JPH0244535B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は動脈血中の酸素濃度を経皮的に連続測
定する装置のセンサーの構造に関するもので、取
り分け、膜ホルダーの着脱が容易なセンサーに関
するものである。

〔従来の技術〕

血液、特に動脈血中の酸素濃度（又は分圧）を
知ることは、新生児並びに人工呼吸を必要とする
重傷患者の呼吸管理を行なう上で極めて重要であ
る。動脈血液中の酸素濃度を測定する方法として
動脈中の血液を抜き取つて直接測定する方法とは
異なり、血液から皮下組織を通じて拡散して来る
酸素を皮膚の表面で捕促し、患者に苦痛を与える
ことなく、かつ経時的に連続測定可能とした経皮
血中酸素濃度測定法は既に知られている。

第２図及び第３図は、従来使用されている代表
的な経皮血中酸素濃度測定用センサーの構造を示
したものである。

第２図の１は金、白金等の貫金属よりなる陰
極、２はガラス、エポキシ等の絶縁材、３は銀／
塩化銀よりなる陽極、４は加熱ヒーター、５は温
度検出素子、６は４弗化樹脂、ポリエステル等の
酸素ガス透過性の高分子フイルムよりなる電極
膜、７はKCl等の電解質溶液からなる電解液、８
は電極膜を固定するための“０”リング等の固着
機構、９は外周保護外皮である。次に経皮測定の
原理を第２図に示したセンサーにより説明する。

第２図に示したセンサーと皮膚との間に、水、
食塩水等を主体とした接触液を介在させ、中央部
に孔のあいたデイスク状の両面粘着テープを用い
てセンサーを皮膚面に密着させ、定温加熱部の温
度を43〜44℃に設定すると、これと接した部分の
皮膚が加熱されて皮下組織が動脈化される。その
ため組織内の酸素濃度は、動脈血中に含まれるも
のと実質的に等しいものとなり、この酸素が皮膚
組織を拡散して膜を透過し、さらに電解液中を拡
散して陰極に到達する。この際、陰極と陽極との
間に酸素の還元反応に必要な分極電圧を加えてお
くと、陰極部で酸素の還元反応が起り、電極間に
酸素の量に比例した電解電流が流れる。

従つて、この電流を測定することにより皮下組
織、したがつて、動脈血内の酸素濃度を近似的に
測定出来ることになる。

しかしながら、前記第２図に示した従来使用さ
れているセンサーでは、下記のごとき欠点を有す
る。即ち、この型のセンサーは陰極を皮膚加熱体
として利用しているため、必然的に大きな断面が
必要となる。そのため陰極部での酸素の反応量が
多く、電解液の消耗が著しく速い。

従つて電解液の交換を頻繁に行なう必要があ
り、その都度電極膜の交換が必要となる。又酸素
消費が多いため皮膚組織内に酸素の濃度勾配が生
し、実測される値は動脈血中に含まれる酸素濃度
よりはるかに低い値となる。これを避けるため酸
素透過性の悪い膜を使用すると、実測値は動脈血
中の酸素濃度に近い値が得られるようになるが、
応答速度が遅くなるという欠点が生ずる。その他
第２図に示したセンサーの欠点としては膜交換を
行なう時、フイルム状の電極膜を電極の端部に
“０”リング又はこれに代る固着機構で固着する
という方式をとつているため、膜を一定条件で装
着することが難かしく、又膜交換には熟練を要す
るため膜の装着の良否により特性のバラツキが生
ずるという問題がある。

第３図は前記第２図に示したセンサーの欠点を
改良したもので、改良点と特徴は下記のごとくで
ある。即ち第３図に示したセンサーの構造は、電
極を直接加熱せず、別に加熱体１７を設ける構造
としたため、これによつて陰極１０は、酸素と適
度な反応量が得られるように適宜断面積を変える
ことが可能となつた。第３図に示した陰極１０は
リング状の断面を有するものの例を示したが、こ
れによつて第２図のセンサーに見られた巨大陰極
なるが故に生ずる欠点を解消することが出来るよ
うになつた。又、電極膜を交換する時に生ずるト
ラブルも第３図に示した構造をとることによつて
解決出来た。即ち第３図に示したセンサーは、全
体の構造として陰陽両電極が内蔵された上蓋部１
３、電極膜をあらかじめ貼り付けた膜ホルダー１
４、発熱体１８及び感熱体１９の埋め込まれた加
熱体１７の３つの独立した部分より構成され、膜
ホルダー部が上蓋部と加熱体の間に容易に装着出
来る構成となつているため、装着時に膜にシワを
作つたりすることなく、しかも何等熟練を要せず
膜交換を行なうことが出来るので、膜交換時のト
ラブルが解消された。なお、皮膚の動脈化は、電
極部からの加熱ではなく、別に設けた加熱体によ
り、高精度でかつ広域にわたつて加熱されるた
め、有効に皮下組織の動脈化が行なわれるという
メリツトがある。

前記のごとく、第３図に示したセンサーは、第
２図に示したセンサーの持つ欠点を解決したが、
なお下記に示す欠点を有することが判つた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

即ち、電極部を内蔵した上蓋部１３と、加熱機
構を有する加熱体１７とを独立した部分として分
離したため、上蓋部と加熱体の両方から、それぞ
れリード線２０及び２１を取り出す必要があり、
そのため上蓋部と加熱体はネジ等の回転機構によ
り両者を固着することが出来ず、ビス２２を用い
て両者を固着するという方式が用いられている。
前記のビスによる固着方式は、各ビスの締めつけ
が均一でない場合には、上蓋部と加熱体が歪んだ
状態で固着されこの場合には電極の端面と電極膜
面が同様に歪んだ状態で被合されることになり、
電極の安定性が悪くなる。その他ビスの取りはず
しが面倒で着脱時に紛失する等のトラブルが発生
しがちである。

本発明は、従来のセンサーの上部欠点を解決す
るとともに高分子膜の交換を容易にするために為
されたものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の要旨とするところは、電極支持体によ
り支持され、貫金属からなる陰極と該陰極の外周
に絶縁材を介して同心円状に配置した陽極部から
なる電極部と、 該電極部の外方に着脱できるように設けられ、
端面に高分子膜を装着し得る膜ホルダーと、 該膜ホルダーの外方に設けられ、かつ、前記電
極部と前記電極支持体を介して一体をなす加熱体
と、 該発熱体の外周と熱的に接続しするリング状の
接続部と、該接続部の端面より内方に延びて前記
膜ホルダーの端面と前記加熱体の端面とを覆い、
中央に開口部を有する平板部とからなる皮膚加熱
体と、 前記電極部の端面に電解液を保持するように前
記膜ホルダーの端面と前記平板部によつて周辺部
分が挟持されるガス透過性の高分子膜と、からな
る血中酸素濃度測定センサーにおいて、 前記加熱体の端面に一又は二以上の凹状欠損部
を有し、前記膜ホルダーの端面が前記凹状欠損部
の底面より出ていることを特徴とする経皮的血中
酸素濃度測定センサーにある。

第１図は本発明の経皮的血中酸素濃度測定セン
サーの判断図であつて、図中２６は、陰陽両極２
３，２４，２５、及び加熱体２７等を支持固定す
るための電極支持体で、プラスチツクゴム等の電
気及び熱絶縁材よりなる。２７は端部にネジ３１
を有する金属よりなる加熱体で、加熱ヒーター２
８及び温度検出素子２９が内臓されている。３２
は端部にあらかしめ電極膜３３を貼り付けた膜ホ
ルダーで、この膜面と電極端面の間に電解液が保
持される。３４はネジ３１′によつて加熱体２７
に固着される金属よりなる皮膚加熱体で、接続部
３４−１と平板部３４−２とから構成されてい
る。平板部３４−２の中央に開孔部３６が設けら
れている。万一火傷を起こした場合に火傷部が大
きくならないように側面部及び底面の外周部に、
プラスチツク又はゴム等からなる熱絶縁材３５が
貼り付けてもよい。

３７は加熱体２７の端面に設けられた凹状欠損
部で、膜ホルダー３２の端部が凹状欠損部３７の
底面３８より出ている。

第４図ａは本発明の経皮的血中酸素濃度測定セ
ンサーの皮膚加熱体３４を外した状態の側面図、
第４図ｂはその平面図である。

〔作用〕

本発明によるセンサーは、加熱体２７と皮膚加
熱体３４がネジ部３１，３１′で接合され、膜ホ
ルダ３２が皮膚加熱体により電極側に圧着される
構造となつている。

前記の構造をとることにより、陰陽両極からの
信号線、ヒーター線、感熱素子からのリード線、
等が電極側に集結することが出来るため、第２図
に示したセンサーに見られるごとく、リード線を
電極側２０と加熱体側２１とに分離する必要がな
くなり１本のコード３０でセンサーと繋ぐことが
出来るようになつた。

この結果、従来上蓋と加熱部とをビス２２によ
り固定したことにより生ずる欠点を一帰すること
が出来るようになつた。

ところが、第３図の従来のセンサーにおいては
上蓋部１３から加熱体１７を外すと膜ホルダー１
４は露出されるので膜ホルダー１４の着脱は容易
であつたが、本発明においては加熱体２７と皮膚
加熱体３４に分離されているため皮膚加熱体３４
を外しても膜ホルダー３２は加熱体２７の内部に
収納された状態になつている。本発明において
は、加熱体２７の端部に凹状欠損部３７を設ける
ことによつて、電極部に装着した電極膜を交換す
る時に、溝を通して指又はピンセツト等で膜ホル
ダーを掴み出すことが出来るので、膜ホルダーの
着脱が容易に行なえること及び膜ホルダーを加熱
部内部に収納可能なごとく装着出来るため、膜ホ
ルダーを使用することによつてセンサーの高さが
高くなるということを避けることが出来る。

以上の通り、凹状欠損部３７は加熱体２７と皮
膚加熱体３２が分離された構造のセンサーにおい
て始めて有効に作用する。

〔発明の効果〕

以上述べてきたように、本発明によれば、陰陽
両極からの信号線、ヒーター線、感熟素子からの
リード線等が電極側に集結することができるの
で、一本のコードでセンサーと機器を繋ぐことが
できて、取扱いが非常に容易になるとともに、膜
ホルダーの着脱も容易であり、実用上極めて有用
である。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは本発明の経皮的血中酸素濃度測定セ
ンサー、ｂ，ｃ，ｄはそれぞれ本発明によるセン
サーの分解された部分である電極支持体、膜ホル
ダー及び皮膚加熱体の断面図である。第２図ａ，
ｂはそれぞれ従来のセンサーの断面図及び平面
図、第３図ａ，ｂ，ｃ及びｄはそれぞれ従来の他
のセンサーの全体、各部の断面図である。第４図
ａは本発明のセンサーの皮膚加熱体を外した状態
の側面図、ｂはその平面図である。 １……陰極、２……絶縁材、３……陰極、４…
…加熱ヒーター、６……電極膜、７……電解液、
８……固着機構、９……外周保護外皮、１０……
陰極、１１……絶縁材、１２……陽極、１３……
上蓋部、１４……膜ホルダー、１５……電極膜、
１６……“０”リング、１７……加熱体、１８…
…発熱体、１９……感熱体、２０……信号側リー
ド線、２１……加熱側リード線、２２……ビス、
２３……陰極、２４……陽極、２５……絶縁材、
２６……電極支持体、２７……加熱体、２８……
発熱体、２９……感熱体、３０……リード線、３
１……ネジ、３１′……ネジ、３２……膜ホルダ
ー、３３……電極膜、３４……皮膚加熱体、３４
−１……接続部、３４−２……平板部、３５……
熱絶縁材、３６……開孔部、３７……凹状欠損
部、３８……凹状欠損部の底面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電極支持体により支持され、貫金属からなる
   陰極と該陰極の外周に絶縁材を介して同心円状に
   配置した陽極部からなる電極部と、 該電極部の外方に着脱できるように設けられ、
   端面に高分子膜を装着し得る膜ホルダーと、 該膜ホルダーの外方に設けられ、かつ、前記電
   極部と前記電極支持体を介して一体をなす加熱体
   と、 該加熱体の外周と熱的に接続しするリング状の
   接続部と、該接続部の端面より内方に延びて前記
   膜ホルダーの端面と前記加熱体の端面とを覆い、
   中央に開口部を有する平板部とからなる皮膚加熱
   体と、 前記電極部の端面に電解液を保持するように前
   記膜ホルダーの端面と前記平板部によつて周辺部
   分が挟持されるガス透過性の高分子膜と、 からなる血中酸素濃度測定センサーにおいて、 前記加熱体の端面に一又は二以上の凹状欠損部
   を有し、前記膜ホルダーの端面が前記凹状欠損部
   の底面より出ていることを特徴とする経皮的血中
   酸素濃度測定センサー。