JPH10513264A - 二酸化炭素を指示する為の比色装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 二酸化炭素を指示する為の比色装置が開示され、該装置はａ）少なくとも１つのｐＨ感受性インジケーター色素、ｂ）第４級アンモニウム塩類、ホスホニウム塩類およびスルホニウム塩類からなる群より選択される、少なくとも１つの塩基性物質、およびｃ）アルカリ加水分解されやすくなく、室温あるいは適度に高めた温度で液体の、水不溶性で、低揮発性の有機物質からなる群より選択される少なくとも１種、を含有している。

Description

【発明の詳細な説明】 二酸化炭素を指示する為の比色装置技術分野 本発明は二酸化炭素を指示する為の比色装置に関する。背景技術 化学的吸収を利用して、ガスの混合物中の二酸化炭素ガス（ＣＯ₂）を検出す る、あるいは濃度を測定する方法は良く知られた技術に属する。 ドイツ特許第９１９５１０号および第１００７５２５号は、ともにｐＨ感受性 色素を含有する物質上でのＣＯ₂の選択的な吸収を開示している。該物質に結合 しているＣＯ₂によって引き起こされるｐＨ値の変化は、該物質中に存在する色 素の色の変化として見た目に明らかとなる。したがって、色の変化は調査中のガ ス流中のＣＯ₂量の測定値となる。 これらの初期のシステムで遭遇する問題は、吸収表面は、密封閉鎖されたガラ ス管中に保存しなければならず、しかも、いったん該表面がガス流に接触すれば 、不可逆的な反応が起こる。すなわち、該装置は被検ガスに暴露された後は利用 不能となる。従って、例えば、経時的に変化するＣＯ₂濃度のモニタリングには 使用することができない。 可逆的なＣＯ₂インジケーター装置はＵＳ−Ａ−４２７８４９９に開示されて いる。この先行技術の装置は、ｐＨ感受性インジケーター色素、塩基性物質およ び粘稠な吸湿性の液体からなるシステムを有している。該インジケーターは２、 ３秒の時定数でＣＯ₂を吸収することも脱着することも両方できるので、例えば 、病院内で患者の呼吸をモニタリングするのに使用することができる。約４秒か かる呼気の間、該息は３−５容量％のＣＯ₂を含有し、一方、典型的には約２秒 かかる吸気の間は、ＣＯ₂量は大気中の通常のＣＯ₂濃度に一致して、約０．０５ 容量％である。これゆえ、該インジケーターは１分間に約１０回の呼吸に伴って 色を交互に変化させる。 この公知のシステムの主たる欠点は、当該システムが極めて吸湿性であって、 それゆえ、該インジケーターは調査中のガスから水蒸気を吸収し、最終的には該 システムはＣＯ₂に応答するのをやめてしまうことである。吐き出された空気が 約３０℃の水蒸気で飽和されているという事実を考慮すると、このインジケータ ーは、患者の呼吸を２、３分間モニターすることができるだけであろう。 この先行技術の装置が示す他の欠点は、該インジケーターを、使用前には、密 封閉鎖された、完全に乾燥した、二酸化炭素がない環境で保管しなければならな いことである。 可逆的な比色装置の他のタイプは、ＵＳ−Ａ−５００５５７２およびＷＯ９１ ／０５２５２ならびにAnalytical Chemistry，Vol 64，1383頁（1992）の論文に よって開示されている。 これらのシステムは、ｐＨ感受性インジケーター色素、塩基性物質としての水 不溶性の有機第４級（例えばアンモニウムあるいはホスホニウム）水酸化物、お よびＣＯ₂の吸収／脱着を容易にする為の付加的な物質に基づいている。 これらの公知のインジケーター装置は、数日間は可逆的に機能すると思われ、 湿気のある環境および乾燥した環境の両方で、普通に指示している。 これらの装置の主要な欠点は、強塩基が経時的に分解し、そのため該インジケ ーターはゆっくりと恒久的に“酸性”となり、従って役に立たなくなることであ る。そうなると、該インジケーターはまるで連続的に高濃度のＣＯ₂に暴露され ているかのように、該“酸性”色を常時示す。 また、微量の湿気の存在下では、可塑剤として使用されるリン酸エステル等の アルカリ加水分解が、強塩基を消費する酸性の物質を産生する。 この、該塩基の分解は環境温度に大きく依存しており、したがって、使用を待 つ間保管されていたインジケーター装置の使用可能寿命を予想し、確認すること は難しい。 本発明の目的は、使用前は、密封閉鎖され、完全に乾燥した、二酸化炭素のな い環境で保管する必要のない、二酸化炭素を指示する為の可逆的な比色装置を提 供することである。 本発明の他の目的は、例えば、医療サービスでの使用の為の、大量生産された 製品に課せられた要求に応じ、長い貯蔵寿命を有する、二酸化炭素を指示する為 の可逆的な比色装置を提供することである。発明 本発明は、二酸化炭素を指示する為の比色装置を提供し、該装置は、 ａ）少なくとも１つのｐＨ感受性インジケーター色素、 ｂ）第４級アンモニウム塩類、ホスホニウム塩類およびスルホニウム塩類からな る群より選択される、少なくとも１つの塩基性物質、および ｃ）アルカリ加水分解されやすくなく、好ましくは１００℃より低い温度で液体 の、水不溶性で、低揮発性の有機物質からなる群より選択される、少なくとも１ 種 を有する。 本発明の該比色装置の好適な具体例によれば、当該装置はまた、 ｄ）構成要素ａ）−ｃ）の為の、不活性で、多孔性のガス透過性担体を有してい る。 この構成要素ｄ）は、紙シート等の通常の比色装置に関して用いられるいかな る通常の担体であってもよいが、好ましくは、透明な薄いプラスチックのホイル に塗付されたセルロース薄層であり、後者の場合には、両側からの該装置の観察 が可能である。 本発明によれば、本発明の装置において使用される該ｐＨ感受性インジケータ ー色素は、上述の、先行技術の可逆的な比色装置で使用されてきた、チモールブ ルー、ｍ−クレゾールパープルおよびクレゾールレッド等の、いかなる色素であ ってもよい。 本発明の比色装置において構成要素ｂ）として使用される物質は一般式（Ｉ） で要約することができる： 式中、 ＸはＮ、ＰまたはＳを表し、 Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³およびＲ⁴は同一または異なって、それぞれ（Ｃ₁−Ｃ₂₀）アルキ ル；（Ｃ₁−Ｃ₄）アルキルまたはフェニル基で置換されている（Ｃ₁−Ｃ₄）アル キル；ナフチル；ベンジル；またはピリジンを表し、 Ｙ^-はヒドロキシド、フルオリド、クロリド、ブロミド、ヨージド、カルボネー トおよびテトラフルオロボレートからなる群から選択されるアニオンである。 本発明の比色装置において構成要素ｂ）として使用される物質の他の例は、一 般式（ＩＩ）のピリジニウム化合物類である: Ｎ⁺-Ｒ⁵ Ｙ^- （II） 式中、 Ｒ⁵は（Ｃ₁−Ｃ₂₀）アルキルおよびベンジルからなる群より選択され、Ｙ^-はヒ ドロキシド、フルオリド、クロリド、ブロミド、ヨージド、カルボネートおよび テトラフルオロボレートからなる群から選択されるアニオンである。 本発明の比色装置において構成要素ｂ）として使用される物質のさらに他の例 は、一般式（ＩＩＩ）のイミダゾリニウム化合物類である 式中、 Ｒ⁶は（Ｃ₁−Ｃ₂₀）アルキルを表し、 Ｒ⁷はヒドロキシルあるいはアミノ基で置換されてもよい（Ｃ₁−Ｃ₂₀）アルキル を表し、 Ｒ⁸は水素または直鎖あるいは分岐した、飽和あるいは不飽和の、若しくは環状 構造を含有している（Ｃ₁−Ｃ₅₀）アルキルを表す。 本発明の比色装置の構成要素ｃ）は、アルカリ加水分解されやすくなく、室温 あるいは適度に高めた温度、好ましくは１００℃より低い温度で液体の、水不溶 性で、低揮発性の有機物質からなる群より選択される、少なくとも１種である。 無毒性であるということの他に、構成要素ｃ）はまた、本発明の比色装置にお いて使用される濃度では非刺激性であるのが好ましい。 “アルカリ加水分解されやすくない”という用語は、本明細書、および請求の 範囲においては、塩基性の構成要素ｂ）の存在下でアルカリ加水分解を受けるエ ステル基を含有する化合物を、とりわけ排除することを意図している。 構成要素ｃ）は最も好ましくは、室温（約２５℃）で液体、あるいは、例えば 、室温ではろう様構造であるが、適度に高めた温度、好ましくは１００℃より低 い温度で液体となる半固形の、１つあるいはそれ以上の物質である。 本発明の１つの態様によれば、構成要素ｃ）は１５０００より小さい、好まし くは１００００よりも小さい分子量（重量平均分子量＝Ｍｗ）の、１つあるいは それ以上の物質である。 本発明の別の態様によれば、構成要素ｃ）は、アルコール類、フェノール類お よびそのような物質のアルコキシル化誘導体類(alkoxylated derivatives)から なる群の少なくとも１種であり、少なくとも１つの直鎖あるいは分岐したポリエ ーテルであるのが有利である。 本発明のこの態様の好ましい具体例によれば、構成要素ｃ）は、以下の構造の 一つを有する、少なくとも１つの化合物を含有する： 式中、Ｒ⁹およびＲ¹²は、それぞれ水素若しくは１あるいはそれ以上の二重結合 、三重結合および／または環状構造を含んでいてもよい、炭素数１〜５０の直鎖 あるいは分岐した炭化水素残基を表し、 Ｒ¹⁰、Ｒ¹¹およびＲ¹³は、それぞれ炭素数１〜１０の直鎖あるいは分岐した炭化 水素残基を表す。 ｍおよびｎは同一又は異なって０〜１００の整数であり、 ｐは１〜６の整数であり、そして ｑおよびｒは同一又は異なって０〜４の整数である。 上記の構造（ＩＶ）〜（ＶＩＩ）を有する化合物の例は以下の通りである： ポリメチレングリコール類、ポリエチレングリコール類、ポリプロピレングリ コール類、ポリブチレングリコール類およびエチレンオキシド、プロピレンオキ シドおよび／またはブチレンオキシドの共重合体類等のポリアルキレングリコー ル類。 ポリテトラヒドロフラン類等の他の直鎖ポリエーテル類。 脂肪アルコール類（直鎖あるいは分岐した、飽和あるいは不飽和のもの等）か ら誘導された、エトキシル化、プロポキシル化あるいはブトキシル化された(eth oxylated，propoxylated or butoxylated)アルコール類、アルキルフェノール類 、ジアルキルフェノール類、アルキルナフタレン類、ビスフェノールＡ、ア ルキンジオール類、ラノリン、コレステロール、フィトステロール、シトステロ ール、グルコースエーテル類およびシリコーン類等のアルコキシル化アルコール 類またはフェノール類；および混合エトキシル化／プロポキシル化アルコール類 。 例えばトリメチロールプロパンあるいはペンタエリスリトールをエトキシル化 および／またはプロポキシル化することによって得られる産物等の分岐したポリ エーテル類。 エトキシル化および／またはプロポキシル化された第１級あるいは第２級アミ ン類またはジアミン類等のアルコキシル化アミン類。 アルコキシル化（エトキシル化および／またはプロポキシル化）チオール類。 例えばジオクチルエーテル等のジアルキルエーテル類。 本発明の比色装置は、構成要素ａ）、ｂ）およびｃ）を、例えばメタノール等 の低級脂肪族アルコール等の揮発性の有機溶媒中で混合し、そして該溶液を、例 えば紙シート等の担体上に塗付し、そののち、該溶媒を留去させることによって 、通常の方法で調製される。 同封の図面（図１）は、大気中、５０容量％の一定の相対湿度での貯蔵寿命に 関する、先行技術の比色装置（Ａ）と本発明の比色装置（Ｂ）との比較を示して いる。 先行技術の比色装置（Ａ）の組成は、塩基としてのテトラオクチルアンモニウ ムヒドロキシド、ｐＨ感受性色素としてのチモールブルーおよびさらなる構成要 素としての７０重量％（該混合物の全重量に対して算出）のトリブチルホスフェ ートであった。 本発明の比色装置（Ｂ）は、組成において、唯一、トリブチルホスフェートが 、同量の、 の式を有するアルキルアリールポリエーテルアルコール（Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈ ａａｓ Ｎｏｒｄｉｓｋａ ＡＢ、ストックホルム、スウェーデンからのＴｒｉ なっていた。 図１は２つの装置について、温度の関数としての、貯蔵寿命（対数目盛りで） を示している。 貯蔵寿命は、該インジケーター（ＣＯ₂との接触なし）が、“塩基性”色から 約１容量％のＣＯ₂に暴露させた時の“酸性”色へと変化する程度にまで老化す るのに必要とする時間、として定義した。 ２５℃での貯蔵寿命が先行技術の装置（Ａ）の約１６日間から、本発明の装置 （Ｂ）の３０カ月よりも長い期間へと長くなったことは、図１から明らかである 。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 イェデオン、アンドラス スウェーデン国、エス−183 30 テビュ、 ブッシュスティーゲン ３ アー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ａ）少なくとも１つのｐＨ感受性インジケーター色素、 ｂ）第４級アンモニウム塩類、ホスホニウム塩類およびスルホニウム塩類からな る群より選択される、少なくとも１つの塩基性物質、および ｃ）アルカリ加水分解されやすくなく、室温あるいは適度に高めた温度、好まし くは１００℃より低い温度で液体の、水不溶性で、低揮発性の有機物質からなる 群より選択される少なくとも１種 を有する、二酸化炭素を指示する為の比色装置。 ２．ｄ）構成要素ａ）−ｃ）の為の、不活性で、多孔性のガス透過性担体、好ま しくは薄いプラスチックのホイルに塗付されたセルロース薄層 をもまた有する、請求の範囲１記載の比色装置。 ３．有機物質ｃ）が１５０００、好ましくは１００００よりも小さい分子量（Ｍ ｗ）を有するものである、請求の範囲１および２のいずれかに記載の比色装置。 ４．構成要素ｃ）がアルコール類、フェノール類およびそれらの物質のアルコキ シル化誘導体(alkoxylated derivatives)からなる群の少なくとも１種である、 請求の範囲１〜３のいずれかに記載の比色装置。 ５．構成要素ｃ）が少なくとも１つの直鎖または分岐したポリエーテルを含有し ている、請求の範囲１〜４のいずれかに記載の比色装置。 ６．構成要素ｃ）が、以下の構造の１つを有する、少なくとも１つの化合物を含 有している、請求の範囲１〜５のいずれかに記載の比色装置。 式中、Ｒ⁹およびＲ¹²は、それぞれ水素若しくは１あるいはそれ以上の二重結合 、三重結合および／または環状構造を含んでいてもよい、炭素数１〜５０の直鎖 あるいは分岐した炭化水素残基を表し、 Ｒ¹⁰、Ｒ¹¹およびＲ¹³は、それぞれ炭素数１〜１０の直鎖あるいは分岐した炭化 水素残基を表し、 ｍおよびｎは同一又は異なって０〜１００の整数であり、 ｐは１〜６の整数であり、そして ｑおよびｒは同一又は異なって０〜４の整数である。