JPS6255617B2 - - Google Patents
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- JPS6255617B2 JPS6255617B2 JP54056086A JP5608679A JPS6255617B2 JP S6255617 B2 JPS6255617 B2 JP S6255617B2 JP 54056086 A JP54056086 A JP 54056086A JP 5608679 A JP5608679 A JP 5608679A JP S6255617 B2 JPS6255617 B2 JP S6255617B2
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Landscapes
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
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Description
本発明は、例えば呼気中のO2、CO2、N2等の
ガス濃度を分析する場合に適用して好適なガス濃
度分析装置に係わる。
例えば呼気中の酸素濃度を分析測定したい場合
水蒸気分圧によつてその見掛上の酸素濃度が変化
してしまうので、この測定値に対して水蒸気分圧
に応じた補正を行う必要が生じてくる。
このように水蒸気分圧に応じた補正を測定値に
対し行うことは実際上極めて煩雑であるので、こ
の煩雑さを回避するために、通常のガス濃度測定
分析装置においては、被測定気体をその濃度測定
部に持ち来す途上においては、この被測定気体中
の水蒸気分圧を一定（例えば零又は一定値）の分
圧に、言い換えれば、恒湿にする方法が採られ
る。
このようなガス濃度分析装置の１例としては、
第１図に示すように、例えば端部が口腔内に挿入
され被分析気体としての呼気をサンプリングする
可撓性（フレキシブル）を有するビニールチユー
ブ等より成るサンプリングチユーブ１と、気体流
量調整弁２と、チユーブ１に連結され外気に対し
気密性が保持された気体流路３と、流路３の途上
に配置されガス濃度を分析測定する測定部４と、
流路３に連結され矢印ａ及びｂに示すように被分
析気体を流すための吸引ポンプ５とを有し、流路
３の途上で測定部４より前段側に冷却装置６が設
けられ、この冷却装置６によつて被測定ガスを−
10℃〜−100℃に冷却して被分析気体中の水分を
露結させて排除し、このように水分がトラツプさ
れて排除された、即ち、水蒸気分圧が０となされ
た被分析気体を分析測定部４に送り込むようにな
すものがある。
ところが、このように完全に除湿して水蒸気分
圧を０にするための冷却温度は可成りの低温を必
要とするので、その冷却装置６は、可成り大掛り
なものとなつてしまう。また、この冷却部分にお
いて結露ないし結氷した水分を流路３より排除す
る作業が面倒であり、また、長時間の連続使用
で、この結露又は結氷によつて流路３が閉塞され
たり、これら露或いは氷が分析測定部４に流れ込
むおそれが生じて来る。すなわち、この種の装置
では、長時間の連続測定が不可能である。
また、上述したように水蒸気分圧を０ないしこ
れに近づける方法として、流路３の一部に吸水性
の物質、薬品を配する方法もあるが、この方法に
よる場合、一般にその吸水速度が遅いことや、こ
の吸水性の物質或いは薬品の吸水効果が恒久的で
はないので、その交換が必要であることの欠点が
ある。
更に、他のガス濃度分析装置として、被測定気
体に零に非らざる一定の水蒸気分圧、即ち湿度を
付与するようにしたものもあるが、この場合の恒
湿装置は、第２図に示すように、流路３の途上に
水が収容された水溜７が設けられ、この水溜７が
恒温装置８内に配されて成り、被測定気体を水溜
７内の水中にバブルさせて一定の湿度を付与する
ようになされている。尚、第２図において第１図
と対応する部分には同一符号を付して重複説明を
省略する。
ところが、このようなバブリング法では、被測
定気体の水中の滞留体積が大であることや、バブ
リングが平衡するまでに比較的長時間を必要とす
ることなどから応答速度が遅いという欠点があ
る。
このような欠点を回避するものとして、恒温室
内に湿潤媒体を配置した恒湿装置を設け、ここに
被測定気体を通過させてこれに所定の水蒸気分圧
を付与させてこの状態で濃度測定を行うようにし
たガス濃度測定装置が提案された。ところが、こ
の装置においても恒温装置を具備させるものであ
るがために、これが装置の十分な小型化、軽量
化、部品点数の減少化、電力消費の削減の隘路と
なつている。すなわち、この恒温装置は、例えば
ペルチエ効果によるサーモエレメントを設けて成
るが、これには可成り大型で重量が大きな放熱フ
インが設けられるものであり、また、このサーモ
エレメントによつて例えば６℃の恒温状態を保持
するには大電力を必要とし、更に電源投入から恒
温状態になるまでに約10分間の時間を要するの
で、例えば呼気中のO2、CO2、N2濃度を分析す
る呼気ガス分析装置に適用する場合、救急時の患
者の呼吸状態をモニターする場合などの迅速な測
定開始が要求される場合に適当でないという欠点
がある。
本発明は、上述した諸欠点を解消したガス濃度
分析装置を提供するものである。
第３図を参照して本発明によるガス濃度分析装
置の一例を説明する。
本発明においては、ガス濃度を分析して電気信
号としての濃度信号に変換するトランスデユーサ
１０と、これよりの出力を補正する補正手段１１
とを設ける。１２は、この補正された出力により
濃度表示を行う表示部を示す。１３は被分析気体
の流路で、この流路１３の途上にトランスデユー
サ１０が配される。１４は、例えば遊端が口腔内
に挿入され被分析気体としての呼気をサンプリン
グするサンプリングチユーブで、流路１３の入路
に連結される。このサンプリングチユーブは、例
えば可撓性（フレキシブル）を有するビニールチ
ユーブ等より成る。１５は流量調整弁で、１６は
矢印ａ及びｂに示すように、流路１３に、サンプ
リングチユーブ１４からトランスデユーサ１０へ
と被分析気体を流通させる吸引ポンプを示す。
そして、特に本発明においては、流路１３の、
トランスデユーサ１０に向う途上に、被測定気体
すなわち被分析気体が通過するときの、与えられ
た周囲条件での温度、例えば室内温度における飽
和水蒸気分圧を、被分析気体に与える飽和水蒸気
分圧の付与手段１７を設ける。
この飽和水蒸気分圧の付与手段１７は、例えば
第４図に示すように、垂直方向に延びる透孔２３
ａと、その中間部から分岐する透孔２３ｂとを有
する外囲体１８を有し、流透孔２３ａ及び２３ｂ
によつて流路１３の一部が形成されるようにす
る。すなわち、流路１３を構成するサンプリング
チユーブ１４に連結される側のパイプ３３ａが透
孔２３ａの上端に連結され、トランスデユーサ１
０（図示の例ではトランスデユーサの前段に配さ
れる流量調整弁１５）に連結される側のパイプ３
３ｂが透孔２３ｂの外端に連結される。透孔２３
ａの下端には、水１９が収容される容器２０が、
外気と遮断して気密的に連結される。そして、透
孔２３ａ内には湿潤媒体２１が挿入され、その下
端が容器２０内の水１９中に浸漬される。この湿
潤媒体２１は、例えば第５図に示すように、良熱
伝導性の金属メツシユより成る例えば円筒状の通
気性媒体２２と、毛細管現象によつて水を吸い上
げ得る媒体２４とより構成し、媒体２４を通気性
媒体２２内に互に接触するように挿入して形成し
得る。そして、この媒体２１の媒体２４の一部、
例えば下端を容器２０内の水１９に浸漬する。こ
のようにして容器２０内の水１９を媒体２４の毛
細管現象によつて吸い上げこの媒体２４がその全
域に亘つて、常時湿潤状態に保持され、これによ
つて通気性媒体２２が濡れた状態に保持されるよ
うにする。ここに、通気性媒体２２は、例えば
100〜200メツシユのステンレスメツシユより成
り、その外径が透孔２３ａの内径に応じて選ば
れ、透孔２３ａの内面に密接し得る程度、例えば
透孔２３ａの内径が2.0mmである場合はその外径
が1.8〜2.0mm、内径が1.5〜1.6mmの円筒メツシユ
より構成し、その長さを約40mmに選び得る。ま
た、毛細管現象を得る媒体２４としては、円筒メ
ツシユより成る通気性媒体２２内にこれと密接す
る外径に選ばれた木綿糸の束より構成し得る。
尚、この湿潤媒体２１は、透孔２３ａへの透孔２
３ｂの開口部を横切つて配置される。
一方、外囲体１８に、その温度を検出して電気
信号としての温度信号をとり出す感温素子、すな
わち温度検出素子２５を熱的に密に連結して配置
する。
トランスデユーサ１０としては、例えばグロー
放電型ガス濃度検出器、ポーラログラフO2検出
器、或いは赤外線CO2検出器が用いられる。
そして、ガス濃度分析を行うにあつては、吸引
ポンプ１６によつて透孔２３ａ及び２３ｂ内を含
んで、流路１３内と、容器２０内等を排気し、被
分析気体の例えば呼気をパイプ１４より採取す
る。このようにすると、被分析気体は、流路１３
を構成するパイプ３３ａ→透孔２３ａ→透孔２３
ｂ→パイプ３３ｂを通じてトランスデユーサ１０
に送り込まれることになるが、その途上で、飽和
水蒸気分圧の付与手段１７の湿潤媒体２１を通過
することによつて、与えられた温度Ｔにおける飽
和水蒸気分圧を保持する。すなわち、流路１３に
送り込まれる被分析気体が、与えられた周囲条件
の温度、例えば室内温度における飽和水蒸気分圧
より小さい水蒸気分圧である場合は、これが湿潤
媒体２１、厳密には湿潤状態に保持された通気性
媒体２２を通過するに際して水分が補給されて、
与えられた温度Ｔにおける飽和水蒸気圧となり、
また逆に、被分析気体の水蒸気分圧が温度Ｔにお
ける飽和水蒸気圧より大きい場合は、媒体２１
（通気性媒体２２）の通過に際し、余剰の水分が
水滴となつてこの媒体２１に吸着して除去され、
この温度Ｔにおける飽和水蒸気圧となる。したが
つて、この手段１７における温度と同等ないしは
これより高い温度を保持して被分析気体をトラン
スデユーサ１０に送り込めば、上述の温度Ｔでの
飽和水蒸気分圧下でのガス濃度が分析測定されて
これに応じた電気的出力E0がとり出されること
になる。
このようにトランスデユーサ１０からとり出さ
れた出力E0は、前述の温度Ｔにおける飽和水蒸
気分圧下のガス濃度の測定出力であるが、本発明
装置においては、何ら恒温装置を具備しないので
この温度Ｔは変動し、これに応じてトランスデユ
ーサ１０による測定出力E0（％）が変動する。
すなわち、この出力E0（％）は、
E0（％）＝Ｅ（％）×ｆ（ＰH2O（Ｔ） ……(1)
として与えられる。ここに、E0（％）は、標準
状態におけるガス濃度による出力でｆ（ＰH2O
（Ｔ））は、
ｆ（ＰH2O（Ｔ））＝Ｐａ−ＰＨ２Ｏ（Ｔ）／Ｐａ……(
2)
で与えられる。ここにPaは、雰囲気の圧力、ＰH2
Ｏ（Ｔ）は与えられた温度Ｔでの飽和水蒸気分圧
であり、表(1)に示すような値になる。表(1)から分
るように、例えば40℃の温度において真の値の
0.93倍の出力しか得られず、誤差は−７％にも達
する。
The present invention relates to a gas concentration analyzer suitable for use in analyzing the concentration of gases such as O 2 , CO 2 , N 2 and the like in exhaled breath. For example, when you want to analyze and measure the oxygen concentration in exhaled breath, the apparent oxygen concentration changes depending on the water vapor partial pressure, so it is necessary to correct the measured value according to the water vapor partial pressure. come. In practice, it is extremely complicated to make corrections to measured values according to water vapor partial pressure, so in order to avoid this complication, ordinary gas concentration measurement and analysis devices On the way to the concentration measurement section, a method is adopted in which the partial pressure of water vapor in the gas to be measured is kept constant (for example, zero or a constant value), in other words, the humidity is kept constant. An example of such a gas concentration analyzer is
As shown in FIG. 1, there is a sampling tube 1 made of, for example, a flexible vinyl tube whose end is inserted into the oral cavity to sample exhaled breath as the gas to be analyzed, and a gas flow rate adjustment valve 2. , a gas flow path 3 connected to the tube 1 and maintained airtight with respect to the outside air, and a measuring section 4 disposed in the middle of the flow path 3 for analyzing and measuring gas concentration.
It has a suction pump 5 that is connected to the flow path 3 and flows the gas to be analyzed as shown by arrows a and b, and a cooling device 6 is provided in the middle of the flow path 3 on the upstream side of the measurement section 4. The gas to be measured is cooled by the cooling device 6.
The moisture in the gas to be analyzed is dehydrated and eliminated by cooling it to 10℃ to -100℃, and the gas to be analyzed with moisture trapped and eliminated, that is, the water vapor partial pressure has become 0, is There is one that sends it to the analysis and measurement section 4. However, since the cooling temperature for completely dehumidifying and reducing the water vapor partial pressure to 0 requires a considerably low temperature, the cooling device 6 becomes quite large. In addition, it is troublesome to remove condensed or frozen water from the flow path 3 in this cooling part, and when used continuously for a long time, the flow path 3 may be blocked by this condensation or ice, or Alternatively, there is a possibility that ice may flow into the analysis and measurement section 4. That is, with this type of device, continuous measurement over a long period of time is not possible. Furthermore, as mentioned above, as a method of bringing the water vapor partial pressure to 0 or close to this, there is a method of disposing a water-absorbing substance or chemical in a part of the flow path 3, but when this method is used, the water absorption rate is generally slow. Another drawback is that the water-absorbing effect of this water-absorbing substance or chemical is not permanent, so it must be replaced. Furthermore, there are other gas concentration analyzers that apply a constant water vapor partial pressure, that is, humidity, to the gas to be measured. As shown, a water reservoir 7 containing water is provided in the middle of the flow path 3, and this water reservoir 7 is arranged in a constant temperature device 8, and the gas to be measured is bubbled into the water in the water reservoir 7 to maintain a constant temperature. It is designed to add humidity. In FIG. 2, parts corresponding to those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and redundant explanation will be omitted. However, such a bubbling method has drawbacks such as slow response speed due to the large retention volume of the gas to be measured in water and the relatively long time required for bubbling to reach equilibrium. In order to avoid such drawbacks, a constant humidity device is installed in which a humidifying medium is placed in a constant temperature chamber, the gas to be measured is passed through this device, a predetermined water vapor partial pressure is applied to it, and the concentration is measured in this state. A gas concentration measuring device was proposed. However, since this device is also equipped with a constant temperature device, this is a bottleneck in sufficiently reducing the size and weight of the device, reducing the number of parts, and reducing power consumption. That is, this thermostat is equipped with a thermoelement based on the Peltier effect, for example, which is equipped with fairly large and heavy heat dissipation fins. Maintaining a constant temperature state requires a large amount of power, and it takes about 10 minutes to reach a constant temperature state from the time the power is turned on. When applied to an analyzer, there is a drawback that it is not suitable when a rapid start of measurement is required, such as when monitoring the respiratory status of a patient in an emergency. The present invention provides a gas concentration analyzer that eliminates the above-mentioned drawbacks. An example of the gas concentration analyzer according to the present invention will be explained with reference to FIG. The present invention includes a transducer 10 that analyzes gas concentration and converts it into a concentration signal as an electrical signal, and a correction means 11 that corrects the output from the transducer 10.
and. Reference numeral 12 denotes a display unit that displays the density based on the corrected output. 13 is a flow path for the gas to be analyzed, and a transducer 10 is disposed in the middle of this flow path 13. Reference numeral 14 denotes a sampling tube whose free end is inserted into the oral cavity, for example, to sample exhaled breath as the gas to be analyzed, and is connected to the inlet of the flow path 13 . This sampling tube is made of, for example, a flexible vinyl tube. 15 is a flow rate adjustment valve, and 16 is a suction pump that allows the gas to be analyzed to flow from the sampling tube 14 to the transducer 10 in the flow path 13, as shown by arrows a and b. In particular, in the present invention, in the flow path 13,
A saturated water vapor partial pressure that gives the analyte gas a saturated water vapor partial pressure at a temperature under given ambient conditions, for example, room temperature, when the gas to be measured, that is, the gas to be analyzed passes on its way to the transducer 10. A means 17 for applying is provided. The means 17 for applying saturated water vapor partial pressure is, for example, as shown in FIG.
a, and a through hole 23b branching from the middle part thereof, and has through holes 23a and 23b.
A part of the flow path 13 is formed by this. That is, the pipe 33a on the side connected to the sampling tube 14 constituting the flow path 13 is connected to the upper end of the through hole 23a, and the transducer 1
0 (in the illustrated example, the flow rate adjustment valve 15 disposed at the front stage of the transducer).
3b is connected to the outer end of the through hole 23b. Through hole 23
At the lower end of a is a container 20 in which water 19 is stored.
It is sealed off from the outside air and connected airtight. Then, the wetting medium 21 is inserted into the through hole 23a, and its lower end is immersed in the water 19 in the container 20. As shown in FIG. 5, this wetting medium 21 is composed of, for example, a cylindrical breathable medium 22 made of a metal mesh with good thermal conductivity, and a medium 24 capable of sucking up water by capillary action. The media 24 may be formed by being inserted into the breathable media 22 and in contact with each other. A part of the medium 24 of this medium 21,
For example, the lower end is immersed in water 19 in the container 20. In this way, the water 19 in the container 20 is sucked up by the capillary action of the medium 24, and the medium 24 is kept constantly moist over its entire area, thereby keeping the breathable medium 22 in a wet state. to be retained. Here, the breathable medium 22 is, for example,
It is made of a stainless steel mesh of 100 to 200 meshes, the outer diameter of which is selected according to the inner diameter of the through hole 23a, and to the extent that it can be brought into close contact with the inner surface of the through hole 23a, for example, when the inner diameter of the through hole 23a is 2.0 mm. It consists of a cylindrical mesh with an outer diameter of 1.8 to 2.0 mm and an inner diameter of 1.5 to 1.6 mm, and its length can be selected to be about 40 mm. The medium 24 for obtaining capillary action may be composed of a bundle of cotton threads having an outer diameter selected to be in close contact with the permeable medium 22 made of a cylindrical mesh.
Note that this wet medium 21 is applied to the through hole 2 to the through hole 23a.
3b. On the other hand, a temperature sensing element, that is, a temperature detection element 25, which detects the temperature of the envelope 18 and extracts a temperature signal as an electric signal, is arranged in a closely thermally connected manner. As the transducer 10, for example, a glow discharge type gas concentration detector, a polarographic O 2 detector, or an infrared CO 2 detector is used. When performing gas concentration analysis, the suction pump 16 evacuates the inside of the channel 13, the inside of the container 20, etc., including the insides of the through holes 23a and 23b, and the gas to be analyzed, for example, exhaled air, is evacuated through a pipe. Collected from No. 14. In this way, the gas to be analyzed flows through the flow path 13.
Pipe 33a → through hole 23a → through hole 23
b → transducer 10 through pipe 33b
On the way, the water passes through the wetting medium 21 of the saturated water vapor partial pressure imparting means 17, thereby maintaining the saturated water vapor partial pressure at a given temperature T. That is, when the gas to be analyzed sent into the flow path 13 has a water vapor partial pressure lower than the saturated water vapor partial pressure at the temperature of the given ambient conditions, for example, room temperature, this gas is in the wetting medium 21, strictly speaking in a wet state. Moisture is replenished as it passes through the retained breathable medium 22,
The saturated water vapor pressure at a given temperature T is
Conversely, if the water vapor partial pressure of the gas to be analyzed is greater than the saturated water vapor pressure at temperature T, the medium 21
When passing through (breathable medium 22), excess water becomes water droplets and is adsorbed to this medium 21 and removed.
This is the saturated water vapor pressure at this temperature T. Therefore, if the gas to be analyzed is sent to the transducer 10 while maintaining a temperature equal to or higher than the temperature in this means 17, the gas concentration under the saturated water vapor partial pressure at the above-mentioned temperature T can be analytically measured. and an electrical output E 0 corresponding to this is extracted. The output E 0 taken out from the transducer 10 in this way is the measurement output of the gas concentration under the saturated water vapor partial pressure at the temperature T mentioned above, but since the apparatus of the present invention is not equipped with any constant temperature device, this The temperature T varies, and the measured output E 0 (%) by the transducer 10 varies accordingly.
In other words, this output E 0 (%) is given as E 0 (%) = E (%) × f (P H2O (T) ... (1). Here, E 0 (%) is The output due to the gas concentration at f(P H2O
(T)) is f(P H2O (T))=Pa−P H2O (T)/Pa……(
2) is given by. Here Pa is the atmospheric pressure, P H2
O (T) is the saturated water vapor partial pressure at a given temperature T, and has the values shown in Table (1). As can be seen from Table (1), for example, at a temperature of 40°C, the true value
Only 0.93 times the output can be obtained, and the error reaches -7%.
【表】
したがつて、温度Ｔの変動に係わりなく標準状
態におけるガス濃度による出力Ｅを得るには、(1)
式をｆ（ＰH2O（Ｔ））で除した値が求められれば
良いことになる。すなわち、前述の40℃の例では
0.93で除算すれば真の値を求めることが出来る。
これがために、本発明においては、補正回路１１
において、温度検出素子２５によつて検出した温
度Ｔに応じた電気信号に基いて１／ｆ（ＰＨ２Ｏ（Ｔ）
）を得、
トランスデユーサ１０の出力E0に掛算すること
によつて標準状態におけるガス濃度による出力
Ｅ、すなわち、温度Ｔの影響を受けていない出力
を得る。
この補正回路１１としては、例えば第６図Ａに
示すように、オペレーシヨナルアンプ（演算増幅
器）２６を設け、これに、トランスデユーサ１０
よりの出力E0が供給されると共に、このオペレ
ーシヨナルアンプ２６には、抵抗R1，R2及び温
度検出素子２５としての例えば１／ｆ（ＰH2O
（Ｔ））の温度特性を有する正特性サーミスタによ
り負帰還が掛けられるようにして、前述の出力
E0′を得るようになすことができる。すなわち温
度検出素子２５の抵抗値をＲ（Ｔ）とすれば、こ
の増幅回路の入−出力特性（＝Ｅｏｕｔ／Ｅｉｎ）は
Ｅｏｕｔ／Ｅｉｎ＝Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ（Ｔ）／Ｒ１……(3
)
と表わされる。今、温度検出素子２５として正特
性サーミスタを用いる場合これの代表的な値とし
て
Ｒ（25℃）＝10KΩ
さらに
R1＝250KΩ
R2＝20KΩ
とすれば(3)式の関数は第７図に示すようになる。
例えば40℃に於ける飽和水蒸気分圧によつて、ト
ランスデユーサの出力は真の値の0.93倍になる
が、上記の補正回路１１により、さらに1.075倍
されて真の値とすることができる。（0.93×1.075
１）
40℃に限らず
１／ｆ（ＰＨ２Ｏ（Ｔ））＝Ｐａ／Ｐａ−ＰＨ２Ｏ（Ｔ
）
は
１／ｆ（ＰＨ２Ｏ（Ｔ））＝１＋ＰＨ２Ｏ（Ｔ）／Ｐａ
但し（ＰＨ２Ｏ（Ｔ）／Ｐａ）２≪１
と表すことが出来るのでR1，R2，Ｒ（Ｔ）を適
当に選定することによつて、必要な温度範囲にわ
たつて
１＋ＰＨ２Ｏ（Ｔ）／Ｐａ≡Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ（Ｔ）／Ｒ
１
とすることができる。
またこの回路１１の他の例としては、例えば第
６図Ｂに示すように検出素子２５から得た温度Ｔ
に応じたアナログ信号をＡ−Ｄ変換器２７により
デジタル信号に変換し、これによりROM２８に
書きこまれた１／ｆ（ＰH2O（Ｔ））の曲線を読み
出し、これによりプログラマブルアンプ２９を制
御して上述の出力Ｅをとり出すようにすることも
できる。
そして、この補正回路１１から得られた出力Ｅ
は、表示部１２によつてガス濃度として表示され
る。
上述した本発明装置によれば、サンプリングさ
れた被測定（分析）気体は、例えば呼気は、サン
プリング方法によつてその水蒸気分圧が不定とな
るが、この被分析気体のガス濃度を分析測定する
トランスデユーサ１０に向う以前の行程で、与え
られた温度Ｔ下で定められた飽和水蒸気分圧とな
して、更にこの与えられた温度を検出して、この
温度Ｔの変動によるガス濃度の変動分を補正する
ようにしたので、即読的に確実にその濃度を知る
ことができる。第８図中曲線４０は、本発明装置
によつて20.93％のO2濃度を有する気体、すなわ
ち空気を連続的に分析し、且つ測定分析を行つて
いる雰囲気の温度、すなわち与えられた温度Ｔを
10℃から40℃の間で変化させた場合の出力Ｅ
（％）を測定したものであり、曲線４１は同様の
温度Ｔの変化に対して補正回路１１を用いない場
合のガス濃度測定の出力、すなわちトランスデユ
ーサ１０の出力Ｅ（％）の測定結果を示すもので
ある。これら曲線より明らかなように、本発明装
置によれば、外囲温度（室内温度）、すなわち与
えられた温度Ｔの変動に影響されず、確実にガス
濃度の測定を行うことができる。
今、本発明装置によつてO2濃度17.1％で水蒸気
分圧が０の標準ガスの濃度を測定したところ第９
図イに示す結果（出力）が得られた。次に上述の
標準ガスに47mmHgの水蒸気分圧を存せしめて測
定した結果（出力）は第９図ロで示すようにな
り、いずれも同一の出力レベルを示した。すなわ
ち、本発明装置を用いることによつて、被測定ガ
スの水蒸気分圧に影響されることなく同じO2ガ
ス濃度（水蒸気分を除いた全体に対するO2の割
合）では同じ出力として測定がなされる。また、
この場合、水蒸気分圧がO2の標準ガスと、この
ガスに47mmHgの水蒸気分圧を持たせたガスとを
切換えて送り込んだにもかかわらず、その出力は
即応的に直ちに安定した出力としてとり出されて
いる。
上述したように本発明装置によれば、その濃度
を確実に測定できるにもかかわらず何ら恒温装置
を付設しないので、部品点数の減少、格段的な軽
量・小型化をはかることができ、更に、電源投入
後、恒温化されるまでの放置が不要となり、即座
に測定が可能となり、救急時の使用に好適とな
り、また電力消費も格段的に小となつて省エネル
ギ化に即応できる。
第１０図曲線４２は、第３図の構成において補
正回路１１を省略して、湿潤媒体２１が配置され
た手段１７に恒温装置を配して６℃の恒温を得る
ようにした装置において、電源投入後の恒温装置
による手段１７における温度を示すもので、これ
より明らかなように恒温状態になるまでに約10分
間の時間を要している。云い換えれば測定開始ま
でに10分間が必要となる。ところが本発明によれ
ば、第８図で説明したように恒温に保持される必
要がないので、電源投入後、殆んど直ちに測定可
能となる。
また、第１１図中曲線４３は第１０図における
と同様の装置において、室温に対する必要な電力
を示した曲線で、室温に応じてその消費電力は大
きくなるが、本発明装置によれば、同図中曲線４
４に示すように室温に影響されず極めて小い消費
電力によつてその測定を行うことができ、測定開
始を即座に行うことができることと相俟つて消費
電力の格段的な節約を行うことができる。
尚、上述の本発明装置において、ガス流路の一
部を構成し、湿潤媒体２１が配置される透孔２３
ａと、これより分岐し同様にガス流路の一部を構
成する透孔２３ｂとのなす角、特に透孔２３ａ
の、透孔２３ｂが連通する部分よりガス導入口側
の部分と、透孔２３ｂとのなす角θは、ほぼ90゜
ないしはこれより小さい鋭角に選定することが望
ましく、このようにすることにより、また吸引ポ
ンプ１６による吸引圧力等を適当に選定すること
により、湿潤媒体２１の水（液）が透孔２３ｂ側
へと流入することはこれを阻止できる。
また上述の例では、湿潤媒体２１が良熱伝導性
を有し、且つ通気性を有する媒体２２と、毛細管
現象を有する媒体２４とによつて構成した場合で
あるが、これら両媒体２２及び２４の性質を併せ
有する媒体によつて構成することもできることは
付言を要さないところであろう。[Table] Therefore, in order to obtain the output E due to the gas concentration in the standard state regardless of the fluctuation of the temperature T, (1)
It is sufficient to find the value obtained by dividing the equation by f(P H2O (T)). In other words, in the 40℃ example above,
You can find the true value by dividing by 0.93.
For this reason, in the present invention, the correction circuit 11
, 1/f(P H2O (T)
) is obtained and multiplied by the output E 0 of the transducer 10 to obtain the output E due to the gas concentration in the standard state, that is, the output not affected by the temperature T. As this correction circuit 11, for example, as shown in FIG. 6A, an operational amplifier 26 is provided, and a transducer 10 is connected to this.
The operational amplifier 26 is supplied with an output E 0 of 1/ f ( P H2O
(T)) Negative feedback is applied by a positive temperature characteristic thermistor having a temperature characteristic of
E 0 ′ can be obtained. That is, if the resistance value of the temperature detection element 25 is R(T), the input-output characteristics (=Eout/Ein) of this amplifier circuit are Eout/Ein=R 1 +R 2 +R(T)/R 1 ...( 3
). Now, when a positive characteristic thermistor is used as the temperature detection element 25, its typical value is R (25°C) = 10KΩ, furthermore, R1 = 250KΩ and R2 = 20KΩ, then the function of equation (3) is shown in Figure 7. It comes to show.
For example, due to the saturated water vapor partial pressure at 40°C, the output of the transducer will be 0.93 times the true value, but by the above correction circuit 11, it can be further multiplied by 1.075 to reach the true value. . (0.93×1.075
1) Not limited to 40℃, 1/f (P H2O (T)) = Pa/Pa - P H2O (T
) can be expressed as 1/f(P H2O (T))=1+P H2O (T)/Pa However, (P H2O (T)/Pa) 2 ≪1, so R 1 , R 2 , R(T) can be expressed as By appropriate selection, 1+P H2O (T)/Pa≡R 1 +R 2 +R(T)/R over the required temperature range.
It can be set to 1 . Further, as another example of this circuit 11, for example, as shown in FIG. 6B, the temperature T obtained from the detection element 25 is
The A -D converter 27 converts the analog signal corresponding to It is also possible to take out the above-mentioned output E. Then, the output E obtained from this correction circuit 11
is displayed as a gas concentration by the display unit 12. According to the above-described apparatus of the present invention, the sampled gas to be measured (analyzed), for example exhaled air, has an indefinite water vapor partial pressure depending on the sampling method, but the gas concentration of this gas to be analyzed can be analyzed and measured. In the previous step toward the transducer 10, the saturated water vapor partial pressure is determined under a given temperature T, and this given temperature is further detected to detect the change in gas concentration due to the change in temperature T. Since the amount is corrected, the concentration can be instantly read and reliably known. A curve 40 in FIG. 8 indicates the temperature of the atmosphere in which a gas having an O 2 concentration of 20.93%, that is, air, is continuously analyzed by the apparatus of the present invention, and the measurement and analysis are performed, that is, at a given temperature T. of
Output E when varied between 10℃ and 40℃
(%), and the curve 41 is the output of gas concentration measurement when the correction circuit 11 is not used for a similar change in temperature T, that is, the measurement result of the output E (%) of the transducer 10. This shows that. As is clear from these curves, according to the apparatus of the present invention, the gas concentration can be reliably measured without being affected by fluctuations in the ambient temperature (indoor temperature), that is, the given temperature T. Now, when the concentration of a standard gas with an O 2 concentration of 17.1% and a water vapor partial pressure of 0 was measured using the device of the present invention, the 9th
The results (output) shown in Figure A were obtained. Next, the results (outputs) of measurement using the above-mentioned standard gas with a water vapor partial pressure of 47 mmHg were as shown in Figure 9(b), and both showed the same output level. In other words, by using the device of the present invention, measurements can be made with the same output at the same O 2 gas concentration (ratio of O 2 to the total excluding water vapor) without being affected by the water vapor partial pressure of the gas to be measured. Ru. Also,
In this case, even though the standard gas with a water vapor partial pressure of O 2 and the gas with a water vapor partial pressure of 47 mmHg were switched and fed, the output was immediately stabilized. It's being served. As mentioned above, according to the device of the present invention, although the concentration can be reliably measured, no constant temperature device is attached, so that the number of parts can be reduced and the device can be made significantly lighter and smaller. After turning on the power, there is no need to leave the device until the temperature is constant, and measurements can be taken immediately, making it suitable for use in emergencies. Furthermore, power consumption is significantly reduced, making it possible to immediately respond to energy savings. A curve 42 in FIG. 10 shows a power supply in an apparatus in which the correction circuit 11 is omitted in the configuration shown in FIG. This shows the temperature in the means 17 using the constant temperature device after charging, and as is clear from this, it takes about 10 minutes to reach a constant temperature state. In other words, 10 minutes are required before starting the measurement. However, according to the present invention, there is no need to maintain the temperature at a constant temperature as explained in FIG. 8, so that measurement can be performed almost immediately after the power is turned on. Furthermore, a curve 43 in FIG. 11 is a curve showing the power required for room temperature in a device similar to that in FIG. Curve 4 in the figure
As shown in Fig. 4, the measurement can be performed with extremely low power consumption without being affected by room temperature, and the measurement can be started immediately, which together with the fact that the power consumption can be significantly reduced. can. In addition, in the above-described apparatus of the present invention, the through hole 23 that constitutes a part of the gas flow path and in which the wetting medium 21 is disposed.
a and the through hole 23b that branches from this and also forms part of the gas flow path, especially the through hole 23a
It is desirable that the angle θ between the through hole 23b and the portion closer to the gas inlet than the portion where the through hole 23b communicates with the through hole 23b is selected to be approximately 90° or an acute angle smaller than this. Furthermore, by appropriately selecting the suction pressure of the suction pump 16, it is possible to prevent the water (liquid) of the wetting medium 21 from flowing into the through hole 23b side. Further, in the above example, the wetting medium 21 is composed of the medium 22 having good thermal conductivity and air permeability, and the medium 24 having capillary action. It goes without saying that it can also be constructed using a medium that has the following properties.
第１図及び第２図は夫々本発明の説明に供する
ガス濃度測定装置の構成図、第３図は本発明装置
を用いたガス濃度測定装置の一例の構成図、第４
図は本発明装置の一例の断面図、第５図は湿潤媒
体の一例の分解斜視図、第６図Ａ及びＢは本発明
装置の補正回路の構成図、第７図はその説明図、
第８図はガス濃度測定の温度−出力曲線図、第９
図は本発明装置の出力曲線図、第１０図は恒温装
置を用いたガス濃度分析装置の電源投入後の温度
を示す図、第１１図は本発明装置と恒温装置を用
いたガス濃度分析装置の室温と電力の関係を示す
曲線図である。
１４はサンプリングチユーブ、１５は調整弁、
１３はガス流路、１０はトランスデユーサ、１６
は吸引ポンプ、２１は湿潤媒体、２５は温度検出
素子すなわち感温素子、２０は容器、１９はこれ
に収容された水である。
1 and 2 are block diagrams of a gas concentration measuring device used to explain the present invention, FIG. 3 is a block diagram of an example of a gas concentration measuring device using the device of the present invention, and FIG.
5 is an exploded perspective view of an example of a wetting medium, FIGS. 6A and B are configuration diagrams of a correction circuit of the inventive device, and FIG. 7 is an explanatory diagram thereof.
Figure 8 is a temperature-output curve diagram for gas concentration measurement, Figure 9
The figure is an output curve diagram of the device of the present invention, Figure 10 is a diagram showing the temperature after power-on of a gas concentration analyzer using a constant temperature device, and Figure 11 is a diagram of a gas concentration analyzer using the device of the present invention and a constant temperature device. It is a curve diagram showing the relationship between room temperature and electric power. 14 is a sampling tube, 15 is a regulating valve,
13 is a gas flow path, 10 is a transducer, 16
21 is a suction pump, 21 is a wetting medium, 25 is a temperature detection element, 20 is a container, and 19 is water contained therein.
Claims (1)
媒体を有し、この湿潤媒体に被測定気体を通過さ
せ、通過時の温度により定まる飽和水蒸気分圧を
上記被測定気体に付与する飽和水蒸気分圧付与部
と、上記温度を温度信号に変換するために上記付
与部に熱的に密に配置された感温素子と、上記付
与部の上記被測定気体の導出口の下流に設けられ
上記被測定気体の濃度を濃度信号に変換するトラ
ンスデユーサと、上記濃度信号を上記温度信号に
応じて補正する補正回路と、この補正回路の出力
をガス濃度として表示する表示部とを有すること
を特徴とするガス濃度分析装置。1 Saturated steam that is connected to a container containing water, has a wetting medium inside, passes the gas to be measured through the wetting medium, and imparts a saturated steam partial pressure to the gas to be measured determined by the temperature at the time of passage. a partial pressure applying section; a temperature sensing element disposed thermally closely in the applying section for converting the temperature into a temperature signal; The method includes a transducer that converts the concentration of the gas to be measured into a concentration signal, a correction circuit that corrects the concentration signal according to the temperature signal, and a display section that displays the output of the correction circuit as the gas concentration. Characteristic gas concentration analyzer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5608679A JPS55149053A (en) | 1979-05-08 | 1979-05-08 | Gas concentration analyzer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5608679A JPS55149053A (en) | 1979-05-08 | 1979-05-08 | Gas concentration analyzer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55149053A JPS55149053A (en) | 1980-11-20 |
| JPS6255617B2 true JPS6255617B2 (en) | 1987-11-20 |
Family
ID=13017273
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5608679A Granted JPS55149053A (en) | 1979-05-08 | 1979-05-08 | Gas concentration analyzer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS55149053A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04163582A (en) * | 1990-10-29 | 1992-06-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Remote control letter display device |
| JPH0580077U (en) * | 1992-03-30 | 1993-10-29 | 日本電気ホームエレクトロニクス株式会社 | Remote control standby power circuit |
| JPH0734420A (en) * | 1993-06-18 | 1995-02-03 | Infomex:Kk | Vehicle loaded marker device |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5346989A (en) * | 1976-10-06 | 1978-04-27 | Nippon Chemiphar Co Ltd | Novel dibenzo(b,f)thiepin derivatives and their preparation |
-
1979
- 1979-05-08 JP JP5608679A patent/JPS55149053A/en active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5346989A (en) * | 1976-10-06 | 1978-04-27 | Nippon Chemiphar Co Ltd | Novel dibenzo(b,f)thiepin derivatives and their preparation |
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|---|---|---|---|---|
| JPH04163582A (en) * | 1990-10-29 | 1992-06-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Remote control letter display device |
| JPH0580077U (en) * | 1992-03-30 | 1993-10-29 | 日本電気ホームエレクトロニクス株式会社 | Remote control standby power circuit |
| JPH0734420A (en) * | 1993-06-18 | 1995-02-03 | Infomex:Kk | Vehicle loaded marker device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55149053A (en) | 1980-11-20 |
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