(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
標準ガスを用いてガス分圧測定用センサを較正する経皮血液ガスモニタの較正方法において、前記センサはセンサごとの識別情報を有し、センサの不安定時は、第一ガスと第二ガスの２種類の標準ガスによる２点較正を行い、この較正結果を前記センサの識別情報に応じてセンサごとにモニタに記憶しておき、通常時は、第一ガスによる１点較正のみを行って、前記２点較正において記憶された較正結果から他の１点の較正値を求めることを特徴とする経皮血液ガスモニタの較正方法。
【請求項２】
センサごとに異なる値の抵抗を設けることでセンサの識別情報としたことを特徴とする請求項１記載の経皮血液ガスモニタの較正方法。
【請求項３】
センサごとに識別メモリを具え、この識別メモリに識別情報を記憶させたことを特徴とする請求項１記載の経皮血液ガスモニタの較正方法。
【請求項４】
センサの不安定時に行う２点較正は、まず第一ガスと第二ガスによる２点較正を行い、さらに第一ガスによる再較正を連続して行って、第一ガスおよび第二ガスによる較正結果と第一ガスによる再較正の結果とから較正することを特徴とする請求項１に記載の経皮血液ガスモニタの較正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は血中の酸素分圧や二酸化炭素分圧を皮膚の表面から計測する経皮血液ガスモニタの較正方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のモニタは、新生児や人工呼吸を必要とする重症患者の呼吸管理のために用いられている。各ガス分圧の測定には、センサの外部のガス分圧に比例した量のガスがセンサの透過膜を通じてセンサ内部に侵入し、侵入してきたガス量が各測定電極に生じる電流値や電位に相関することを利用している。
【０００３】
ところで、この電気信号は電気化学的原理による微弱なものであるため、測定値のずれや経時的変動が生じ易く、センサ毎のばらつきも大きいため、正確な値を得るためには使用前に較正を行わなければならない。この較正方法としては、いわゆる２点較正法が知られている（実開昭６４−３１７１３号公報など）。
【０００４】
これは、ガス分圧が既知で異なる混合率の２種類の標準ガスを用いて高域値と低域値とを較正する方法である。ここでは第一ガス（例えばＯ２  ：２０％，ＣＯ２  ：１０％含有ガス）と第二ガス（例えばＯ２  ：０％，ＣＯ２  ：５％含有ガス）を用いてＣＯ２  分圧およびＯ２  分圧を較正する場合を例として説明する。
【０００５】
まず、図４に示すように、モニタのセンサ接続部１１Ｂ  にセンサのコネクタ部１０Ａ  を接続し、センサの電極部１０Ｂ  をセンサ載置部１１Ａ  に固定する。次に、流量制御部１２を介して第一ガスをセンサ載置部１１に供給し、そのときのセンサ１０の信号値を求める。ＣＯ２  分圧の場合、信号値は、センサが当初大気中にさらされていれば、図５（Ａ）に示すように、最初は急峻に立ち上がり、途中で緩慢になってほぼ一定の値に到達するので、このときの値をＣＯ２  分圧がＣＯ２  濃度１０％に相当する値であるとする。Ｏ２  分圧の場合、図５（Ｂ）に示すように、当初から一定の信号値が観測され、徐々に上昇（または下降）してほぼ一定の値に達する。
【０００６】
続いてボンベ１３，１４  を切り替えて第二ガスをセンサ載置部１１に供給し、同様に信号値を求める。ＣＯ２  分圧の場合、第二ガスは第一ガスに比べてＣＯ２  分圧が低いため、信号値は低下してから一定の値に達する（図５Ａ）。Ｏ２  分圧の場合、第二ガスにはＯ２  が含まれていないため、急激に信号値は低下してほぼ一定の値に落ち着く（図５Ｂ）。そして、これら二点の値および二点間の差を求め、この差を測定部のメモリ１５（図４参照）に較正データとして記憶させると共に、較正結果を表示部１６に表す。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の較正方法では、常時、第一ガスと第二ガスの両方を用いた２点較正であるため、較正に要する時間が長い（例えば５〜８分）。また、第一ガスと第二ガスの両方を常に用いることからガスの消費量も多い。
【０００８】
さらに、２点較正を行った場合、図５（Ａ）に示すように、第一ガスの較正時にＣＯ２  分圧の値が安定するまでに時間がかかることがある。この較正値には信号値の変動の傾きの絶対値が一定値以下となった時点の値が利用されるが、第二ガスの較正完了時には、その値が変動している場合がある。そのため、第一ガスの較正完了時の値と第二ガスの較正完了時の値の差は真の値から外れたものとなって誤差を伴うという問題があった。
【０００９】
従って、本発明の主目的は、較正時間が短く、較正精度に優れた経皮血液ガスモニタの較正方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の課題を解消するもので、その第一の特徴は、標準ガスを用いてガス分圧測定用センサを較正する経皮血液ガスモニタの較正方法において、前記センサはセンサごとの識別情報を有し、センサの不安定時は、第一ガスと第二ガスの２種類の標準ガスによる２点較正を行い、この較正結果を前記センサの識別情報に応じてセンサごとにモニタに記憶しておき、通常時は、第一ガスによる１点較正のみを行って、前記２点較正において記憶された較正結果から他の１点の較正値を求めることにある。センサの不安定時としては、初めてセンサを使用するときや、同一センサの前回の２点較正から一定期間以上経過し、センサの出力信号が測定精度に影響を与える程度に変動していると判断できるときが挙げられる。
【００１１】
ここで、センサに識別情報（ＩＤ）を保有する手段としては、センサごとに異なる値の抵抗を設けたり、センサごとに識別メモリを設けて、この識別メモリに識別情報を記憶させることが挙げられる。
【００１２】
また、本発明の第二の特徴は、第一ガスと第二ガスからなる２種類の標準ガスを用いてガス分圧測定用センサを較正する経皮血液ガスモニタの較正方法において、第一ガスと第二ガスによる２点較正を行い、さらに第一ガスによる再較正を連続して行って、第一ガス，第二ガスによる較正結果と第一ガスによる再較正の結果とから較正することにある。この方法は、常に２点較正を実施する較正方法においてはもちろん、前記第一の特徴において、センサの不安定時に行う２点較正に適用しても有効である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明方法に用いるモニタの概略構成図である。このモニタは２種類の標準ガス（第一ガスと第二ガス）の各ボンベ１，２と、皮膚表面から血中のＯ２  分圧，ＣＯ２  分圧に応じた電流・電位を検知するセンサ３１，３２  と、センサ３１，３２  を各ボンベ１，２から供給されたガス雰囲気中に保持するセンサ載置部４Ａとを具えている。このモニタの構造は図４に示した従来から用いているモニタと共通している部分が多く、センサ３１，３２  からのデータを基に較正および計測を行う測定部７や測定結果などを表示する表示部８を具えている点は共通しているが、センサ３１，３２  に識別情報（ＩＤ）を持たせ、センサごとの較正データはモニタ中に記憶できるように構成した点が主な相違点である。
【００１４】
ここでは、第一ガスとしてＯ２  ：２０％，ＣＯ２  ：１０％含有ガスを用い、第二ガスとしてＯ２  ：０％，ＣＯ２  ：５％含有ガスを用いる。各ボンベ１，２とセンサ載置部４Ａとの間はガス回路により接続され、流量制御部６を経て途中の切り換え機（図示せず）によりいずれかのガスをセンサ載置部４Ａに供給するよう構成されている。
【００１５】
センサの具体的構造としては、例えば特公昭５６−３３０９４号公報記載のものが挙げられる。また、このモニタのセンサ３１，３２  は、一つのセンサでＯ２  分圧とＣＯ２  分圧とを計測できるが、Ｏ２  分圧のみまたはＣＯ２  分圧のみを測定できるものであってもよい。これらのセンサ３１，３２  は、モニタの接続部４Ｂに接続されるコネクタ部３１Ａ，３２Ａ  とセンサ載置部４Ａに保持される電極部３１Ｂ，３２Ｂ  とを具え、コネクタ部３１Ａ，３２Ａ  または電極部３１Ｂ，３２Ｂ  に識別情報（ＩＤ）を保有している。識別情報はセンサを交換などする際にモニタに対してセンサが変わったことを認識させるためのものである。例えば、センサごとに値に異なる抵抗を設け、センサ載置部４Ａに電極部３１Ｂ，３２Ｂ  を固定したときにこの抵抗に通電し、電流値が異なることからセンサを判別する。その他、コネクタ部３１Ａ，３２Ａ  自身に識別メモリを設け、このメモリにセンサの識別情報を記憶させても良い。
【００１６】
一方、モニタには各センサ３１，３２  ごとの較正データを記憶するメモリ５が設けられている。すなわち、センサ載置部４Ａにセンサの電極部３１Ｂ（３２Ｂ）を保持させると、センサの識別情報をモニタが判別し、各センサごとに対応した較正データを記憶する。較正データの内容には、標準ガスにより２点較正で得られた２つの較正値またはこれらの差、並びに２点較正を行った最新日時が含まれる。また、記録された較正データは表示部８により表示される。
【００１７】
（実施例１）
このような装置を用いた較正手順を図２に示す。
初めてセンサを使用するときや、同一センサの前回の２点較正から一定期間以上経過しているときは、較正値データが存在しなかったり、センサの信号レベルが変動して前回のデータが使用に適さない場合があるため２点較正を行い、それ以外の通常時は１点較正のみを行う。
【００１８】
まず、センサのコネクタ部３１Ａ（３２Ａ）をモニタのセンサ接続部４Ｂにつなぎ、センサ載置部４Ａに電極部３１Ｂ（３２Ｂ）を固定してセンサの接続を確認すると第一ガスによる較正を行う。つまり、ボンベから第一ガスをセンサ載置部４Ａに供給し、そのときのセンサの信号値を求める。センサが当初大気中にさらされていた場合、ＣＯ２  分圧では、信号値は図５（Ａ）に示すように最初は急峻に立ち上がり、途中で緩慢になってほぼ一定の値に到達するので、このときの値をＣＯ２  分圧がＣＯ２  濃度１０％に相当する値であるとする。Ｏ２  では、信号値は図５（Ｂ）に示すように最初からある程度の高い値を示し、徐々に上昇して一定値に到達するので、このときの値をＯ２  分圧がＯ２  濃度２０％に相当する値であるとする。
【００１９】
次に、識別メモリよりセンサの識別情報（ＩＤ）を読み出し、モニタのメモリに較正データが登録されているセンサかどうかを確認する。初めてセンサを使用するときは当然メモリには較正データが登録されていないので２点較正を行う。
【００２０】
２点較正を行うには、ボンベを切り替えて第二ガスをセンサ載置部に供給し、前述と同様に信号値を求める。ＣＯ２  分圧の場合、第二ガスは第一ガスに比べてＣＯ２  分圧が低いため、信号値は低下してから一定の下限値に達する。Ｏ２  分圧の場合、第二ガスにはＯ２  が含有されていないため、信号値は急低下し、ほぼ一定の値に到達する。そして、これら較正データをモニタのメモリに登録する。
【００２１】
一方、もし較正データが既に登録されたセンサであれば、登録データを読み込む。そして、この登録データのうち前回２点較正を行った日時を用い、その日時から予め定めた期間を越えているかどうかを判断する。この規定期間を越えていた場合は、そのセンサの第二ガスによる較正により得られる較正データが大きく変動している可能性があると判断して、前述の手順により２点較正を行う。規定期間は適宜選択すれば良く、本例では１か月とした。しかし、規定期間以内の場合は、前回の２点較正で得られた較正データが使用可能であると判断して１点較正のみを行い、一方の較正値（高域値）のみを求める。
【００２２】
この様に、通常１点較正でも十分なのは、ＣＯ２  分圧の場合、第一ガスに対する信号値と第二ガスに対する信号値との差は比較的変動が少なく、Ｏ２  分圧の場合、Ｏ２  分圧が０の場合の信号値がほぼ安定しているため、前述した２点較正により得られた較正データに基づいて他方の較正値を求めることができるからである。すなわち、ＣＯ２  分圧の場合、２点較正で得られた２つの較正値の差に相当する分だけ第一ガスに対する較正値から引けば第二ガスに対する較正値を求めることができる。また、Ｏ２  分圧の場合、１点較正で得られたデータと２点較正により求めてメモリに登録されているＯ２  分圧が０の場合の信号値とから２点の較正データを得ることができる。
【００２３】
このように、通常の較正を１点較正とすることで、較正に要する時間は約半分に短縮できる。一方、センサを初めて使用する際や、２点較正後、一定期間を経過している場合などは２点較正を行うことで、高い較正精度を確保することができる。
【００２４】
また、センサには識別情報のみを保持させ、較正データはモニタのメモリに記憶させることができるため、センサの構造を複雑化することなくセンサごとに精度の高い較正を行うことができる。
【００２５】
さらに、２点較正に用いる第二ガスは通常の較正では使用しないため、長期的に見れば較正に使用する標準ガスの使用量を節約できる。このことは、第二ガスのボンベを小型化できることにもなり、ボンベを装着するモニタ自体の小型化を図ることができる。
【００２６】
（実施例２）
次に、２点較正を行う場合に一層較正精度を向上できる方法について図３に基づいて説明する。この方法では第一ガスと第二ガスによる２点較正を行った後、続けて第一ガスによる再較正を行う。
【００２７】
従来は第一ガスの１回目の供給により較正値を求めるが、センサの安全度によっては、この値が完全に安定するまでかなり時間を要することがあるため、信号値の変動の傾きの絶対値が一定値以下に入った場合や一定時間経過後の信号値を較正値として採用している（図５参照）。本発明では、第一ガスの１回目の供給により安定性の規格に達して（この際の較正値をＳａとする）から第二ガスの供給により較正値（Ｓｂ’）を求めた後、さらに第一ガスの２回目の供給を行って、２回目の第一ガスによる信号値Ｓｃを求める（図３参照）。次に、これらの値Ｓａ，Ｓｃと、３回の較正時点での時刻Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃより以下の式に従ってＴｂにおける第一ガスに対応する信号値Ｓｂを算出する。
Ｓｂ＝Ｓａ＋（Ｔｂ−Ｔａ）×（Ｓｃ−Ｓａ）／（Ｔｃ−Ｔａ）
【００２８】
このＳｂと第二ガスに対する信号値Ｓｂ’との差を求めることで、より真の値に近い第一ガスの較正値と第二ガスの較正値の差を求めることができる。ＣＯ２  分圧の較正における時間と信号値との関係を図３（Ａ）に、Ｏ２  分圧の較正における時間と信号値との関係を図３（Ｂ）に示す。
【００２９】
このように、２点較正の後に再度第一ガスによる較正を行えば、第一ガス供給により得られる値と第二ガス供給により得られる値との差は、信号値の変動を考慮して決定されるため、より一層高い精度の較正を行うことができる。
【００３０】
なお、上記の説明では、いずれの実施例もＣＯ２  分圧およびＯ２  分圧の高い第一ガスを先に、同分圧が低い第二ガスを後に較正したが、この順序は特に限定されない。本例とは逆に第二ガスを先に較正しても良い。また、実施例１の方法において２点較正を行う場合、実施例２の方法を併用しても良い。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば常時は１点較正を行うことで較正時間を短縮化し、必要時のみ２点較正を行って、１点較正を行う際の基準となるデータを記憶しておくため、高い較正精度も両立することができる。
【００３２】
また、２点較正の後に第一ガスによる再較正を行うことで、第一ガスによる較正値を真の値に近づけることができ、高精度の較正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法に用いるモニタの概略構成図である。
【図２】本発明方法のフロー図である。
【図３】本発明方法による時間と較正信号値との関係を示すグラフで、（Ａ）はＣＯ２  分圧、（Ｂ）はＯ２  分圧の較正を示す。
【図４】従来方法に用いるモニタの概略構成図である。
【図５】従来方法による時間と較正信号値との関係を示すグラフで、（Ａ）はＣＯ２  分圧、（Ｂ）はＯ２  分圧の較正を示す。
【符号の説明】
１  第一ガスボンベ
２  第二ガスボンベ
３１，３２    センサ
３１Ａ，３２Ａ    コネクタ部
３１Ｂ，３２Ｂ    電極部
４Ａ  センサ載置部
４Ｂ  センサ接続部
５  メモリ
６  流量制御部
７  測定部
８  表示部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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