JPH0142688B2 - - Google Patents

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JPH0142688B2
JPH0142688B2 JP55076562A JP7656280A JPH0142688B2 JP H0142688 B2 JPH0142688 B2 JP H0142688B2 JP 55076562 A JP55076562 A JP 55076562A JP 7656280 A JP7656280 A JP 7656280A JP H0142688 B2 JPH0142688 B2 JP H0142688B2
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    • B01D63/068Tubular membrane modules with flexible membrane tubes
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    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration or pH-value ; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid or cerebral tissue
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • GPHYSICS
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    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液体中に吸収された気体の分析に使用
されるカテーテルに関し、さらに詳しくはヒト
(または他の動物)の血液中に吸収された気体を、
たとえばマススペクトロスコピーで分析する際に
使用される可撓性の血管内プローベに関する。
in vivoにおける血中気体の連続的測定のため
の公知方法では、末端が気体透過性膜によつて閉
鎖されている可撓性カテーテルの形状とした血管
内プローベが使用されている。このプローベの上
記末端が問題の血管に挿入され、その他端がマス
ペクトロメーターの導入口に接続されて、ここで
装置の内容が放出される。血液中に吸収された気
体は膜を通じて拡散し、カテーテルに沿つて移動
し、マスペクトロメーターに入つて分析される。
米国特許第3658053号には血液中に溶解した気
体の量および種類を知るために用いられる血液カ
テーテルが記載されていて、このカテーテルには
一端が閉鎖されたプラスチツク材料のカニユーレ
が含まれている。カニユーレはその閉鎖端に近い
壁部に開口を有し、少なとも開口を有する部分の
チユーブの外面は、たとえばシリコンゴムのよう
な気体透過性材料の層で被覆されている。気体は
このシリコンコム膜を通つて拡散し、開口を経て
カニユーレ中に入る。
この操作に用いられる公知プローベの実用性を
制限してきた欠点は、生物学的適合性材料から気
体透過性膜を製造する必要性にあつた。すなわ
ち、公知プローベのひとつではシリコンゴムの膜
をもつた可撓性ナイロンカテーテルが採用されて
いたし、またポリテトラフルオロエチレン
(PTFE)の膜をもつた柔軟性ステンレス鋼カテ
ーテルを採用したものもあつた。しかしながら、
シリコンゴムの膜の膜材料としての欠点はその固
有の高い気体透過性(通常、20℃で酸素に対して
200×10-10cm2・S-1(cmHg)-1程度である)にあ
り、高い透過性の膜の場合、プローベ先端への気
体の移送速度が十分高くないと、サンプリング領
域に吸収された被分析気体の枯渇が生じやすく、
これにより分析が困難および(または)不正確に
なることにある。
換言すればこの種のプローベから得られるシグ
ナルは望ましくないことに血液の流速に依存す
る。一方、PTFEはその固有の透過性の点では理
想的な膜材料ではあるが、この材料は細工に高温
を要するという欠点があつて、これを可撓性のポ
リマーカテーテルとして用いることはできない。
すなわちPTFE膜はステンレス鋼のような材料か
ら製造したカテーテルとともにしか使用できな
い。ステンレス鋼ではたとえばナイロンと同程度
の可撓性を得ることはできない。とくにステンレ
ス鋼の可撓性は幼児の血液中気体濃度を安全にモ
ニターするのに適当ではない。
したがつて、本発明は液体中に吸収された気体
の分析に使用できる血管内プローベまたはカテー
テルの構造を提供するものであつて、上述の問題
点を解決するものである。
本発明の一態様によれば、チユーブの一端また
は一端に近く、それを通じて気体をチユーブ内に
拡散させることができる膜を有する可撓性チユー
ブよりなり、液体に吸収された気体の分析に使用
されるカテーテルであつて、膜は気体透過性材料
の第一層と、第一層に密着し、それによつて支持
されている気体透過性材料の第二層とからなり、
第二層の固有の気体透過性は第一層の固有の気体
透過性よりも有意に低く、使用時には膜の気体透
過性を決定する。
上に定義したカテーテルは血液中に吸収された
気体の分析、たとえば動脈および静脈中の酸素―
炭酸ガス気体圧のin vivoでの、たとえばマスス
ペクトロスコピーまたはガスクロマトグラフイー
による測定にとくに有用である。しかしながら、
その他の液体中に吸収された気体の分析にも使用
することができる。
上述のカテーテルの合成された膜構造の利点
は、上述の第二層が膜に所望の透過性を与えるよ
うに選択できることにある。とくに気体枯渇や流
速依存性を回避できるように選択し、一方第一層
は所望の機械的適合性、膜のその他の性質を与え
るように選択できる。第一層により第二層に与え
られる機械的支持により、第二層自体は公知の一
層性膜よりも薄くすることができ、カテーテルの
応答時間の改善が達成される(応答時間は流速決
定層の透過性、および厚さの二乗の函数である)。
カテーテルを血管内プローベの形とするとき
は、上述の第一層は一般に膜の外層を構成させ、
生物学的適合性材料により製造する。しかしなが
ら、この性質は内層には必要でない。
血中気体濃度の測定に用いる場合、膜の第二層
の透過性は、20℃、酸素について(0.001−0.01)
×10-10cm2・S-1(cmHg)-1の範囲が好ましい。
好ましい態様では、可撓性チユーブはプラスチ
ツク材料で製造され、一端が閉鎖されている。こ
のチユーブはその閉鎖端に近い壁に開口を有し、
チユーブの少なくとも開口を有する部分の外面は
生物学的適合性および気体透過性を有する層で被
覆され、開口上に位置する上記被覆層領域の内面
は被覆層よりも気体透過性が有意に低い層で被覆
される。
この構造では、装置の気体透過性はチユーブ開
口上に位置する被覆材料部分(すなわち、膜の第
一層)とそれに支持される被覆材料部分(すなわ
ち、膜の第二層)とによつて構成される。
本発明は第二の態様として、上記構造を有する
カテーテルの製造方法を提供し、この方法は(イ)壁
に開口4を有する可撓性プラスチツク材料のチユ
ーブを準備し、(ロ)このチユーブ1の少なくとも開
口4を含む部分の外面を生物学的適合性および気
体透過性を有する材料の層5によつて被覆し、(ハ)
上記層5の開口4をおおつている領域の内側を、
その気体透過性が被覆層5よりも有意に低い気体
透過性材料の層6によつて被覆し、そして(ニ)過剰
のチユーブを切り落とした後に、チユーブの末端
を接着剤の導入により、あるいは加熱によりシー
ルする、工程よりなる方法である。
この構造においては、チユーブの実質的に全内
面が上述の低透過性材料による被覆をうけている
ことが好ましい。この種の被覆によりチユーブ壁
を通つて周囲の気体が拡散する危険を低下させ、
したがつてそのカテーテルで得られるシグナル
(気体サンプリング域における被分析気体の分圧
の大きさ)対ブランク(カテーテルおよび(また
は)分析器内にもともに含まれる同種の滞留気
体)の比を上昇させる。この被覆層はまた、親水
性材料(たとえばナイロン)から製造されたチユ
ーブ壁からの水蒸気の侵入を低下させる作用もあ
る。
この被覆によれば、従来血管内プローベとして
使用するには不適当と考えられていた比較的気体
透過性の高い材料で作つたチユーブでも、十分使
用に耐えるシグナル対ブランク比が得られるとい
う利点がある。すなわち、チユーブの材料は、可
撓性、生物学的適合性、耐久性、その他の特性の
みを考慮して選択することができ、固有の気体透
過性は主たる選択基準とする必要がなくなつた。
好ましい被覆材料はポリビニリデンクロライド
プロポリマー(PVDC)である。また結晶性ポリ
トリフルオロクロロ―エチレン(Kel―F)も好
ましい。
次に本発明の実施態様の例を添付の図面を参照
しながら説明する。第1図は液体中に吸収された
気体の分析に用いられるカテーテルの縦の横断面
を示す図であり、第2図は同じく液体中に吸収さ
れた気体の分析に用いられる別のカテーテルの縦
の横断面を示す図である。
第1図および第2図はいずれも血管内プローベ
の形としたカテーテルであり、たとえばナイロン
6で作られた可撓性の二管腔性カテーテル1より
なり、この外径は通常1.43mmである。第一の管腔
2は気体サンプリングチユーブとして用いられ、
一方他の管腔3は血液(液体)サンプリングチユ
ーブとして用いられる。
図に示したように、管腔2の外壁は管腔3の外
壁よりもいく分厚くし、その横断面面積は管腔3
の場合よりいく分小さくする。例示したプローベ
を製造するには以下の操作が用いられる。
いずれの場合も、長さ50cmの二管腔性チユーブ
をとり、一端から約10cmのところで、管腔2の外
壁に開口4を設ける。プロト型の場合、開口は外
科用小刀およびガイドを用いてあげる。ガイドは
短いステンレス鋼チユーブであつて、側部に開口
を有し、二管腔性チユーブをガイド中に置いた場
合、ガイドの開口端に沿つて外科用小刀を動かし
た場合、所望の大きさの開口が切り取れるように
なつている。開口4は通常管腔の軸に沿つて3
mm、管腔の径に沿つて0.52mmの大きさとする。
次に医薬用シラステイツクチユーブの外面被覆
5を二管腔性チユーブの長さだけ、分析用キシレ
ンを用いてシラステイツクを膨潤、潤滑化して適
用する。熱風送風機を用いてキシレンを除去する
と、シラステイツクが収縮して内部のチユーブに
密着する。これにより管腔内に入つたキシレンも
除去できる。この被覆5の壁厚は通常25ミクロン
である。
気体サンプリング管腔2の全内面を、被覆5で
覆われた開口4の部分を含めてPVDCで被覆し
て、通常厚さ6ミクロンの層6を形成させる。
PVDC被覆は2種の形―有機溶液および水性ラテ
ツクスで用いられる。後者にはLaporte
Industries Limitedから市販されているIXAN
(登録商標)WA50と呼ばれるそのまま使用でき
る製品がある。有機溶液はIXAN(登録商標)
WN91 PVDC樹脂をテトラヒドロフランに、溶
液1Kgあたり200gの濃度で溶かして調製される。
カテーテル管を垂直に置き、有機溶液0.3mlを気
体サンプリング管腔2の上方から注入する。次に
管腔に空気を通じ、過剰の溶液を排出させ、同時
に溶媒THFを揮散させる。層の均一性、またあ
る程度までその厚さは管腔を通す空気の流れによ
つて決定される。流速を小にした場合、たとえば
1ml・S-1程度でもつとも良好な結果が得られる。
熱風送風機で管腔を通して静かに空気を送り、チ
ユーブを約80℃に加熱する。この操作を、水基剤
のIXAN WA50テラツクスを用いて3回くり返
す。
過剰のチユーブを切り落として、開口4から前
部1mm、後部25cmを残す。末端を2法いずれかに
よつて閉鎖する。第1の方法は、第1図に示した
ように、管腔2および3の両者に適量の医薬用シ
ラステイツク接着剤7Aを押し込み、ついで形成
されたプラグを、血管内にプローベを挿入しやす
いように半球状にする。第2の方法は第2図に示
したように、チユーブの末端を熱シールし、つい
で医薬用シラストマーの浸漬被覆層7Bで被覆す
る。製品の潤滑性および製造が容易な点で後者の
方が便利である。熱シールに用いられる装置には
電気抵抗線で約90℃に加熱されたPTFEの小ブロ
ツクよりなる装置を使用できる。底を閉じた径
1.5mmのウエルをPTFEブロツク中に約3mmの深
さにドリルで設けて、潤滑な面を有する底部が半
球状となるようにする。二管腔性チユーブの末端
を加熱したウエル中に入れ、わずかに圧力をかけ
て末端をシールする。
最後に、開口8を、血液サンンプル取り込みの
ために外壁および管腔3の被覆層に設け、その端
にシラステイツクエラストマー9を塗つて、シラ
ステツク被覆5の下での気体の漏出を防止する。
完成したカテーテルを温風通風室に約24時間置
き、接着剤およびエラストマーを乾燥させる。
使用に際しては、カテーテルの近位置(図には
示していない)を二管腔性アダプターを付して、
気体サンプリング管腔2はマススペクトロメータ
ーまたは他の分析装置の入口に、また血液サンプ
リング管腔3はシリンジに接続する。
図に示したプローベの構成では、気体透過性膜
10は開口4上に位置するシラステイツク層5の
部分と、それに支持されたPVDC層6の部分とか
ら構成されている。シラステイツク層5は比較的
気体透過性が高く、通常200×10-2cm2・S-1(cmH
g)-1(酸素に対して)程度であり、主として薄い
PVDC層6の支持と保護の役目を果たし、膜を通
る気体の速度に対する律速効果はもたない。
PVDC層は通常、酸素に対して0.005×10-10cm2
S-1(cmHg)-1程度の気体透過性を有し、管腔2
が分析装置に接続されたとき、膜を通しての気体
の通過を決定する。
本発明の例示した種類のプローベによつて得ら
れる利点をまとめると次のとおりである。
1 内部層6によつて決定される膜10の気体透
過性は低く、したがつてこのプローベは気体枯
渇や流速依存性の問題を回避できる。
2 膜10の内部層6はそれ自体、公知血管内プ
ローベの単層膜より有意に薄く、カテーテルに
著しく早い応答時間を与える。
3 被覆5の相当部分により膜の層6に付与され
た機械的支持はそれだけで十分で、付加的な剛
い針金、ステンレス鋼基質または特定な開口の
形状等、従来のプローベの形態のすべての特徴
は不必要である。
4 層6を気体サンプリング管腔の全内面に適用
したので、周囲の気体や水蒸気が管腔壁を通過
することが回避され、高いシグナル―ブランク
比が達成される。
5 生物学的適合性がある被覆5および低透過性
被覆6により、カテーテル1については主とし
てその機械的性質たとえばその可撓性を考慮し
て選択できる。とくに例示したプローベは幼児
の気体濃度の連続モニタリングに十分適当な可
撓性を有する。
6 二管腔性の構造により、血液中の気体サンプ
リングと個々の血液サンプルの採取が、1個の
同一プローベで実施例できる。
以上、本発明を二管腔性プローベについて例示
したが、これは必ずしも必須ではない。本発明に
したがつて構成された単一管腔のプローベも上述
の6つの利点のすべてを満たし、血液中の気体の
分析に使用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は液体中に吸収された気体の分析に用い
られる本発明カテーテルの1例の縦の横断面であ
り、第2図は同じく本発明カテーテルの他の1例
の縦の横断面である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一端が閉鎖され、その閉鎖端に近く壁に開口
    を有する可撓性チユーブであり、少なくとも開口
    を設けた部分のチユーブ外面は生物学的適合性お
    よび気体透過性を有する材料の層によつて被覆さ
    れているカテーテルであつて、上記開口4上に位
    置する被覆層5の部分の内側表面は気体透過性が
    被覆層5よりも有意に低い気体透過性材料の層6
    によつて被覆されていることを特徴とする血液中
    に吸収された気体の分析に使用されるカテーテ
    ル。 2 可撓性チユーブは二管腔性カテーテル1であ
    り、その一方の管腔2は気体透過性膜10で形成
    され、他方の管腔3はそれを通つて液体サンプル
    が流入できる開口8を有する特許請求の範囲第1
    項記載のカテーテル。 3 一端が閉鎖され、その閉鎖端の近くの壁に開
    口を有する可撓性チユーブの形状をした、血液中
    に吸収された気体の分析に使用されるカテーテル
    の製造方法であつて、 イ 壁に開口4を有する可撓性プラスチツク材料
    のチユーブ1を準備し、 ロ このチユーブ1の少なくとも開口4を含む部
    分の外面を生物学的適合性および気体透過性を
    有する材料の層5によつて被覆し、 ハ 上記層5の開口4をおおつている領域の内側
    を、その気体透過性が被覆層5よりも有意に低
    い気体透過性材料の層6によつて被覆し、そし
    て ニ 過剰のチユーブを切り落とした後に、チユー
    ブの末端を接着剤の導入によりあるいは加熱に
    よりシールする、 工程よりなる上記カテーテルの製造方法。 4 チユーブ1の全内面に低透過性材料の被覆層
    6を設ける特許請求の範囲第3項記載の製造方
    法。 5 層6を形成するための被覆材料がポリビニリ
    デンクロライドプロポリマー(PVDC)である特
    許請求の範囲第3項または第4項のいずれか一つ
    に記載の製造方法。 6 層6を形成するための被覆材料が結晶性ポリ
    トリフルオロクロロ―エチレン(Kel―F)であ
    る特許請求の範囲第3項または第4項のいずれか
    一つに記載の製造方法。
JP7656280A 1979-06-07 1980-06-06 Apparatus used in analysing gas absorbed in liquid Granted JPS5643936A (en)

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