"ОФС.1.2.2.2.0029. Общая фармакопейная статья. Примеси углерода диоксида и углерода оксида в газах медицинских"
(утв. и введена в действие Приказом Минздрава России от 20.07.2023 N 377)
("Государственная фармакопея Российской Федерации. XV издание")

Определение примесей углерода диоксида и углерода оксида в газах медицинских проводят адсорбционным методом (метод 1), недисперсионным инфракрасным методом (метод 2), методом газовой хроматографии (метод 3), электрохимическим методом (метод 4) или с применением индикаторных трубок (метод 5).

Содержание примеси углерода диоксида в медицинских газах должно быть не более 0,05%, углерода оксида - не более 0,001%, если в фармакопейной статье не указано иначе.

Раствор натрия карбоната. В мерную колбу вместимостью 100 мл помещают 40 мг натрия карбоната безводного, растворяют в предварительно прокипяченной и охлажденной воде и доводят объем раствора тем же растворителем до метки.

Склянку для промывания газов (рис. 1А) вместимостью 500 мл продувают в течение 1 - 2 мин анализируемым газом, который отбирают из баллона с помощью редуктора через резиновую трубку.

В склянку для промывания газов наливают 100 мл свежеприготовленного прозрачного бария гидроксида раствора 5% (поглотительный раствор). Пропускают (1000 +/- 50) мл газа (испытуемый раствор) в течение 15 - 20 мин через поглотительный раствор. Объем газа измеряют с помощью склянки с тубусом (рис. 1Б) или прибором для отбора проб газа (рис. 1В), присоединенным к короткой трубке склянки (рис. 1А) на выходе газа.

Для приготовления контрольного раствора к 100 мл свежеприготовленного и профильтрованного прозрачного бария гидроксида раствора 5% прибавляют 1 мл раствора натрия карбоната и перемешивают.

Сравнивают опалесценцию 10 мл испытуемого раствора и 10 мл контрольного раствора в соответствии с требованиями ОФС "Прозрачность и степень опалесценции (мутности) жидкостей". Опалесценция испытуемого раствора не должна превышать опалесценцию контрольного раствора.

Метод недисперсионного ИК поглощения основан на способности газов, состоящих из молекул с различными атомами, поглощать ИК излучение на характеристичной длине волны.

Технически этот принцип измерений выполняется следующим образом:

а) двухлучевой метод

Излучение от ИК источника делится на два параллельных пучка, при этом один из них проходит через кювету сравнения, а другой - через кювету с пробой. Интенсивность отдельных пучков измеряется подходящим детектором для определения содержания целевого газа.

б) однолучевой метод

Существует три способа реализации однолучевого метода:

- использование двух интерференционных фильтров: первого - настроенного на поглощение целевого газа, второго - на длину волны сравнения. Определяемое содержание газа будет зависеть от интенсивностей световых потоков, прошедших через фильтры;

- использование корреляционного газового фильтра, при котором интерференционный фильтр заменяется на газовый фильтр, в остальном способ аналогичен предыдущему. За счет этого обеспечивается более высокая чувствительность и устраняются влияния, связанные с перекрестной чувствительностью. Для уменьшения влияния мешающих газов можно использовать дополнительные газовые фильтры;

- однолучевой метод с излучением на одной характеристической длине волны, на которой происходит поглощение целевого газа. В приборах такого типа отсутствуют компенсация потери излучения на кювете, старение источника/детектора и т.д., а также наблюдается тенденция к дрейфу показаний. Влияние этих факторов компенсируют за счет регулярных автоматических калибровок.

в) ИК-Фурье спектроскопия

С помощью движущегося зеркала получают спектр поглощения пробы в широком диапазоне длин волн ИК излучения. Для вычисления содержания определяемого газообразного соединения полученный в результате Фурье преобразования спектр сравнивают с библиотекой спектров.

Могут быть использованы инфракрасные спектрофотометры, снабженные оптической системой (призмы или дифракционные решетки), выделяющей монохроматическое излучение в измеряемой области, или спектрофотометры с Фурье-преобразованием. В последних используется полихроматическое излучение и рассчитывается спектр в заданной области частот путем Фурье-преобразования исходных данных. В таких приборах вместо диспергирующего прибора используется интерферометр, а обработка спектральных данных производится с помощью компьютера.

Применение инфракрасного метода реализовано в газоанализаторах, работающих по недисперсионному инфракрасному (НДИК) методу (рис. 2).

Метод абсорбционной ИК-спектрометрии применим для определения объемной доли CO₂ при его концентрации до 20%. При анализе CO диапазон измерений массовой концентрации составляет от 6 мг/м³ (объемная доля 5·10^-6) до 62 500 мг/м³ (объемная доля приблизительно 5%). Для получения такого диапазона измерений может потребоваться применение многоходовых кювет.

Определение содержания CO₂ и CO осуществляется с использованием инфракрасных газоанализаторов по валидированным методикам.

Определение проводят в соответствии с ОФС "Газовая хроматография".

В описании метода необходимо указать: тип детектора, тип колонки (насадочная или капиллярная), материал и геометрические параметры колонки, сорбент (тип твердого носителя и его характеристики, неподвижная жидкая фаза и ее количество), метод введения пробы и его параметры, температура испарителя, колонки и детектора, газ-носитель и его расход.

Показатели пригодности хроматографической системы приводятся в фармакопейной статье.

Метод основан на протекании электрохимической реакции в электрохимической ячейке (рис. 3). Анализируемый газ вступает в химическую реакцию с электролитом, заполняющим ячейку. В результате в растворе возникают заряженные ионы, между электродами начинает протекать электрический ток, пропорциональный концентрации анализируемого компонента в пробе.

Электрический датчик обрабатывает возникающий электрический сигнал.

Определение проводят с помощью газоанализатора, принцип действия которого основан на методе потенциостатической амперометрии, заключающемся в измерении тока при электрохимическом окислении углерода оксида на рабочем электроде трехэлектродной электрохимической ячейки при постоянном потенциале. Электрод сравнения (опорный) в реакции не участвует и используется для установления необходимого потенциала рабочего электрода.

При этом на рабочем электроде протекает следующая реакция:

На вспомогательном (отчетном) электроде ячейки протекает реакция:

Суммарная реакция: .

Потенциал рабочего электрода относительно электрода сравнения поддерживается с помощью потенциостата, расположенного в измерительном блоке газоанализатора. Потенциостат вместе с электрохимической ячейкой образуют систему автоматического регулирования, которая при окислении углерода оксида на рабочем электроде генерирует ток, поддерживающий потенциал рабочего электрода на постоянном уровне (ток поляризации). Ток поляризации протекает в цепи вспомогательный электрод - рабочий электрод. Сила тока пропорциональна концентрации углерода оксида в анализируемом газе.

Поток испытуемого газа пропускают через газоанализатор с электрохимической ячейкой на углерода оксид (CO) с постоянной скоростью до установления показаний. Регистрируют концентрацию углерода оксида в анализируемом газе.

Диапазон измерения газоанализатора с электрохимической ячейкой составляет от 0 до 50 ppm с погрешностью измерений не более +/- 5%. Для калибровки нуля прибора используют азот повышенной чистоты (с объемной долей азота не менее 99,999 и объемной долей кислорода не более 0,0005). Для линеаризации и калибровки шкалы используют поверочные газовые смеси (эталонные газы) с определенным содержанием углерода оксида. Прибор в автоматическом режиме определяет долю содержания углерода оксида. Межкалибровочный интервал соблюдают согласно документации производителя прибора.

Индикаторные трубки - герметичные цилиндрические трубки, состоящие из инертного прозрачного материала и сконструированные с учетом возможности пропускания через них газа. Они содержат реагент, подходящий для визуализации обнаруживаемого вещества, адсорбированный на инертном носителе, и, при необходимости, дополнительные верхние слои и/или адсорбирующие фильтры для удаления веществ, которые могут взаимодействовать с обнаруживаемым веществом. Слой индикатора содержит либо один реагент, позволяющий обнаружить определенное вещество, либо несколько реагентов для обнаружения нескольких веществ (однослойные и многослойные трубки).

Метод основан на изменении окраски массы-наполнителя индикаторных трубок при взаимодействии с определяемым компонентом в анализируемой пробе и измерении длины прореагировавшего слоя.

Длина слоя, изменившего окраску, является функцией и мерой содержания определяемого компонента и объема отобранной на анализ пробы. Значение содержания определяемого компонента в анализируемой пробе определяется по шкале, нанесенной на индикаторную трубку.

Испытания проводят путем пропускания требуемого объема газа через индикаторную трубку. Длина окрашенного слоя или интенсивность изменения цвета на градуировочной шкале является функцией и мерой массовой концентрации определяемого компонента. Проверка индикаторных трубок проводится в соответствии с инструкциями изготовителя.

Подготовка к измерению. Проводится согласно руководству по эксплуатации прибора или следующим образом. Устройство для подачи газа подсоединяют к регулятору давления с игольчатым клапаном. Соединяют гибкий шланг трубки с Т-образным участком клапана и продувают систему (рис. 4). Присоединяют открытый конец индикаторный трубки к короткому концу шланга и регулируют насосом объем анализируемого газа, проходящего через трубку. Записывают значения, соответствующие длине окрашенного слоя или интенсивности цвета на градуировочной шкале. При отрицательном результате анализа индикаторная трубка должна быть проверена с помощью калибровочного газа, содержащего соответствующую примесь.

Индикаторная трубка для углерода диоксида. Герметичная стеклянная трубка, содержащая адсорбирующие фильтры и подходящие носители для индикаторов: гидразина и кристаллического фиолетового. Минимальная определяемая концентрация - 100 ppm с относительным стандартным отклонением +/- 15%.

Индикаторная трубка для углерода оксида. Герметичная стеклянная трубка, содержащая адсорбирующие фильтры и подходящие носители для индикаторов: йода (V) оксида, селена (IV) оксида и серной кислоты концентрированной. Минимальная определяемая концентрация - 5 ppm или менее с относительным стандартным отклонением +/- 15%.

Метод применим для оценки качества газа в нестационарных, полевых условиях.