JPH0217041A

JPH0217041A - 血液ガス用カテーテル・プローブ

Info

Publication number: JPH0217041A
Application number: JP1113984A
Authority: JP
Inventors: Brian Goodwin; ブライアン　グッドウィン
Original assignee: BOC Group Inc
Current assignee: Messer LLC
Priority date: 1988-05-05
Filing date: 1989-05-06
Publication date: 1990-01-22
Also published as: EP0340908A2; EP0340908A3; JPH0347854B2; US4901727A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、液体中に溶解したガスの検出に関し、特に血
液ガスの体内検出に適している。

（従来の技術）血液ガスは種々の従来技術の方法によって検出され、分
析されてきており、その方法の１つが米国特許第３．９
８３．８６４号及び第４．０１６．８６４号に開示され
ている。それらの特許に示されるように、キャリヤガス
が特別のカテーテル・プローブの中に導入されて室内に
保持され、この室内で血液ガスはガス透過膜を介してキ
ャリヤガスと平衡し、その後、平衡した血液ガスを含ん
だキャリヤガスが回収され、分析される。

カテーテルは体内で分析すべく求められた特定の血管に
導入される。平衡室がプロー　ブ内に投げられ、プロー
ブを通るキャリヤガスと、血液中に含まれる血液ガスと
を平衡させる。平衡は、平衡室を取り囲み、がっ外面が
分析すべき血液と直接、接触しているガス透過膜を通し
て起こる。血液ガスは、室内の分圧が血液のレベルに達
するまで、ガス透過膜を通って平衡室に流入する。

キャリヤガスは、平衡を確実に完了させる一定時間、平
衡室内に留まり、その時点で、キャリヤガスの小塊（Ｂ
ｏｌｕｓ）を含んだキャリヤガスが、平衡した血液ガス
とともに取り出され、その含有蚤ががスクロマトグラフ
のような分析器によって決定される。

真空装置が、平衡したガスの小塊を種々の弁装置を介し
て分析器に運ぶのに用いられる。

そのような現在の装置がもつ難点の１つは、サンプルガ
スが血液ガスと完全に平衡するのに、ある有限の時間を
必要とし、かくして、一定時間内に採取することができ
るサンプルの数が制限されることである。この時間は、
透過材料を通して血液ガスを直接骨は入れる平衡室の面
積と、平衡室の容積との比に一部依存するだけでなく、
膜の透過能力のような他の要因にも一部依存する。効果
的で迅速であるためには、上述の比が大きくなければな
らず、即ち血液ガスが平衡室に流入する表面積を、平衡
室内のキャリヤガスの体積に関して大きくすることが必
要である。

平衡室はそれ自身、通常、カテーテルの遠位端部に配置
され、その遠位端部にカテーテルの活性長さを備えてい
る。現在のカテーテルは、十分大きな平衡室を備えるた
めに、比較的長い活性長さをもち、従って、カテーテル
を利用する技術者は、血液ガスを分析している血管内に
その正確な位置を定めることができないかもしれない。

従って、カテーテルの活性長さを最小にすることが望ま
しい。

従来技術のカテーテルのもう１つの欠点は、キャリヤガ
スが異なる通路面積を通ってカテーテルを通過すること
にあり、即ち、カテーテルを通るガスの通路が、一方の
横断面積から寸法が大きく異なる他の横断面積を通ると
きに、内部混合が起こる。平衡した小塊とキャリヤガス
で取り囲まれた小塊の縁部との間で混合が起こり、その
結果、小塊それ自身の形成された縁部が壊される。

（発明の概要）本発明のカテーテル・プローブは環状入口毛管を備えて
おり、この環状入口毛管は、ガス供給源からのキャリヤ
ガスを受け入れるとともに、プローブの遠位端部へのキ
ャリヤガスの通路を形成している。遠位端部のところで
、キャリヤガスはガス透過膜に取り囲まれた平衡室に入
り、ガス透過膜は分析すべき溶解ガスを含んだ液体と接
触している。好ましい実施態様では、ガス透過膜が患者
の血流に直接導入される。

平衡室はカテーテル・プローブの活性長さを備え、また
キャリヤガスを通す細長い、曲がりくねった通路を備え
ている。後で明らかになるように、細長い、曲がりくね
った通路は、好ましくは透過膜の内面の下に形成された
らせん状通路であり、それにより、平衡室の容積はプロ
ーブの外面で強制的に薄層（又は外殻）とされる。キャ
リヤガスがらせん状の平衡室に沿ってうねって進むので
、その外表面はガス透過膜と接触しており、また平衡室
を通過するキャリヤガスの体積に関して比較的大きい。

かくして、単位平衡容積光たりの活性表面積の比率が高
く、５０：Ｉのオーダーであるので、平衡処理の迅速性
が高められる。

その上、キャリヤガスがカテーテル・プローブの活性長
さを通過する時に、細長い、曲がりくねった通路を通る
ので、平衡処理を行うのに、カテーテルの車位置線長さ
当たり大変大きな平衡表面積を利用できるようにするこ
とができる。かくして、カテーテル・プローブの活性長
さを減じ、それにより、使用者は分析している患者の血
流内の位置をより正確に確かめることができる。曲がり
くねったらせん状通路の長さは重要である。なぜならば
、その長さが、中央に配置された毛細出口管（輸送毛管
）に入る血液ガスの小塊の長さを表すからである。

この小塊は、出口管を通る輸送中に、キャリヤガスとの
混合を引き起こす対流・拡散作用によって侵食される。

混合作用は、初期にガス小塊の前縁及び後縁で顕著であ
り、小塊の中央部内に保持される初期分圧情報に対する
小塊の最小長さ（ｌ）は次の関係から算出することがで
きる。

１　＝　［４／　３　＊　ａ　＊Ｕ　＊　Ｌ　／　Ｄ　
］”ここに、ａ＝出口管の半径、Ｌ＝出口管の長さ、Ｕ＝キャリヤガスの速度、Ｄ＝キャリヤ／小塊相互拡散係数。

カテーテル・プローブの遠位端部に隣接する開口端部を
有する、中央に配置されたもう１つの毛細出口管が平衡
したキャリヤガスを受け入れ、この毛細出口管を通して
、平衡したキャリヤガスの小塊が取り出され、分析器に
差し向けられる。

もう１つの特徴として、キャリヤガスがカテーテル・プ
ローブを通って前進する時にキャリヤガスが通る種々の
通路の横断面積が、実質的に等しいように設計されてお
り、かくして、平衡したキャリヤガスと非−平衡のキャ
リヤガスの不注意による混合が最少にされる。特に、環
状入口毛管の横断面積、平衡室の細長い、曲がりくねっ
た通路の横断面積及び毛管出口の横断面積は実質的に等
しい。

（実施例）まず第１図を参照すると、本発明のカテーテル・プロー
ブを使用できるガス分析装置全体の概略図が示されてい
る。

第１図にはカテーテル・プローブＩＯが略式で、一部切
り欠いて示してあり、カテーテル・プローブＩＯは、分
析すべき患者の血流に挿入される遠位端部１２を有する
。カテーテル・プローブ１０は、後述するように、キャ
リヤガスをカテーテル・プローブ１０に送出する環状毛
管入口１６を備えている。カテーテル・プローブｌＯの
遠位端部１２に又はこれに隣接する位置に開口端部２０
を有する出口毛管１８が設けられており、この出口毛管
１８はキャリヤガスをカテーテル・プローブ１０から取
り出す。

ガス透過膜２２がカテーテル・プローブ１０の外部を構
成しており、後述するように、そこを通して、その中に
形成された平衡室２４に血液ガスを流入させる。ご承知
のように、平衡室２４は環状毛管入口１６からキャリヤ
ガスを受け入れ、その後、キャリヤガスは平衡室２４を
通過した後に出口毛管１８の開口端部２０に入る。

平衡室２４は、後に明らかになる理由により、ガス透過
膜２２の内面に直接接触して形成されている。ワイヤ２
５が、出口毛管１８を形成する中央導管２６の周りに巻
かれている。平衡室２４を配置したカテーテル・プロー
ブｌＯの部分が活性長さであり、第１図に寸法Ａで示し
である。

弁２８がカテーテル・プローブ１０へのガスの導入を調
節し、またカテーテル・プローブｌＯからガスを取り出
すのに使用される。本装置に使用するのに適した弁は、
米国特許第４．７０６．７００号に示され、説明されて
おり、従って、ここでは概略的にのみ説明する。

弁２８は、中に主室３２を形成した外ハウジング３０を
備えている。−入口３４が外ハウジング３０に設けられ
ており、適当な供給源（図示せず）からキャリヤガスを
受け入れる。好ましいキャリヤガスはアルゴンであるが
、他のキャリヤガス、例えばヘリウムを採用してもよい
。明らかなように、かくして、キャリヤガスは入口３４
を通して室３２に導入される。

主室３２は又、矢印Ｂを参照して更に示すように、環状
毛管入口１６と直接連通しており、環状毛管入口１６は
、中央導管２６の外面とチューブ３３の内面との間に形
成され、明らかなように、平衡室２４へのキャリヤガス
の通路を形成している。

弁２８は更に、主室３２内に内室３６を備えており、内
室３６は固定壁３８と移動壁４０によって形成されてい
る。第１図の実線位置に示すように、移動壁４０は固定
壁３８に関して変位し、それにより内室３６が開かれて
主室３２と容易に連通ずるようになっている。

又明らかなように、中央導管２６は、出口毛管１８が内
室３６の内部と連通ずるように、固定壁３８に密封され
ている。別の毛細導管４２が又、内室３６の内部と連通
して、主室３２の外部に通ずる出口導管４４への通路を
形成しており、毛細導管４２は又、後に説明するように
、ガス分析用の質量分析計のような分析器と連通してい
る。

ソレノイド４６が電気的に付勢及び消勢が可能で、移動
壁４０を、固定壁３８に着座したその点線位置と、固定
壁３８から変位したその実線位置との間を移動させ、か
くして、内室３６を主室３２に関して選択的に開閉する
。ガス抜き孔４８が又、外ハウジング３０に形成されて
いる。

次に、本装置の作動を以下に簡潔に説明する。

ソレノイド４６が適当に付勢されたとき、移動壁４０は
その点線位置に移動して内室３６を閉じる。

この位置では、キャリヤガスは、質量分析計によって引
かれて、出口導管４４に作用する弱い真空によって、カ
テーテル・プローブ１０を含む装置を通して連続的に引
かれる。その真空により、キャリヤガスは、その供給源
から弁２８の主室３２に引き入れられ、その後引き一続
いて、環状毛管入口１６、平衡室２４、出口毛管１８、
内室３６及び毛細導管４２を通して、出口導管４４に引
かれる。

カテーテル惨プローブ１０を利用して血液ガスのサンプ
ルを採取したいときは、ソレノイド４６を作動して移動
壁４０をその実線位置に移動させ、主室３２に対して内
室３６を開く。内室３６が主室３２に対して今は完全に
開いているので、質量分析計によって引かれた真空によ
り、キャリヤガスは、直接、入口３４を通して、及び毛
細導管４２を通して、出口導管４４に引かれ、それによ
り、カテーテル・プローブ１０への流れをバイパスさせ
る。

かくしてカテーテル・プローブ１０に入れられたキャリ
ヤガスは停止状態に維持され、そして血液からガス透過
膜２２を通って平衡室２４内のキャリヤガスに流入した
血液ガスによって平衡が起こる。平衡が完了するのに十
分な時間が経過した後、ソレノイド４６は移動壁４０を
その点線位置に戻して内室３６を閉じ、カテーテル・プ
ローブＩＯに流れを再び引き起こす。しかしながら、こ
の時に、カテーテル・プローブ１０からのキャリヤガス
の流れは、種々の血液ガスが患者の血液から平衡してい
るキャリヤガスの小塊を含む。この小塊は質量分析計に
留まり、そこで検知され、血液ガスが分析される。

次に第２図及び第３図移り、本発明のカテーテル・プロ
ーブ１０の構成の詳細を説明する。

環状毛管入口１６は、チューブ３３の外面と、中央導管
２６との間に形成されている。チューブ３３は、好まし
くは市販のポリマー製チューブであり、その好適な一例
は、商標名Ｋｅｌ−Ｆで市販されている結晶性ポリトリ
フルオロクロロエチレンである。チューブ３３に要求さ
れるのは、それがカテーテル・プローブｌＯに剛性をい
くらか与え、また患者の血管に沿って導入できるように
十分可撓性をもつことである。好ましい実施態様におい
て、種々の構成部分の寸法を示すと、チューブ３３は、
約０．２５０ｍｍの外径と約０．１６（ｌｎｒｎの内径
をもつ。

中央導管２６は、好ましくは機械強度を得るために数周
のポリアミドを塗布した石英ガラス製であり、オースト
ラリアのサイエンティフィック・グラス・エンジニアリ
ング社（Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　ＧｌａｓｓＥｎｇｉｎ
ｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏ、　）から市販されている。この材
料は種々のファイバーオプチックスの用途に商用されて
おり、好ましくは約０．１５０ｍｍの外径と０、０２５
ｒｒ＋ｎから　０．０５０ｍｍの内径をもつ。かくして
、中央導管２６の内面は出口毛管１８を形成し、従って
、例示の実施態様では約２．０Ｘ１０ｍ♂の断面積をも
つ。従って、環状毛管入口１６は寸法的に０、１６０ｍ
１の外径と約０．１５２ｍｍの内径をもち、かくして、
同様に約２．ＯＸ　１０　ｍｍ２の断面積をもつと計算
することができる。

ワイヤ２５は平衡室２４の、細長い曲がりくねった通路
を形成するのに用いられる。好ましくは、ワイヤ２５は
中央導管２６の外面の周りにらせん状に巻かれており、
チューブ３３の終端部５２で始まり、カテーテル・プロ
ーブ１０の遠位端部１２に隣接する中央導管２６の開口
端部２０まで連続している。ワイヤ２５は、好ましくは
モリブデンでできており、金のような、水の凝縮を抑制
する塗膜をもつ。好ましい実施態様の寸法では、ワイヤ
２５は約０．０５ｍｍの直径をもち、そのピッチは約０
．１０ｍｍである。製造の際、ワイヤ２５は中央導管２
６の周りに引張り巻きされ、中央導管２６上のポリアミ
ドの塗膜にある程度埋め込まれる。

そのため、平衡室２４の細長い、曲がりくねった通路の
断面積は約２．５Ｘ１０ｍｍである。

平衡室２４の外周にはガス透過膜２２が固定されている
。ガス透過膜２２は、約５０ミクロンの厚さをもつシリ
コンゴムで容易に作ることができる。

今や理解することができるように、平衡室２４は、実際
上、細長い、曲がりくねった通路であり、この通路は環
状毛管入口１６から出口毛管１８に通じ、キャリヤガス
はこの通路に沿って通される。

平衡室２４がガス透過膜２２の内面と直接、接触してい
るので、大きな表面積がカテーテル・プローブの活性長
さ、即ち寸法Ａの範囲に設けられる。

かくして、キャリヤガスの標本の単位体積に対する表面
積の比は比較的大きく、与えられている寸法によれば、
その比は約５０＝１である。かくして、活性長さの寸法
を、５ｃｍ未満、好ましくは２ｃｍ未満にすることがで
き、それでもなお、平衡室２４に沿う通路長さは、所望
の平衡を完全に生じさせるのに十分である。

また、好ましい寸法によれば、環状毛管入口１６、平衡
室２４の細長い、曲がりくねった通路及び出口毛管１８
の横断面積は実質的に同じであり、従って、カテーテル
・プローブ１０を通るキャリヤガスの通路全体の横断面
積は実質的に同じであり、かくして、平衡した標本を含
んだ小塊とキャリヤガスとの混合が減少される。

本発明を特定の実施態様によって説明したが、ここに開
示した血液ガス分析用のプローブは、当業者によって他
の構成に修正又は変更されることが理解されるであろう
。従って、本発明は広く解釈され、また請求の範囲の範
囲及び精神によってのみ限定されるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、キャリヤガスの流れと、本発明を利用する装
置の制御とを示す概略図である。第２図は、本発明のカテーテル・プローブの、特にその
活性長さを示す断面図である。第３図は、本発明に従って構成されたカテーテル・プロ
ーブの構成部品を示す、一部切り欠いた斜視図である。１０・・・カテーテル拳プローブ、１２・・・遠位端部、１６・・・毛管入口、１８・・・毛管出口、２２・・・ガス透過膜、２４・・・平衡室、２５・・・ワイヤ、２６・・・中央導管、Ａ・・・活性長さ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）患者の血流に導入するための遠位端部を有する血
液ガス用カテーテル・プローブであって、（ａ）キャリヤガスを受け入れるための入口と、（ｂ）キャリヤガスとキャリヤガスに含まれた血液ガス
とを前記カテーテル・プローブから取り出すための出口
と、（ｃ）前記カテーテル・プローブの前記遠位端部に設け
られ、前記入口から前記出口まで連続的なガス流路を形
成する平衡室と、（ｄ）前記カテーテル・プローブに取り付けられ、且つ
前記平衡室を取り囲むガス透過膜とを備え、前記透過膜
は患者の血液に接触して、前記透過膜を通って前記平衡
室内の前記キャリヤガスに流入した血液ガスを平衡させ
るようになつており、（ｅ）前記平衡室は細長い曲がりくねった通路を備え、
該通路は、前記平衡室内のキャリヤガスの単位体積に対
して、血液ガスが前記透過膜を通る、高い比率の表面積
を有する、血液ガス用カテーテル・プローブ。
（２）前記細長い曲がりくねった通路がらせん状通路で
ある、請求項（１）に記載の血液ガス用カテーテル・プ
ローブ。
（３）単位体積に対する表面積の前記高い比率が約５０
：１である、請求項（２）に記載の血液ガス用カテーテ
ル・プローブ。
（４）患者の血流に導入するための遠位端部を有する血
液ガス用カテーテル・プローブであって、（ａ）所定の横断面積を有する、キャリヤガスを受け入
れるための入口と、（ｂ）所定の横断面積を有する、溶解血液ガスを前記カ
テーテル・プローブから取り出すための出口と、（ｃ）最小の所定長さと所定の一様な横断面積とをもち
、前記入口と前記出口との間を接続する、細長い、曲が
りくねった通路を有する平衡室と、（ｄ）前記平衡室を取り囲み、患者の血液と接触し、血
液ガスを通して、前記平衡室内に入れた前記キャリヤガ
スと平衡させるようになったガス透過膜とを備え、前記入口、前記出口及び前記平衡室の前記通路の前記横
断面積が実質的に等しい、血液ガス用カテーテル・プロ
ーブ。
（５）前記実質的に等しい断面積が約２．０×１０ｎｍ
である、請求項（４）に記載の血液ガス用カテーテル・
プローブ。
（６）ガスを含んだ液体中に導入するための遠位端部を
有し、前記液体中のガスを分析するための血液ガス用カ
テーテル・プローブであって、（ａ）前記カテーテル・
プローブの遠位端部に所定長さ達しない位置の近くで終
わる、キャリヤガスを前記カテーテル・プローブに送出
するための毛管入口と、（ｂ）前記ガス用カテーテル・プローブの遠位端部まで
又はその近くに延び、且つキャリヤガス及び分析するガ
スを前記ガス用カテーテル・プローブから取り出すため
の毛管出口を中に形成した中央導管と、（ｃ）前記入口の終端で始まり前記中央導管の端部まで
、前記中央導管の外面の周りにらせん状に巻かれたワイ
ヤと、（ｄ）前記中央導管の前記外面との間にらせん伏の曲が
りくねった平衡室を形成するために、前記カテーテル、
プローブに取り付けられ、前記ワイヤの周りに密封され
たガス透過膜とを備え、前記ガス透過膜が、そこを通っ
て前記平衡室内の前記キャリヤガスに流入するガスを平
衡させる材料から成る、血液ガス用カテーテル・プロー
ブ。
（７）前記ワイヤが、水の凝縮を抑制する材料でできた
外面を有する、請求項（６）に記載の血液ガス用カテー
テル・プローブ。
（８）前記ワイヤが金でできた外面を有する、請求項（
７）に記載の血液ガス用カテーテル・プローブ。
（９）前記毛管入口が所定横断面積をもつ環状入口であ
る、請求項（６）に記載の血液ガス用カテーテル・プロ
ーブ。
（１０）前記毛管入口、前記平衡室及び前記毛管出口が
すべて所定横断面積をもち、それらが実質的に等しい、
請求項（６）に記載の血液ガス用カテーテル・プローブ
。
（１１）前記平衡室を形成した前記カテーテル・プロー
ブの直線長さが２ｃｍ又はそれよりも小さい、請求項（
６）に記載の血液ガス用カテーテル・プローブ。