JPH0226532A - 注入熱量測定装置 - Google Patents

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】 イ、産業上の利用分野 本発明は、注入液の生体への注入によって、生体に注入
される熱量を測定する注入熱量測定方法及びこの方法の
実施に使用する装置、更に、この測定した注入熱量を用
いて従来より更に正確な熱希釈法による血流量を測定す
る装置に関する。

口、従来技術 従来、血液の流速を測定する方法としては、レーザード
プラー法、パルス変調ドプラー法、超音波ドプラー法、
ピトー管カテーテル法、ホットフィルム法等がある。　
しかし、これらの方法では、血管の断面形状や速度分布
が明らかにならないので、心拍出量（トータル流量）の
測定のためには他の方法を併用する必要がある。　原理
的にトータル流量を測定できる方法として、インピーダ
ンス法、電磁流量計法、アドミタンスプレスモグラフィ
ー等があるが、特定の血管内の流量をカテテルを経皮挿
入して測定するための十分な方法ではない。

そこで、血管径の変化や血管内の流速分布の影響を受け
ずに血流量（特に心拍出量）を測定できる優れた方法と
して、フィック（Ｆｉｃｋ）の法則を利用した熱希釈法
や色素希釈法が　用いられている。　これらの方法は、
冷水塊による低温や色素による着色の如き体外から注入
された物理量が血液によって希釈される速度を測定し、
この測定値から心拍出量を求めるものである。

熱希釈法によれば、第６図のように、大静脈１を通して
カテーテル２を心ｌ１３の右心房４、更には右心室５を
経て肺動脈６にまで導き、右心房４内へ冷水７を注入し
、先端付近のセンサ（通常はサーミスタ）８によって血
液の温度変化を測定する。　即ち、冷水７による低温状
態から血流により回復する様子をサーミスタ８により抵
抗変化として測定する。　なお、図中の９は左心房、１
０は左心室、１１は肺静脈、１２は大動脈である。　カ
テーテル２は、第７図及び第７図の■−■線矢視断面図
である第８図に示すように、その本体１３には冷水注入
用の側孔１４、サーミスタ８、バルーン１６が夫々設け
られ、かつこれらに対応して冷水供給用のルーメン１７
、サーミスタ配線用のルーメン１８、圧力測定用ルーメ
ン１９、バルーンへの空気送り込み用のルーメン２０が
夫々形成されたものである。

但し、第１図に示す如き４９で示されるサーミスタは設
けていない。　そして、第６図の如くにカテーテル２を
挿入（通常は経皮挿入）して血流に乗せるに際し、バル
ーン１６を膨らませて（第７図では一点鎖線のように）
カテーテル２を運ぶ。

こうして、センサ８によって得られた血液の温度変化を
下記式（１）により心拍出量に換算することが一般に行
われている。

心拍出量（血液流り　　（１／ａｋｉｎ）カテーテル補
正係数 注入された冷水のｌ　　（ｍｌ） 血液の冷水注入前の温度（”Ｃ） 注入された冷水の温度　（”Ｃ） 血液の比熱　（Ｋｃａｌ／ｇ） 血液の比重　（ｇ／ｃＩｌ１３） 注入水の比熱（Ｋｃａｌ／ｇ） Ｓｉ　：注入水の比重（ｇ　／ｃｍ３）ｔ　：時間（秒
）　　　（ｓｅｃ） ΔＴｂ　：血液の温度変化　　　〕 （１）、式中、Ｃｂ　、Ｓｂ　、Ｃｉ及びＳｉは定数で
あって予め測定しておけば既知である。　従って、Ｖｉ
を規定しておけば、Ｔｂ　、Ｔｉを測定することにより
ｖｂが求められる。

しかし、（１）式の導出には、いくつかの仮定が含まれ
ている。　この仮定の中には、■注入液量は、測定中に
流れる血液量に較べて著しく小さい。

■注入液は、温度変化測定部位迄に完全混合される。　
■血液を流す血管壁と、血液との間で熱の流入・流出が
ない。　■注入液温Ｔｉ及び血液流Ｔｂは、測定期間中
一定である等がある。

この中で、■及び■の仮定は、十分に成立っていると考
えられる。　また、■の仮定については、患者による固
体差が少なく、また、測定毎に異なるものではなく、一
般にカテーテル係数Ｃｔと呼ばれる補正係数を用いて修
正される。　仮定■の中の血液流は、測定に要する時間
（一般に１０秒〜２分の間）では、一定と見なせるが、
注入液温は、一定ではない。　即ち、注入液は従来、シ
リンジに吸い上げられる前か、又は、シリジンとカテー
テルの間に設けた温度検出手段を用いて測定されて来た
。　しかし、カテーテル内に前回測定時に残された注入
液は、体外部分では室温によって、また、体内部分では
、体温によって温められてしまう。　このことは、測定
間隔によって、注入液の平均温度が変わってしまい、更
に、この平均温度とは異なる温度を注入液温として心拍
出量の計算を（１）式に基づいて行なってしまう。　こ
のような注入液温の一部の温度上昇を検出する手段をカ
テーテル内部に設ける試みとして、特開昭６２１０１２
２５号公報に提案の発明がある。　しかし、この温度検
出手段を用いるだけでは、下記（２）式に示される注入
された熱量Ｑｉを正確に求めることは難しい。　即ち、
注入液温Ｔ　ｉ　（ｔ）及び、注入液流１Ｆｉ（ｔ）は
時間関数であり、今、Ｔｉ（ｔ）のみならず、Ｆｉ（ｔ
）も正確に求める必要がある。　上記特開昭６２−１０
１２２５に記載の発明では、Ｔｉ（ｔ）を正確に求める
手段は提案されているが、流１Ｆｉ（ｔ）を正確に求め
る手段は提案されていない。　本発明はこれらを下記（
２）式により正確に求めることを同時に提案するもので
ある。

である。

〔但し、Ｑｉ　：注入される熱量　（Ｋｃａｌ）Ｔｉ（
ｔ）：注入中のカテーテル注入液出口近傍の温度と体温
の差 Ｆｉ（ｔ）：注入液流量　　　（ｃｍ３／５ｅｃ）Ｃ１
：注入液比熱　　　ＣＫｃａ　１７ｇ、　’Ｃ）Ｓｉ　
：注入液比重　　　（ｇ／ｃｍ’）ｔｏ：注入時間　　
　　（ｓｅｃ）　　　　）従来、冷水の注入は人手によ
って行っているので、冷水の流量Ｆｉ（ｔ）を一定に保
つことは至難の業であり、このため、上記注入熱量Ｑｉ
を正確に求めることができない。

即ち、第９図は、シリンジ゛（注射器）６０を使用し、
カテーテル２を経由して図示しない肺動脈中に冷水７を
注入する要領を図解的に示す概略図である。

人手によって第９図のように冷水７を注入する場合、注
入開始時には指に力が入って冷水７の流量が大きく、時
間の経過と共にこれが小さくなる傾向がある。　而もこ
の流１Ｆｉ（ｔ）の変化の仕方はその都度異なる。

カテーテル２の冷水注入口１４に近接してサーミスタ４
９を配設しく通常はこのサーミスタ４９は設けていない
。）、冷水７の注入直前の温度を測定して注入熱ｉ１　
Ｑ　ｉを補正することが考えられるが、流量を測定する
手段がなければ（流量測定の好適な方法がない。）、上
記の補正によって注入熱量を正確に求めることは困難で
あることは前述した通りである。

第１０図は第９図の要領で冷水注入を行うときの状況を
示すものである。　冷水流１Ｆｉ（ｔ）は、前述した理
由から第１０図（ａ）に示すように、注入開始時に大き
く、時間の経過に従って小さくなっていく。　サーミス
タ４９で測定された冷水の温度Ｔｉ（ｔ）は、同図（ｂ
）に示すように、注入開始時にはカテーテル２内の冷水
は体温によって暖められているので、注入開始からこの
暖められた注入液がサーミスタ４９を通過する間は温度
は体温に近く、その後は冷水が通過するので温度は低く
なる。

冷水注入によって注入される熱量の微小時間毎の瞬間値
は、第１０図（ｃ）に示すように、同図（ａ）に略対応
するように時間の経過によって小さくなっていく。

第１０図（ｂ）に示す注入開始から終了迄の時間をｔｉ
’、冷たい注入液が注入されている時間をｔｉとすると
、ｔｉ’＞ｔｉであるが、ｔｉ’−ｔｉと仮定して補正
している。　従って、このような方法では、注入熱量を
正確に求めることはできない。

ハ０発明の目的 本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、
注入液による注入熱量を正確に求めることのできる注入
熱量測定方法及びこの方法の実施に使用する装置を提供
すること及び、この結果得られた正確な注入熱量を用い
て、゛熱希釈法に基づく正確な血流量測定をも同時に提
供することを目的としている。

二０発明の構成 本発明の第一の発明は、生体内に所定の注入液を注入す
るに際し、前記注入液の流量を略一定にし、前記注入液
の注入温度と前記注入液が注入された前記生体内の温度
とを検出し、これらの検出情報に基いて注入液による注
入熱量を求める注入熱量測定方法にかかる。

本発明の第二の発明は、生体内に注入されるべき注入液
の流量を略一定にする注入液定量供給手段と、前記注入
液の注入口近傍に配設された温度検出手段と、この温度
検出手段による情報に基いて前記注入液による注入熱量
を求める熱量測定手段とを有する注入熱量測定装置に係
る。

ホ、実施例 以下、本発明の詳細な説明する。

第１図及び第２図は本実施例による注入熱量測定装置を
示すものである。　但し、第６図〜第９図で述べた部分
と共通の部分には共通符号を付し、その説明を省略する
ことがある。

この装置においては、注入液７は輸液ボトル４０に保存
され、注入ライン４１、コネクタ４２、更には除菌フィ
ルタ４３を通して注入液冷却装置４４へ送られる。　冷
却装置４４としては、サーモモジュール等が使用できる
が、他の冷却手段も使用してよい。

所定温度に冷却された注入液７は定量定速注入装置４５
に入り、ここで供給量（注入量）が一定かつ定速度とな
される。　この注入装置４５はそのために、エアシリン
ダ４６、電磁弁４７Ａａ　、４７Ａｂ等からなっている
。　その詳細は、後に第３図によって説明する。

次いで、注入液はエアートラップ５９を経てカテーテル
２へ導かれ、ルーメン１７を通して所定部位にある注入
孔１４から体内（即ち、第６図の如き状態で右心房４）
へ注入される。　注入孔１４の上流側にこれに隣接して
サーミスタ４９が配設されていて、注入液７は注入直前
に温度が測定される。

カテーテル２は第７図及び第８図に示したものと同様の
ものであるから、その各部の説明は省略する。　但し、
カテーテル２としては、例えば米国特許第４３９９９３
号等に示される通常のものでよい。

また、上記のサーミスタ４９による注入液温度測定値と
、上記のサーミスタ８による血液温度測定値とは共に、
各サーミスタ導線５０．５１によって取出されるが、こ
の際、電気抵抗の変化を電流に変換するブリフジ回路、
信号の増巾回路、経時のドリフトを補償する自動ゼロ調
整回路が設けられている。　そして、各サーミスタ４９
及び８からの各信号は、Ａ／Ｄ変換器３２でデジタル化
され、このデジタル信号はＣＰＵ３５で処理される。　
ＣＰＵ３５からは、血流量をはじめ注入液温度、注入量
等を表示する信号が発光ダイオード、液晶等の表示装置
３６に入力され、所定の各表示が自動的になされる。　
他方、定量定速注入装置４５からの出力及び注入液測温
部（サーミスタ４９）からの出力は熱量計３３に入力し
、前記（２）式に従って注入熱量に変換されて表示装置
３６に出力し、上記表示内容と共に表示される。　また
、そうした表示内容はプリンタ３７によって同時に記録
されるようになっている。

上記において、Ａ／Ｄ変換器３２、ＣＰＵ３５等は表示
装置３６を含む外部装置５２に内臓されている。

なお、Ａ／Ｄ変換器３２には更に、注入液の注入条件設
定部５３及び警報設定装置５４が付属せしめられ、また
表示装置３６側には警報装置５５が接続される。

第３図は定量定速注入装置４５の構造を示す概略図であ
る。　電磁弁４１Ｂは２個の電磁弁４７Ｂａと４７Ｂｂ
とからなり、コンプレッサとエアタンクとからなる（又
はガスボンベからなる）陽圧発生源５６から圧縮空気（
又は高圧ガス）Ｇが一方の電磁弁４７Ｂａを経由してエ
アシリンダ４６内のピストン４６ａの前面側に供給され
る。　エアシリンダ４６内のピストン４６ａの前面側空
間は、他方の電磁弁４７Ｂｂを経由して外部に開放され
ている。

先ず、輸液ボトル４０から上流側の電磁弁４７Ａａを経
由してシリンジ４８内に注入液７が所定量供給される。

　このとき、下流側の電磁弁４７Ａｂは閉じている。　
次に、上流側の電磁弁４７Ａａが閉じ、次いで下流側の
電磁弁４７Ａｂ及び電磁弁４７Ｂａが開き、陽圧発生源
５６からエアシリンダ４６に供給されるガスＧの圧力に
よってピストン４６ａが実線矢印方向に移動することに
より、ピストン４６ａ　ニ連結すれたシリンジ４８のピ
ストン４８ａが往動（実線矢印）してシリンジ４８内の
注入液７が図示省略したエアトラップを経由してカテー
テル２へ所定量適られる。　このとき、電磁弁４７Ｂｂ
は、適度に開いてエアシリンダ４６内のピストン４６ａ
の前面側空間にある空気を外部へ逃がし、ピストン４６
ａの往動が一定速度なるように制御する。　従って、シ
リンジ４８からカテーテル２へ送られる注入液７は、一
定速度で送られる。　注入液７の１回の注入が終ると、
電磁弁４７Ｂａが閉じ、電磁弁４７　Ｂ　ｂが全開□し
てピストン４６ａが復動可能となる。　次に、下流側電
磁弁４７Ａｂが閉じると共に電磁弁４７Ａａが開いてシ
リンジ４８内に注入液７が送られピストン４８ａ及びこ
れに連結するピストン４６ａが復動（−点鎖線矢印で示
す。）し、次の注入液注入に備える。

第４図は注入液が注入されているときの経時的状況を示
すグラフである。　第４図（ａ）は注入液の注入量を示
し、注入時間ｔｉ’（１〜３０ｓｅｃ　）の間、ピスト
ン４６ａの定速往動により、注入量は略一定になってい
ることを示している。　　ｌサイクルの注入液の注入量
は０．５〜２０ｃｃである。　第４図（ｂ）はサーミス
タ４９によって測定された注入液の注入直前の温度を示
し、注入開始から（ｔｉ　’ｔｉ）の間は、先に第１０
図で説明した理由から、注入液の温度は略体温と同じで
あって、（ｔｉ　’　　ｔｉ）の時間を経過した時点か
ら注入液の温度が低下する。　但し、ｔｉは低温の注入
液の注入時間である。

注入熱量は、第４図（ｃ）に示すように、注入時間ｔｉ
’の間は同図（ｂ）の温度変化と同様な変化を示す。

第４図から、注入液の流量を略一定にすることにより、
注入液の注入温度を測定するだけで注入熱量を求められ
ることが理解できよう。　このことは（２）式において
Ｆｉ（ｔ）が一定であり、（２）式を下記（３）式のよ
うに変形させることを意味する。

第５図は、第３図のエアシリンダに替えて、減速モータ
５８によって駆動するボールねじ送り機構５７を使用し
、駆動軸５７ａの回動によってシリンジ４８のピストン
４８ａを一定速度で往動させ、シリンジ４８内の注入液
７をカテーテル２へ一定速度で送出すようにした例を示
す。

本実施例の注入熱量測定装置は、上記した構成としたこ
とにより、例えば５分毎に注入熱量を正確に自動測定し
、これを表示し、かつプリンタにその時刻と共に記録す
ることができる。　従って、注入熱量を連続的ではない
にしても断続的に自動測定が可能に構成されており、実
質的に連続モニターに近い臨床的効果を得ることができ
る。　その上、注入熱量のほか、熱希釈法を適用して前
記ができる。　その結果、測定結果を表示装置及びプリ
ンタの使用によって断続的に自動的に出力せしめ、操作
者はそのような出力をまとめて確認又はチエツクするだ
けで済む。

しかも、上記した定量定速注入装置４５の使用によって
、冷却された注入液（冷水塊）の注入速度のばらつきが
なくなり、従って測定結果の誤差を小さくできることも
大きな利点である。

なお、上記した注入条件設定部５３によって臨床的に必
要な注入熱量や血流量の下限又は／及び上限の値を設定
し、かつその限界値を実際の注入熱量や・血流量が外れ
たときにこれに対応して警報装置５５が警告を発するよ
うにできるので、臨床的な価値がより発揮できる。

また、上記に使用する注入液として、患者の体液維持に
用いられる維持液、又は栄養補給のための輸液を使用す
るのが望ましい。

通常、患者にとって経口摂取が不可能となった場合、体
表面その他から失われる水分や電解質を輸液によって補
う必要があり、これを維持液と言う。　維持液は個人差
があるが、通常は体表面単位面積当たり水分では１５０
０　ｍｌ　／…”／ｄａｙとされており、普通の日本人
では体表面が１．５〜２．０ｍ”程度であるから、必要
な水分は２２５０〜３０００　ｍｌ　／ｄａｙ　、例え
ば２５００　ｖｂ　１　／ｄａｙ程度となる。　そこで
、本実施例の装置によれば、注入液に上記の維持液又は
輸液を用いることにより、血流量の測定と同時に維持液
等の補給も行え、非常に効率的であり、体液のバランス
を失うことなしに熱希釈法の実施に必要な注入液を供給
できる。

以上、本発明を例示したが、上述の例は本発明の技術的
思想に基づいて更に変形が可能である。

例えば、上述の注入熱量測定装置の各構成部分又は部品
の種類、材質等は種々変更してよく、その中で定量定速
注入装置には使用する手段はエアシリンダ及びボールね
し送り機構以外であってよ（、また測温素子はサーミス
タがよいが、それ以外であってもよい。　血流量の測定
インターバルも種々変化させてよい。　注入液の温度測
定の位置も上述のものに限定されることはない。　また
、本発明の装置に用いるカテーテルは、上述の如くに心
臓に挿入するだけでなく、他の部位にも適用可能である
。　また、注入熱量を測定すれば足りる場合は、第２図
中の血流量測定のみのための部分は省略可能であること
は言う迄もない。

へ８発明の詳細 な説明したように、第一の発明は、注入液の生体内への
流量を略一定にし、この注入液の注入温度と注入液が注
入された生体内の温度とを検出してこれらの検出情報に
基づいて注入液による注入熱量を求めるように構成され
、また、第二の発明は、上記注入液の注入温度を検出す
るのに、注入液の注入口近傍に配設された温度検出手段
によって検出するようにしであるので、注入熱量が注入
液の注入温度から直接的に求められる。　その結果、注
入熱量の測定が正確になされ、併せて血流量の測定も正
確になされ、医療行為が安全に遂行される。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第８図は本発明の実施例を示すものであって、 第１図は注入熱ｍ測定装置の概略図、 第２図は同装置のフロー図、 第３図は注入液定量定速注入装置の概略断面図、第４図
は注入液注入の状況を示し、同図（ａ）は流量を、同図
（ｂ）は検出温度を、同図（ｃ）は注入熱量を夫々経時
的に示すグラフ、 第５図は他の例による注入液定量定速注入装置の概略断
面図、 第６図は注入熱量測定時のカテーテル挿入状態を示す概
略断面図、 第７図はカテーテルの要部正面図、 第８図は第７図の■−■線矢視拡大断面図である。 第９図及び第１０図は従来例を示すものであって、第９
図はカテーテルへ注入液を供給する要領を示す概略断面
図、 第１０図は注入液注入の状況を示し、同図（ａ）は流量
を、同図（ｂ）は検出温度を、同図（ｃ）は注入熱量を
夫々経時的に示すグラフ である。 なお、図面に示された符号に於いて、 ■・−・−・−大動脈 ２−・〜・−・・・・カテーテル ４−・−・・−右心房 ５・−・−・−・−・−右心室 ６・・−−一−−・・−・肺動脈 ７・・−−一−−・−・・注入液 ８．４９〜・−−−−−−・・−サーミスタ１　ｔ−−
−−−−−−−−・注入液注入孔（側孔）１６−・・−
・−・バルーン １７．１８．１９．２０°　　ルーメン２３−・・・・
−・・・ブリフジ回路 ２４−−−−−−−−−−一増巾回路 ２５・・−−−−−・−・自動ゼロ調整回路３１−−−
−−−・〜　注入温度測定部３２−・−・−・−・−Ａ
／Ｄ変換器 ３３・−一−−−−・・・−熱量計 ３５・−・・・・−・−ＣＰ　Ｕ ３６−−−−−−・−・・−表示装置 ３７・−・−・−・・・・プリンタ ４４−−−−・−一−−−−注入液冷却装置４５・−・
−・−・−注入液定量定速注入装置４６−・−・・・・
−・エアシリンダ ４７Ａａ　、　４７Ａｂ　、　４７Ｂａ　、　４７Ｂｂ
　−・−−−−電磁弁４８−　・−・−シリンジ ５３・・・−・・−・・・注入条件設定部５４・・・−
・−・−・警報設定装置 ５５　　　・警報装置 ５６・−・−・−・陽圧発生源 ５７・・−・−＝・・ボールねじ送り機構５８−・−・
−モータ である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、生体内に所定の注入液を注入するに際し、前記注入
   液の流量を略一定にし、前記注入液の注入温度と前記注
   入液が注入された前記生体内の温度とを検出し、これら
   の検出情報に基いて注入液による注入熱量を求める注入
   熱量測定方法。 ２、生体内に注入されるべき注入液の流量を略一定にす
   る注入液定量供給手段と、前記注入液の注入口近傍に配
   設された温度検出手段と、この温度検出手段による情報
   に基いて前記注入液による注入熱量を求める熱量測定手
   段とを有する注入熱量測定装置。