JPH0256889B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、血液中のガス濃度（又は分圧）を測
定ないし監視する技術に関するものである。更に
詳しく言えば、生体内監視用途において特別の有
用性を示す血管内に挿入可能な血液中の気体濃度
測定装置に関するものである。

血液中の酸素、炭酸ガス等の気体成分の濃度を
知ることは生体の呼吸及び代謝機能の良否を知る
ために臨床検査においては極めて重要である。従
来、血液中の気体成分の濃度（又は分圧）を測定
する方法としては血液、特に動脈中の血液を抜き
取つて直接測定する方法が主として用いられる
が、この方法では経時的連続測定が不可能なこと
と患者に苦痛を与えることが問題であつた。特に
未熟児、新生児の場合には頻繁な採血による侵襲
が大きいため実施に著しく困難を伴つた。そのた
め従来より血液中の気体成分の濃度を経時的連続
測定を行う方法として経皮的測定方法が主として
用いられている。この方法は例えば血液中の酸素
濃度の測定はポーラログラフイを応用した電極に
より皮膚表面に拡散してくる血液中の酸素分圧を
測定したり、また酸素と結合したヘモグロビンの
量を皮膚を通して血液の吸光度の測定により求め
られている。しかし、これらの方法は特定の物質
に対してのみに適用でき、他の物質に適用するこ
とは不可能でありその装置も高価なものが多い。
また非観血的測定方法のため測定精度も不充分で
あつた。このためICU，CCU等に収容されてい
る重症患者や手術中の患者あるいは未熟児や新生
児の輸液、麻酔、呼吸のコントロールに血液中の
気体成分の濃度をわずかな侵襲で精度良く連続的
に測定することのできる血液中の気体濃度測定装
置の開発が望まれている。

本発明者らは血液中の化学物質の濃度をモニタ
リングする装置として、既に血管内にカテーテル
を挿入し、そのカテーテル中にセンサーを留置し
て、常時輸液をカテーテル内に供給するとともに
測定時にカテーテル内に血液を吸引することによ
つて血液中の化学物質を測定する装置を特開昭55
−76639号に提案した。この装置によつて血液中
のK⁺，Na⁺，Cl^-，Ca⁺⁺等のイオン、グルコー
ス、尿素等の基質はそれぞれ対応するセンサーを
使用することにより非常にわずかな侵襲で血液中
の化学物質を連続的に測定することが可能であ
る。また、この装置ではセンサーは非測定時には
輸液と接触しているため輸液により常時較正を行
うことが可能でセンサーの零点や感度ドリフトが
あつても常に正しく値を得ることができるという
優れた効果を有しているが、この装置では血液中
のイオン等を測定することはできても血液中の気
体成分の測定を行うことは困難である。

本発明者らは上記装置で血液中の気体成分濃度
を測定するための鋭意検討した結果本発明に到達
したものである。

すなわち本発明は血管内に挿入されたカテーテ
ルまたは該カテーテルに連結された測定室内に気
体分圧センサーを装着し、該カテーテルまたは測
定室と輸液溜めを導管で連結し、かつ該輸液溜め
または導管に一定濃度の気体を無菌的に供給する
手段を接続して、該カテーテルまたは測定室内に
一定濃度の気体成分を含有する輸液を供給すると
ともに、該カテーテルまたは測定室内の輸液を吸
引する手段により適宜血液をカテーテルまたは測
定室内に吸引して、血液を気体分圧センサーの少
くとも検出部と接触させるよう構成したことを特
徴とする血液中の気体濃度測定装置である。

本発明の特徴の一つは一定濃度の気体成分を含
有する輸液をカテーテルまたは測定室内に供給し
て、輸液をセンサー感応部と常時接触させること
にある。かかる特徴により血液中の気体濃度の連
続的な測定が初めて可能になつたのであり、かつ
カテーテルを血管内に挿入したままでセンサーの
較正が可能で、センサーに多少の零点や感度ドリ
フトがあつても常に正確な測定が可能なことであ
る。本発明のもう一つの特徴は血液をカテーテル
または測定室に適宜吸引する手段を設けたことに
ある。かかる特徴により測定時にのみカテーテル
もしくは測定室内に血液を吸引させ、通常はセン
サーは輸液と接しているので、センサーへの血栓
の付着がなく安定な測定が可能であることであ
る。また測定時にのみ血液がカテーテルもしくは
測定室内に吸引され、測定後血管内に戻されるの
で血液の損失がないという利点を有している。

次に本発明装置の一実施例を図面にて説明す
る。第１図に示されているように本発明装置は血
管１２内に挿入するカテーテル１と該カテーテル
１に連結された測定室３内に装着された気体成分
の濃度を測定するセンサー２と、一定濃度の気体
成分を含有する液体を収容した輸液溜め１１と、
該輸液溜めと測定室３を連結する導管９及び該測
定室内に血液を吸引する吸引手段（第１図ではロ
ーラーポンプ２２を使用している）で構成されて
いる。８はカテーテルにセンサー２を挿入するた
めの栓体、１５は測定回路、１０はドリツプチヤ
ンバー、１６は皮膚である。

本発明に使用される気体分圧センサーは公知の
センサーを用いることができる。このセンサーは
例えばポーラログラフ式の酸素センサー、セベリ
ングハウス法による炭酸ガス電極、アンモニア電
極等をあげることができる。患者への侵襲による
影響を少くし、かつ逆流させる血液の量を少なく
するため、カテーテルまたは／及び測定室を小型
にすることが必要である。そのためセンサーは小
型であればある程好ましい。その意味で、前記ポ
ーラログラフ式酸素センサーやFETを利用した
気体分圧センサーが好ましい。特に本願出願人が
特開昭56−2546号で提案したガスセンサーは小型
でかつ高精度のため本発明に用いるセンサーとし
て好ましいものである。また特定のガス濃度を測
定するセンサーだけでなく複数のガスセンサー、
例えば酸素と炭酸ガスセンサーをカテーテル内に
挿入することもできる。この場合一度に多成分の
ガス濃度を同時に測定することが出来適用範囲が
広まる利点がある。また気体分圧センサーの他に
H⁺，Na⁺，K⁺，Ca⁺⁺，Cl^-等のイオン電極、グ
ルコース、尿素等のセンサーを併用して使用する
ことも可能である。しかしガスセンサーは比較電
極と一体化して用いられるが、イオンセンサー等
は別に比較電極を設ける必要がある。この場合比
較電極は輸液等の電導性の液によりイオンセンサ
ーと電気的につながつていればよい。従つて比較
電極は、輸液の導管あるいはカテーテル内に設け
ることができる。センサー部を小型化するために
は比較電極をセンサーと一体化することが好まし
い。またこれらのセンサーのカテーテルへの挿入
方法は直接カテーテル内に挿入されていなくても
第１図に示すようにカテーテルの後端に連結され
た測定室内に挿入してもよい。

輸液の導管９及びカテーテル１は公知のものを
用いることができるが、これらの材質は輸液中の
ガス成分の濃度がセンサー部へ届くまでに変化し
ないように、適度のガスバリアー性が必要であ
る。これらの材質及び管壁の厚さは、測定するガ
スの種類に応じて選ぶことができるが通常肉厚の
シリコンチユーブや塩ビチユーブが好適に使用で
きる。

本発明装置においてはモニタリングの間輸液の
ガス濃度を一定に保つことが重要である。このよ
うな方法としては予め一定のガス濃度の輸液を用
意しておき、その輸液を第１図で示す装置でカテ
ーテルへ供給する方法がある。この場合は輸液溜
め中のガス測定あるいは保存中に容器を通して、
外に逃げないことと、測定中に輸液溜めの液面が
下降して輸液溜めが減圧になつて輸液中のガス濃
度が変化しないように工夫する必要がある。例え
ば輸液溜めの全部あるいは一部に気体不透過性
で、かつ外圧により容易に変形する金属を蒸着し
たフイルム、例えばアルミラミネートフイルムな
どで作成した袋などを用いることができる。また
圧力により変形しない金属やガラス容器を用いる
場合には測定中に輸液の減少に伴う容器内の減圧
を積極的に防止する必要がある。例えば第２図ａ
に示すように輸液溜め１１に容器内の液面上部空
間に開口する排気管１４と液面下に開口するガス
供給管２５を取着し、該ガス供給管２５に減菌フ
イルター１３を取り付ける方法、あるいは第２図
ｂに示すように輸液溜め１１の液面下に開口する
ガス供給管１７の一端を水を収容した密閉容器１
８の上部空間に接続し該容器の水面下に減菌フイ
ルター１３を介してガス管を連結し、さらに容器
の上部に排気管１９を取り付ける方法により液溜
め１１に常時一定濃度のガスを輸液減量分より過
剰に供給して、余分なガスを排気管より排気して
液溜め内に収容した輸液のガス濃度を一定に保つ
たり、また、第３図に示すように輸液溜め１１と
カテーテル１または測定室３を連結する導管９に
中空繊維状、平膜状あるいはチユーブ状のガスを
透過する膜、例えばシリコン膜やテフロン多孔膜
２０を匡体２１内に収容して匡体内に膜を介して
輸液室とガス室を形成し、該ガス室に水で飽和さ
れた一定濃度のガスを連続的に供給するガス分圧
平衡装置３２を用いることができる。第３図ａは
ガスの入口２３、出口２４及び輸液の入口２５、
出口２６を有する匡体２１内にシリコンチユーブ
２０を収容し、該シリコンチユーブの両端を輸液
の入口、出口に液密に取着した例であり、第３図
ｂは両端を樹脂で接着固定し、かつ該接着端に端
部を開口を有するシリコン製の中空繊維をガスの
入口２３及び出口２４を有する円筒状の匡体内に
収容し、該匡体の両端に輸液入口２５及び出口２
６を有するキヤツプを取着した例である。第３図
に示す例では、シリコンチユーブまたは中空繊維
を透過したガスが輸液中に供給されるため、ガス
中に含まれる細菌等は完全に除去される。本発明
の装置は輸液の量は非常に少なくてよいので、小
型のガス分圧平衡装置で外のガス分圧と等しいガ
ス分圧を含む輸液を容易に得ることが出来る。

また気体分圧と同時にイオン等の化学物質を測
定する場合には、輸液溜めとして一定濃度の気体
とそれらのイオン種を含有させておけば、一種類
の輸液によつて多種類のセンサーの較正をおこな
うことができる。センサーの零点のみを較正する
ためには輸液の種類としては一種類で十分である
が、零点と感度の２点較正を必要となる場合には
各成分濃度の異る２種類の輸液を設けて順次別々
の輸液によりセンサーの較正を行うことが必要で
ある。

輸液をカテーテルまたは測定室へ供給する手段
はポンプを用いても、あるいは輸液溜めを上部に
設置して重力で供給してもよい。第１図ではロー
ラーポンプ２２を用いた例を示している。かかる
ポンプはローラ３０を偏心して配置することによ
りポンプ２２の回転に伴いローラ３０の設置され
た領域では血液の吸引が行われローラの設置され
ていない領域では輸液が行われるため自動的に測
定できる利点がある。またマイクロコンピユータ
ーでローラーポンプを適宜正逆方向に回転させて
もよい。

血液吸引手段は上述の輸液供給手段にローラー
ポンプを使用する場合にはローラーポンプをその
まま用いることができる。また測定室３あるいは
導管９に支管を設け、この支管にシリンジを取着
してシリンジに嵌挿されたピストンの作動により
血液を吸引することができる。

次に本発明装置の作動を第４図にて説明する。
第４図は導管９に支管１０を設け該支管にピスト
ン６を嵌挿したシリンジ５を取着した例である。
この場合通常輸液溜め１１の下流に設けられた弁
３９により輸液の流れが調節されて輸液がなされ
ているが、測定時には導管９の上流側に配置され
た弁４を閉止して輸液を止め、支管１０に取着し
た弁３１を開けてシリンジ５内のピストン６を作
動させることにより血管１２内の血液を少なくと
もセンサー２に接触するまで吸引する。測定後上
記ピストン６を作動させることによりカテーテル
１内に吸引された血液を血管に戻すとともに上記
弁４を開けかつ弁３１を閉じて輸液を行う。その
ときセンサー２の活性部分は輸液で洗滌される。

上記装置は必要に応じて、フイルター、採血用
のコツク、エヤータツプや血圧監視装置、警報装
置などを本装置に組込むこともできる。

以上のように本発明の血液中の気体濃度測定装
置は、 (1) 血液は測定時のみ吸引され、測定後血管内へ
もどされるので血液のロスが少ない。

(2) 通常は輸液のみがなされているので、センサ
ーへの血栓の付着がなく安定な測定が可能であ
る。

(3) センサーには輸液剤と血液が交互に接触する
ので、輸液剤によつて較正を行なうことがで
き、センサーのドリフトをチエツクできる。

(4) 電気回路が身体に挿入されることがないので
安全性が高い。

(5) このようなモニタリングが必要時に必要性の
高い輸液を同時に行うことができる。

があげられ、本発明の装置を用いることによりは
じめて血液損失の少ない安定した血液中の気体成
分のモニタリングが可能となつたのである。

【図面の簡単な説明】

図は本発明装置の一実施例を示すものであり、
第１図及び第４図は本発明装置の一部断面図であ
り、第２図及び第３図は輸液中のガス分圧を一定
にするための装置の一例を示す説明図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 血管内に挿入されたカテーテルまたは該カテ
   ーテルに連結された測定室内に気体分圧センサー
   を装着し、該カテーテルまたは測定室と輸液溜め
   を導管で連結し、かつ該輸液溜めまたは導管に一
   定濃度の気体を無菌的に供給する手段を接続し
   て、該カテーテルまたは測定室内に一定濃度の気
   体成分を含有する輸液を供給するとともに、該カ
   テーテルまたは測定室内の輸液を吸引する手段に
   より適宜血液をカテーテルまたは測定室内に吸引
   して、血液を気体分圧センサーの少くとも検出部
   と接触させるよう構成したことを特徴とする血液
   中の気体濃度測定装置。