した場合、リザーバのｐＨおよびリザーバ中のＣＯ₂の溶解度が上 昇し、共通の気相中のＣＯ₂の分圧が低下する。かくして、温度変化の方向に拘 らず、結果的に得られるサンプル中のＣＯ₂の濃度は、温度が変化することによ っては変化しない。 変化の時間速度に関してリザーバがサンプルを調節しなければ、サンプル中の ＣＯ₂の濃度は、温度変化の直後にその平衡値にないものとなろう。気相、サン プルおよびリザーバを含むシステム全体が新しい温度で再度確立された平衡を有 するものとなって始めて、これは所望のレベルに戻ることとなろう。 リザーバ中のＣＯ₂の溶解度に対する温度依存性のみを利用し、リザーバのｐ Ｈは温度依存性である必要のない装置を成功裡に設計することもできる。複数の 溶解した気体を有し、その１以上の分圧の制御を試みる装置における使用に対し て、この原理を適用することもできる。これは、単一の被覆体内に複数のサンプ ルと複数の補償用リザーバとを含むものとし得る。勿論、濃度、添加物および緩 衝液は、そのような状況における必要性に対して特別に設計し調整することがで きる。この発明の原理により可変となる付加的なパラメータには、被覆体中の気 相の容積、リザーバの相対的な容積および組成、リザーバ中の気体の溶解度、サ ンプルの組成、およびサンプル中の気体の溶解度が含まれる。 特許法に従い、当業者に対して新規な原理を適用するのに必要な情報を提供す ると共に、この種の特別な構成を必要に応じて構築して使用するために、この発 明をこの出願において相当に詳細に説明している。しかしながら、本発明は特に 異なる機器および装置によっても実施することができ、さらに本発明自体の範囲 から逸脱することなく種々の改変を行うことができることを理解すべきである。

【手続補正書】特許法第１８４条の７第１項 【提出日】１９９３年５月２７日 【補正内容】 特許請求の範囲 １．選択された温度範囲全体に対して所定の温度の関数として基準媒体中の関 連する気体種の濃度を制御する方法において、 ガス透過性の基準封入体内に、関連する気体種を含有する基準媒体を別個に設 け、 その外部にあるが気体透過性の基準封入体と連通した、関連する気体種を含有 するリザーバを含む、関連する気体種の別の温度依存性のある供給源を設け、リ ザーバは、所定量の関連する気体種の温度感応性の供給源を付与するように維持 された、関連する気体種を含有するリザーバ媒体を含み、 共通の雰囲気を形成する気相によって囲繞された基準封入体およびリザーバの 両者のための共通の封入体の形態の、実質的に気密性で中空の構造体中に基準媒 体と供給源とを封入し、 基準媒体中の関連する気体種の濃度が、選択された温度範囲に対して所望の温 度の関数に従って変動するように、気体透過性の基準封入体の外側表面と接触す る関連する気体種の分圧が温度の関数として変動するものとして、リザーバにお ける温度依存性を設定する、 工程を含むことを特徴とする、基準媒体中の関連する気体種の濃度を制御する 方法。 ２．請求項１記載の方法において、基準封入体内の関連する気体種の分圧の変 化を先取りし、基準封入体内の基準媒体中の関連する種の濃度を選択された温度 範囲に対して実質的に一定に十分に保持するように、関連する気体種の分圧が変 化するようにリザーバを設定することを特徴とする方法。 ３．請求項１記載の方法において、リザーバおよび気体透過性の基準封入体の 少なくとも１つが気相を含むことを特徴とする方法。 ４．所定範囲の時間的に可変の温度全体に対して、本質的に時間的に可変の温 度の所定の関数として、または実質的に一定に、基準媒体中の関連する気体種の 濃度を制御する方法において、 気体透過性の基準封入体手段によって所定量の関連する気体種を含有する基準 媒体を別個に設け、 所定量の関連する気体種を含有したリザーバ媒体を有する気体透過性のリザー バ封入体を含む、関連する気体種の別の温度依存性のある供給源を設け、 共通の雰囲気を形成する気相によって囲繞された基準封入体およびリザーバ封 入体の両者を内蔵するための共通の封入体の形態の、実質的に気密性で中空の構 造体を設け、 リザーバ媒体中の関連する種の、温度に関連した平衡溶解度の変化により、共 通の雰囲気に対して所定量の関連する種の交換がもたらされるようにリザーバお よびその内容物を設定し、これにより基準媒体内で関連する気体種の平衡濃度の 変化を制御するように、気体透過性の基準封入体手段と接触する共通の雰囲気中 の関連する種の濃度を変化させ、その際、気体透過性の基準封入体手段と接触す る共通の雰囲気中の関連する気体種の分圧が、温度の関数として、基準媒体中の 関連する気体種の濃度を支配し、選択された温度範囲に対して所望の温度の関数 に従って本質的に制御された状態を維持する、 工程を含むことを特徴とする、基準媒体中の関連する気体種の濃度を制御する 方法。 ５．請求項４記載の方法において、気体透過性の基準封入体手段が、少なくと も部分的に、関連する気体種のためのゲル化した溶剤を含むことを特徴とする方 法。 ６．請求項４記載の方法において、関連する気体種に対するリザーバ封入体の より高い透過性、与えられた温度の変化に対するリザーバの封入体中の関連する 種の溶解度のより迅速な変化、与えられた温度の変化に関するリザーバの封入体 中の関連する種の溶解度のより速い変化の速度、および基準媒体より大きいリザ ーバの容積よりなる群から選択される１以上の条件が存在することに基いてリザ ーバによる制御を行うことを特徴とする方法。 ７．請求項４記載の方法において、リザーバおよび気体透過性の基準封入体の 少なくとも１つが気相を含むことを特徴とする方法。 ８．請求項４記載の方法において、基準媒体中の気体種の濃度を、選択された 温度範囲に対して本質的に一定に保持することを特徴とする方法。 ９．請求項４記載の方法において、基準媒体およびリザーバ媒体を、緩衝剤ま たは錯体形成剤の有無によらず、液体、ゲルおよび固体よりなる群から選択する ことを特徴とする方法。 １０．請求項４記載の方法において、基準媒体およびリザーバ媒体が、関連す る種のための液体溶剤を含有することを特徴とする方法。 １１．請求項４記載の方法において、複数の関連する気体種の濃度を制御する 工程をさらに含むことを特徴とする方法。 １２．請求項４記載の方法において、関連する種の溶解度が、選択された温度 範囲における温度変化に応答して、基準封入体中よりもリザーバ封入体中で、よ り迅速に変化することを特徴とする方法。 １３．請求項４記載の方法において、リザーバ封入体中の関連する種の溶解度 が、選択された温度範囲において、与えられた所定の温度の変化に関して、基準 媒体における場合より大きい変化を示すことを特徴とする方法。 １４．請求項４記載の方法において、リザーバの容積がサンプルの容積を越え ることを特徴とする方法。 １５．請求項４記載の方法において、関連する種が二酸化炭素（ＣＯ₂）であ ることを特徴とする方法。 １６．請求項１５記載の方法において、リザーバ媒体がｐＨ≧８．０を有する 水性媒体であり、サンプル媒体がｐＨ≦７．７の水性媒体であることを特徴とす る方法。 １７．請求項８記載の方法において、関連する種が二酸化炭素（ＣＯ₂）であ ることを特徴とする方法。 １８．請求項１７記載の方法において、リザーバ媒体がｐＨ≧８．０を有する 水性媒体であり、サンプル媒体がｐＨ≦７．７の水性媒体であることを特徴とす る方法。 １９．気体透過性の基準封入体に封じ込めた基準媒体中の関連する気体種の濃 度を、選択された時間可変温度範囲で実質的に一定に維持する方法において、 関連する気体種を含有する基準媒体を、気相を含む気体透過性の基準封入体に 封じ込め、 気相を含む気体透過性のリザーバ封入体に封じ込めた、温度依存性の所定量の 関連する気体種を含有するリザーバ媒体を有するリザーバを含む、関連する気体 種の別の供給源を設け、 共通の雰囲気によって囲繞された基準封入体およびリザーバの封入体の両者を 内蔵するための共通の封入体の形態の、実質的に気密性で中空の構造体中に基準 媒体と供給源とを封入し、 リザーバ封入体中の関連する気体種の、温度に関連した平衡分圧の変化により 、共通の雰囲気に対して気体透過性のリザーバ封入体を横切って所定量の関連す る気体種の交換が起こるようにリザーバを構成すると共にその内容物を設定し、 これにより気体透過性の基準封入体の外側表面と接触する共通の雰囲気中の関連 する種の濃度を変化させ、その際、気体透過性の基準封入体の外側表面と接触す る共通の雰囲気中の関連する気体種の分圧を、基準媒体中の関連する気体種の濃 度を選択された温度範囲に対して本質的に一定に維持するように、温度の関数と して調節する、 工程を含むことを特徴とする、気体透過性の基準封入体に封じ込めた基準媒体 中の関連する気体種の濃度を、選択された時間可変温度範囲で実質的に一定に維 持する方法。 ２０．制御された量の少なくとも１つの関連する気体種を内蔵するパッケージ 化された多相基準システムにおいて、 公知の基準濃度のそれぞれの関連する気体種を含有する基準媒体と、 関連する気体種を含有する基準媒体を保持する気体透過性の基準封入体と、 基準媒体に対して気体透過性の関係で所定量の関連する気体種を含有するリザ ーバ用媒体を有するリザーバを含む、関連する気体種の別の温度依存性のある供 給源と、 共通の雰囲気を形成する気相によって囲繞された基準封入体およびリザーバの 両者を内蔵するための共通の封入体の形態の、実質的に気密性の中空の構造体と を備え、 基準媒体中の関連する気体種の基準濃度が、選択した温度範囲に対して所望の 温度の関数に従って変化するように、リザーバが共通の雰囲気を介して作用し、 気体透過性の基準封入体と接触する関連する気体種の分圧を温度の関数として変 化させることを特徴とする、制御された量の少なくとも１つの関連する気体種を 内蔵するパッケージ化された多相基準システム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．選択された温度範囲全体に対して所定の温度の関数として基準媒体中の関 連する気体種の濃度を制御する方法において、 ガス透過性の基準封入体内に、関連する気体種を含有する基準媒体を別個に設 け、 その外部にあるが気体透過性の基準封入体と連通した、関連する気体種のため のリザーバを含む、関連する気体種の別の温度依存性のある供給源を設け、前記 リザーバは、所定量の関連する気体種の温度感応性のある供給源を付与するよう に維持された、関連する気体種を含有するリザーバ媒体を含み、 共通の雰囲気を形成する気相によって囲繞された基準封入体およびリザーバ封 入体の両者を内蔵するための共通の封入体の形態の、実質的に気密性で中空の構 造体を設け、 基準媒体中の関連する気体種の濃度が、選択された温度範囲に対して所望の温 度の関数に従って変動するように、気体透過性の基準封入体の外側表面と接触す る関連する気体種の分圧を温度の関数として変動させるべく、リザーバにおける 温度依存性を設定する、 工程を含むことを特徴とする、基準媒体中の関連する気体種の濃度を制御する 方法。 ２．請求項１記載の方法において、基準封入体内の関連する気体種の分圧の変 化を先取りし、基準封入体内の基準媒体中の関連する種の濃度を与えられた温度 範囲内で実質的に一定に十分に保持するように、気体透過性の基準封入体の表面 と接触する関連する気体種の分圧を変化させるべくリザーバを設定することを特 徴とする方法。 ３．請求項１記載の方法において、リザーバおよび気体透過性の基準封入体の 少なくとも１つが気相を含むことを特徴とする方法。 ４．所定範囲の時間的に可変の温度全体に対して、本質的に時間的に可変の温 度の所定の関数として、または実質的に一定に、基準媒体中の関連する気体種の 濃度を制御する方法において、 気体透過性の基準封入体手段によって所定量の関連する気体種を含有する基準 媒体を別個に設け、 基準封入体手段に対して気体透過性の関係にある、所定量の関連する気体種を 含有したリザーバ媒体を有するリザーバを含む、関連する気体種の別の温度依存 性のある供給源を設け、 共通の雰囲気を形成する気相によって囲繞された基準封入体およびリザーバの 両者を内蔵するための共通の封入体の形態の、実質的に気密性で中空の構造体を 設け、 リザーバ媒体中の関連する種の、温度に関連した平衡溶解度の変化により、共 通の雰囲気に対して所定量の関連する種の交換がもたらされるようにリザーバお よびその内容物を設定し、これにより基準媒体内で関連する気体種の平衡濃度の 変化を制御するように、気体透過性の基準封入体手段と接触する共通の雰囲気中 の関連する種の濃度を変化させ、その際、気体透過性の基準封入体手段と接触す る共通の雰囲気中の関連する気体種の分圧が、温度の関数として、基準媒体中の 関連する気体種の濃度を支配し、温度範囲に対して所望の温度の関数に従って本 質的に制御された状態を維持する、 工程を含むことを特徴とする、基準媒体中の関連する気体種の濃度を制御する 方法。 ５．請求項４記載の方法において、気体透過性の基準封入体手段が、少なくと も部分的に、関連する気体種のためのゲル化した溶剤を含むことを特徴とする方 法。 ６．請求項４記載の方法において、関連する気体種に対するリザーバ封入体の より高い透過性、与えられた温度の変化に対するリザーバの封入体中の関連する 種の溶解度のより迅速な変化、与えられた温度の変化に関するリザーバの封入体 中の関連する種の溶解度のより速い変化の速度、および基準媒体より大きいリザ ーバ媒体の容積よりなる群から選択される１以上の条件が存在することに基いて リザーバによる制御を行うことを特徴とする方法。 ７．請求項４記載の方法において、リザーバおよび気体透過性の基準封入体の 少なくとも１つが気相を含むことを特徴とする方法。 ８．請求項４記載の方法において、基準媒体中の気体種の濃度を、温度範囲に 渡って本質的に一定に保持することを特徴とする方法。 ９．請求項４記載の方法において、基準媒体およびリザーバ媒体を、緩衝剤ま たは錯体形成剤の有無によらず、液体、ゲルおよび固体よりなる群から選択する ことを特徴とする方法。 １０．請求項４記載の方法において、基準媒体およびリザーバ媒体が、関連す る種のための液体溶剤を含有することを特徴とする方法。 １１．請求項４記載の方法において、複数の関連する気体種の濃度を制御する 工程をさらに含むことを特徴とする方法。 １２．請求項４記載の方法において、関連する種の溶解度が、与えられた温度 範囲における温度変化に応答して、サンプル封入体中よりもリザーバ封入体中で 、より迅速に変化することを特徴とする方法。 １３．請求項４記載の方法において、リザーバ封入体中の関連する種の溶解度 が、与えられた温度範囲において、所定の温度の変化に関して、サンプルの場合 より大きい変化を示すことを特徴とする方法。 １４．請求項４記載の方法において、リザーバの容積がサンプルの容積より大 きいことを特徴とする方法。 １５．請求項４記載の方法において、関連する種が二酸化炭素（ＣＯ₂）であ ることを特徴とする方法。 １６．請求項１５記載の方法において、リザーバ媒体がｐＨ≧８．０に緩衝化 した水性媒体であり、サンプル媒体がpＨ≦７．７の水性媒体であることを特徴 とする方法。 １７．請求項８記載の方法において、関連する種が二酸化炭素（ＣＯ₂）であ ることを特徴とする方法。 １８．請求項１７記載の方法において、リザーバ媒体がｐＨ≧８．０に緩衝化 した水性媒体であり、サンプル媒体がｐＨ≦７．７の水性媒体であることを特徴 とする方法。 １９．気体透過性の基準封入体に封じ込めた基準媒体中の関連する気体種の濃 度を、与えられた時間可変温度範囲で実質的に一定に維持する方法において、 関連する気体種を含有する基準媒体を、気相を含む気体透過性の基準封入体に 封じ込め、 気相を含む気体透過性のリザーバ封入体に封じ込めた、温度依存性の所定量の 関連する気体種を含有するリザーバ媒体を有するリザーバを含む、関連する気体 種の別の供給源を設け、 共通の雰囲気によって囲繞された基準封入体およびリザーバの封入体の両者を 内蔵するための共通の封入体の形態の、実質的に気密性で中空の構造体を設け、 リザーバの封入体中の関連する種の、温度に関連した平衡分圧の変化により、 共通の雰囲気に対して気体透過性のリザーバ封入体を横切って所定量の関連する 種の交換が起こるようにリザーバを構成すると共にその内容物を設定し、これに より基準媒体内で関連する気体種の平衡濃度の変化を制御するように、気体透過 性のサンプル封入体の外側表面と接触する共通の雰囲気中の関連する種の濃度を 変化させ、その際、気体透過性の基準封入体の外側表面と接触する共通の雰囲気 中の関連する気体種の分圧を、温度の関数として調節し、基準媒体中の関連する 気体種の濃度を本質的に一定に維持する、 工程を含むことを特徴とする、気体透過性の基準封入体に封じ込めた基準媒体 中の関連する気体種の濃度を、与えられた時間可変温度範囲で実質的に一定に維 持する方法。 ２０．制御された量の少なくとも１つの関連する気体種を内蔵するパッケージ 化された多相基準システムにおいて、 公知の基準濃度のそれぞれの関連する気体種を含有する基準媒体と、 関連する気体種を含有する基準媒体を保持する気体透過性の基準封入体と、 基準媒体に対して気体透過性の関係で所定量の関連する気体種を含有するリザ ーバ用媒体を有するリザーバを含む、関連する気体種の別の温度依存性の供給源 と、 共通の雰囲気を形成する気相によって囲繞された基準封入体およびリザーバの 両者を内蔵するための共通の封入体の形態の、実質的に気密性の中空の構造体と を備え、 基準媒体中の関連する気体種の基準濃度が、選択した温度範囲に対して所望の 温度の関数に従って変化するように、リザーバが共通の雰囲気を介して作用し、 気体透過性の基準封入体と接触する関連する気体種の分圧を温度の関数として変 化させることを特徴とする、制御された量の少なくとも１つの関連する気体種を 内蔵するパッケージ化された多相基準システム。