JPH0622942A

JPH0622942A - 光学プローブ

Info

Publication number: JPH0622942A
Application number: JP3265181A
Authority: JP
Inventors: Bernhard Fischer; ベルナード・フィッシャ; Martin Wunderling; マーチン・ワンデルリング; Martin Guenther; マーチン・グエンター
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1990-09-17
Filing date: 1991-09-17
Publication date: 1994-02-01
Also published as: EP0476161A1; US5383453A

Abstract

(57)【要約】【目的】機械的応力によって生じる測定の不正確さを最
小化した血液パラメータの侵入測定のための改良された
光学プローブを得る。【構成】本発明の一実施例では、シードに覆われるさま
ざまなセンサより構成される。各センサは光ファイバを
会してモニタに連結する。光ファイバは管によって覆わ
れる。シード中の光ファイバが働くことによって生じる
システム誤差を回避するため、シースが管と隣接する領
域において、シースをクリンプ等によって変形させ、シ
ースとセンサと管の間に良好な機械的接触を得ることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は生体の循環系における血
液パラメータの侵入測定（ｉｎｖａｓｉｖｅｍｅａｓｕ
ｒｅｍｅｎｔ）のための光学プローブに関するものであ
る。

【０００２】

【従来技術のその問題点】血液のパラメータの侵入測定
のためのプローブは、通常、光ファイバを介して設置さ
れるモニタに接続する少なくとも一つのセンサよりな
る。典型的には、このようなプローブは例えば酸素分圧
（ｐＯ₂）または炭酸ガス分圧（ｐＣＯ₂）などの血液
ガスの測定、あるいは血液のｐＨ値の測定のための１か
ら３個のセンサを備えている。これらのセンサはすべて
同様の機械的構造を有する。各センサの光ファイバの端
部には染料を含むゲルがある。染料の光学濃度及び他の
光学的パラメータは被測定の血液のパラメータによって
様々に変化する。連結するモニタから放射され光ファイ
バによって伝送される光は、ゲル内へ向けられそれを通
過する。それから光は同一のまたは他の光ファイバを介
して、染料によって生ずる光の減衰と他の光学的パラメ
ータの変化を測定するための検出器を備えたモニタにフ
ィードバックされる。この減衰または変化は被測定血液
パラメータの関数で、減衰、吸収、または他の光学パラ
メータの変化と血液パラメータとの相関関係はよく知ら
れているものである。

【０００３】通常、光ファイバに対向した染料含有ゲル
に隣接してリレクタ（ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）が配置され
ている。このようなセンサにおいて、光フィバを介して
伝送される光は、ゲルを通過してリフレクタで反射し、
再びゲルを通過して伝送する。この環境においては、各
センサには１個の光ファイバしか必要としない。さら
に、光が染料含有ゲルを二度通過するので、この染料に
関する光学的特性の変化を比較的容易に検出することが
できる。しかしながら、代替案として、光を（ゲルの通
過後）、第２の光ファイバに導き、第２の光ファイバか
らモニタへフィードバックさせる手段等もある。このよ
うな場合のすべてにおける重要な点は光がゲル領域を通
さなければならず、この領域で光の光学的特性が変化す
ることである。

【０００４】光ファイバの端部、ゲルおよびリフレクタ
は、半透膜まは選択性膜（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅｍｅｍ
ｂｒａｎｅ）（例えばｐＨセンサの場合、水素イオン透
過エンベロープ）に包囲されている。この膜は一方では
選択されたイオンまたは分子だけを染料含有ゲルに到達
させ、他方では機械的な機能、すなわちゲルをある場所
に保持する機能を有する。

【０００５】本願明細書においても、また、当業者には
周知のように染料含有ゲルの領域は、この領域における
膜の一部とともに「拡散（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）領域」
と呼ばれている。本願明細書に記載される光学プローブ
は、通常、一個のプローブと共に、様々な血液パラメー
タを測定するために少なくとも３個のセンサを備えてい
る。このような場合には、各センサに夫々連結された単
一の光ファイバは、連結モニタと接続する単一のケーブ
ルで連結されている。しかしながら、１個または２個の
センサのみの光学プローブを構成することも可能であ
る。光学プローブは、染料に応じて前述のように様々な
血液パラメータ、例えばｐＨ、酸素分圧（ｐＯ₂）、炭
酸ガス分圧（ｐＣＯ₂）等を測定するために患者の動脈
中に導入することができる。ひずみ軽減（ｓｔｒａｉｎ
−ｒｅｌｉｅｖｉｎｇ）ワイヤ、動脈圧センサなどの他
の素子をプローブに一体化させることもできる。上述の
センサを含むこれら素子すべてを感知手段と呼ぶ。

【０００６】以下に図面に基づいて詳細に説明する。同
様の構成要素については同じ番号を付す。図９は、例え
ば炭酸ガス分圧（ｐＣＯ₂）またはｐＨ値等の血液パラ
メータを侵入測定するための従来の典型的なシステムを
示す。光学送信器１の光は光ファイバ２（矢印２ａを参
照）へ向けられる。この光ファイバ２はガラスファイバ
であることが好ましい。一般に一連（ｔｒａｉｎ）の光
パルスを使用するがこれは厳密な必須要件ではない。光
は光学カプラ３を通ってセンサの先端部４に到達し、先
端部４は患者の動脈中へ導入されることとなる。センサ
の先端部４は、フェノールレッドなどの染料が固定され
る（ｉｍｍｏｂｉｌｉｚｅｄ）ゲルを含む。染料は少な
くとも一つの光学パラメータ、好適には血液のｐＣＯ₂
値（または他の場合にはｐＯ₂値またはｐＨ値）に応じ
た量で光の強度を変化させる。変化した光は同じ光ファ
イバの中に反射し光学カプラ３を通過した後、光学受信
器５（矢印５ａ参照）に到達する。光学送信器１と光学
受信器５はモニタまたは他の測定器８内に組込まれる。
破線６はプローブ７とモニタ８との間の取り外し可能な
接続を示している。例えば、光学プローブは複数個のセ
ンサとこれに関係する数の光ファイバから構成される。
好ましくは、ｐＯ₂、ｐＣＯ₂、ｐＨの夫々に対応する
３個のセンサを備えている。

【０００７】次にｐＨセンサの縦断面を示す図１０に基
づいて単一のセンサの動作を説明する。ｐＨセンサの機
械的な構造はこの種のセンサにとって典型的なもので、
ｐＯ₂センサとｐＣＯ₂センサは同じ構造を有する。図
１０に示されるように、ｐＨセンサは光ファイバ９と光
学リフレクタ１０を有する。光学リフレクタ１０はステ
ンレス鋼から作られる。光ファイバ９とリフレクタ１０
との間にはゲル１１が配置される。このゲルはフェノー
ルレッドなどの染料を固定するために用いられ、この染
料の光学特性は測定される血液パラメータ、この場合は
ｐＨとともに変動する。ゲル１１に対向する光学リフレ
クタ１０の表面１０ａは研磨されている。センサはのり
（ｇｌｕｅ）１３によってセンサに固着される半透過膜
または選択膜１２で囲まれてる。図１０が示すようにの
り１３はセンサの末端部（１０では左側）と先端部（ｐ
ｒｏｘｉｍｒｌｅｎｄ）にのみ導入される。選択膜１
２は被測定イオンまたは気体分子だけを透過する。図１
０に示されるｐＨセンサの場合、選択膜１２は水素（Ｈ
⁺）イオンを透過させる。

【０００８】図１１は、３個のセンサから成る光学プロ
ーブのプローブ先端部１４の縦断面を示す。シース１５
はその外端部（先端部）で金属キャップ１６によって密
封されており、１７に示すように管部材１８と接続す
る。シース１５と管部材１８との間の接続は接着手段に
よって固定される。管部材１８は適切なモニタ（図示せ
ず）に接続するためのコネクタの所で終端する。シース
１５は３個のセンサを備え、そのうちの２個は図１０に
示されているものはｐＨセンサ１９とｐＣＯ₂センサ２
０である。第３のセンサ、つまりｐＯ₂センサはｐＣＯ
₂センサ２０の陰に隠れて図１１には示されていない。
各センサは光ファイバを介して連結モニタと接続する。
ここではｐＨセンサ１９の場合は光ファイバ２１（適切
なエンベロープによって囲まれている）そしてｐＣＯ₂
センサ２０の場合は光ファイバ２３エンベロープ２４に
よって囲まれている）となる。様々なセンサはシリコー
ンのりまたは接着剤２５によってシース内に固着されて
いる。シース１５はさらに３個の開口部を有し、第１の
開口部は図１１において２６を付したもので、第２の開
口部２７はｐＣＯ₂センサ２０の後に隠れている。第３
の開口部は図１１には示されておらず、切取られた部分
（ｂｒｏｋｅｎ−ａｗａｙｐａｒｔ）に含まれてい
る。これらの開口部は、プローブ先端部が患者の動脈に
導入されるとき、センサを血液に接触させ、気体分子お
よび水素イオンがセンサへ確実に到達させるものであ
る。ｐＣＯ₂センサ２０はさらに染料含有ゲル２８と光
学リフレクタ２９を有する。染料含有ゲルが位置する領
域も「拡散領域（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎｚｏｎｅ）」と
呼ばれる。センサ２０は、シース１５内に含まれる限
り、のりまたは接着剤によって光ファイバ２３とリフレ
クタ２９に固着されている半透過膜３０に囲まれてい
る。同様にｐＨセンサ１９は染料含有ゲル３１、リフレ
クタ３２および半透過膜３３を有する。図１１に示され
たプローブは血液パラメータ侵入光学プーロブの単なる
一実施例であることは明らかである。他の実施例におい
てはプローブは１個または２個のみのセンサまたは感知
手段と総称されるひずみ緩和ワイヤ（ｓｔｒａｉｎｒ
ｅｌｉｅｖｉｎｇｗｉｒｅ）などの他の要素を有して
いてもよい。

【０００９】血液パラメータの侵入ファイバ光学測定は
例えば１９８６年２月のＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏ
ｎｓｏｎＢｉｏｍｅｄｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒ
ｉｎｇのｖｏｌ．ＢＭＥ−３３，Ｎｏ２，１１７頁およ
び１９８０年５月のＪｏｕｒｎａｌｏｆＢｉｏｍｅ
ｄｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇの１４１頁に詳述
されている。また、複数のセンサを有する光学プローブ
構造については本願出願人が以前に提出した平成３年８
月１３日付の特許願にも述べられている。上記の特許願
には光学プローブの他の有利な素子も記載している。こ
の素子は、通常金属シースであるがセンサを機械的に一
体化させるセンサの先端部（ｐｒｏｘｉｍａｌｅｎ
ｄ）を覆うシースである。このシースは光ファイバを覆
う管部材（好ましくは、管はシース内に導入される）と
接続する。シースが管の一部分を包含していようと、シ
ースと管が単に隣接していようと、それらは互いに接触
していると述べることができる。広範囲な試験によって
このような型の光学プローブにおけるセンサの測定値
（ｓｅｎｓｏｒｒｅａｄｉｎｇｓ）の安定性は必ずし
も満足ではないことがわかっている。特に、血管または
人工血管内で、いったんセンサを使用すると、センサの
測定値は未使用のセンサの測定値と異なることが明らか
となっている。例えば、プローブをある化学環境に露
出、機械的な応力は記録されず、その測定値（ｐＯ₂、
ｐＣＯ₂およびｐＨ）は記録された。次に同じプローブ
を血管または人工血管への導入および後続の取り出しな
どの機械的応力に露出させると、再びセンサの測定値が
記録された。多くの場合、第２の測定値は第１の測定値
と著しく異なっていた。この測定値の差はシステムによ
る誤差と見えた。その上、観測された偏差は機械的応力
が終了したときに消失せず、すなわちプローブの正確度
は永久的に阻害されていた。この誤差はプローブの正確
度に影響を及ぼす。さらに不利なことには、この誤差を
センサの再キャリブレーションによっては完全に補償す
ることはできない。ここに記載されるセンサでは、使用
の直前に補正されている。血管中に導入された後、一点
キャリブレーション（例えばｉｎｖｉｔｒｏ血液サン
プル分析などの他の方法によって得られた血液のパラメ
ータ値と比較することによって）を行なうことができ
る。このような一点キャリブレーションは一定のオフセ
ットを補正することができるが、機械的応力によって生
じる感度の変化を補正することはできない。言い換えれ
ば、センサの特性曲線の勾配を規定する第２の点も勾配
そのものも再度の補正をすることはできない。したがっ
て、プローブが機械的応力に対して生ずる測定誤差を回
避し、または最小化し、あるいは減少させる改良された
光学プローブに対する要求が存在している。

【００１０】

【発明の目的】本発明の目的は、プローブが機械的応力
を受けた後で生ずる測定誤差を回避し、または最小化
し、または減少させる１またはそれ以上の血液パラメー
タ・センサを備えた光学プローブを提供することにあ
る。

【００１１】

【発明の概要】本発明では、センサと光学的に敏感な染
料含有ゲルを囲むシースは、少なくともプローブに使用
される光ファイバを覆う管に隣接する領域において、セ
ンサの少なくとも一個に関係してシースの円周方向のア
ーク角（ループ角）が円形の横断面の場合よりも大きく
なるようにその元の円形の断面形状に関して変形させ
る。光ファイバがシースに入る領域において良好なシー
スの機械的な固定およびシースとの接触を有する場合、
シースの中に延長する光ファイバの部分の動きが小さく
なる。シースの周囲のループ角を増加させることによっ
て、各光ファイバはシースに対して良好な機械的接触と
なり、そして光ファイバがシースの内側で移動すること
を防ぐ。管と隣接するシースの領域にクリンプさせるこ
とにより、シース内の光ファイバの光端部（ｐｒｏｘｉ
ｍａｌｅｎｄ）の移動を防止または抑制するのにも十
分である。シースをその長さ全体に沿って、または光フ
ァイバを覆う領域に沿って変形させることは必要ではな
い。

【００１２】他の実施例においては、シースは少なくと
も管に隣接する領域においてセンサによって占有されな
い断面積が円形の断面の場合よりも小さくなるようにそ
の元の円形に関して変形させる。これは自由な空間断面
積を減少させ、よって光ファイバの移動の自由が減少
し、このため光ファイバは染料含有ゲルに対する位置が
保持される。本発明の他の目的、局面および利点は本願
明細書の記載により、当業者には明らかとなる。

【００１３】

【発明の実施例】機械的な応力を受けた後に生ずる測定
誤差は特定の機械的な問題によって起きる。密封状態下
でセンサの先端部を固着するために使用されるのりは、
通常、あまりかたすぎてはいけない。実際、接着力の弱
いのりが用いられている。これはのりが気体分子を透過
しなければならないからである（シリコーンのりはこの
ような必要条件に適合する）。しかしながら、ある機械
的応力状況下では、プローブは、例えば血管の湾曲によ
って生ずるか、血管にプローブを挿入するためのカテー
テルが使用される場合に強い曲げ応力（ｂｅｎｄｉｎｇ
ｆｏｒｃｅ）を受ける。このような場合、光ファイバ
がシースの外側に配置されている限り曲げ応力は光ファ
イバによってシースの内側のセンサの部分に伝達され、
そしてのりの弱さのため、これは染料含有ゲルに対して
シースの内側で光ファイバの部分の移動を起こす。した
がって、光ファイバによって伝送された光の部分だけが
ゲルを通過し、次にこれがセンサの正確度に影響を及ぼ
す。もっと不利なことには多くの場合、のりはただ弾力
性があるだけではなく塑性または粘性をも有する。それ
だけではシース内の光ファイバは曲げ応力がなくなった
ときにその元の位置に完全には戻らない。すなわち、応
力は測定の正確度の永久的な低減を起こす。さらに、曲
げ応力を受けている間にシース内に延長する光ファイバ
の部分が移動すると染料含有ゲルの位置に変化が起き
る。曲げ応力がなくなったとき、ゲルはその元の位置に
戻らないので正確度をさらに阻害する。のりが全く弾力
的であつたとしても、すなわち光ファイバがその元の位
置に完全に戻ったとしても、これは起こる。しかしなが
ら、ほとんどの場合、どちらもその影響がみられ、光フ
ァイバもゲルもそれぞれ元の位置には戻らない。

【００１４】本発明は少なくとも管と隣接する領域にお
いて、少なくとも１個のセンサに関するシースの円周方
向のアーク角（ループ角）が円形断面の場合よりも大き
いようにその元の円形に関してシースが変形されること
によってこの問題を解決する。言い換えれば、センサの
次または隣接する領域におけるシースの曲率半径は円形
の場合よりも小さい。シース内に延長する光ファイバ部
分の移動は、比較的弱いのりを用いたとしても、光ファ
イバがシースに入る領域（すなわち管と隣接するシース
の領域）においてシースに対する機械的な固定または接
触が比較的良好な場合に、シース内に延長する光ファイ
バ部分の移動を防止することができる。これは、少なく
とも１個センサのの周囲のループ角が元の円形の形状の
ときよりも大きくなることによって実現される。このよ
うなシースの「変形(deformation）」は、例えば、以下
に詳述するようにシースをクリンプさせることによって
得る。円周のループ角の増加によってそれぞれの光ファ
イバはシースに対して良好な機械的接触となり、そし
て、光ファイバをシースの内側で移動することを防止す
る。驚くべきことに、管に隣接するシースの領域におけ
るこのようなクリンプは、シース内の光ファイバの先端
部の移動を防止、または制限するのに十分であることを
見い出し、それ以上の測定は必要がない。特にシースを
その長さ全体にわたって、あるいは光ファイバを覆う領
域にわたって変形させることは必要がない。このような
実施例も本発明に含まれるが、その必要は厳密にはな
い。

【００１５】本発明の他の実施例においては、シースは
少なくとも管と隣接する領域でセンサによって占有され
ない断面積が円形の断面の場合よりも小さくなるよう
に、その元の円形に関係して変形される。これは自由空
間断面積を減少させ、よって光ファイバの移動の自由が
減少し、このため光ファイバの染料含有ゲルに対する位
置が保持される。もし光学プローブが１個だけのセンサ
を備えているならば、この設計の利点も得ることができ
る。

【００１６】本発明に係る方法によれば、光学プローブ
を機械的に組立てる。特に、光ファイバを収容する管が
元の円形のシースの中に導入させることが好ましい。そ
して、管と隣接するシースの部分は好ましくはクリンプ
させることによって機械的に変形させる。変形した領域
は、シース内へ導入される管の部分と少なくとも同じ長
さであることが好ましい。管を同様に変形し、そして、
付加的な安定性を得ることができる（管がシース内に延
長することは必ずしも必要ではない）。製造方法におけ
るその他の有利なステップによれば、二つの構成素子が
組合される前に、のりをシース内に導入するか、または
管の外側に与える。そして、のりが硬化する前に変形が
行われる。これはさらに安定性を増加させることにな
る。シースの内側の管を固定するために使用されるのり
が、シースの内側にセンサを固定するために使用される
のりと必ずしも同じでなくてよいことは理解されるが、
これに反して、シースの末端部の近くののりは気体分子
を透過する必要がないので比較的コンシスタンシーの高
いのりを使用する方が有利である（例えば、機械的安定
性がさらに増加する）。

【００１７】血管中に導入する際に、光学プローブは機
械的な曲げ応力を受ける。これは図１２に（誇張して）
示す。患者の血管３４（例えば動脈）は（その周囲組織
は３５で示している）、鋭い（ｓｔｒｏｎｇ）曲率３６
を有する。光学プローブ３７はこの血管中に導入され
る。曲げることのできない金属シース３８の硬いコンシ
ステンシーのため、すべての曲げ応力は、シース３８と
管３９との間の変化部（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）（領域
４０）に作用する。図１３は図１０と同様なもので、同
じ参照番号をシースと管の間の変化点でこのような曲げ
応力が生ずるときにセンサの内側で何が起きるかを示し
ているものである。この図もまた得られる結果を明確に
示すために幾分誇張されている。もし光ファイバ９が矢
印４１によって示される曲げ応力を受けるならば、曲げ
応力は光ファイバ９の内部分９’（シース内に延長する
部分）に伝達される。光ファイバ９の内部分９’は次に
膜１２（矢印４２）に向って押しつけられる。光ファイ
バ９の内部分９’は染料含有ゲル１１に対して転置し、
光ファイバ９の光軸、内部分９’およびリフレクタ１０
はアライメントされている状態ではない。さらに、ゲル
１１も配置される（図１３によれば上方向）。この結
果、指示されたｐＨ値（またはｐＯ₂またはｐＣＯ
₂値）に偏差が生ずる（センサの正確度を低減）。この
ようなセンサの測定値の偏差は、プローブが曲げ応力を
受ける状況に限定されない。センサが曲げ応力から解放
されても、この偏差は消失しない。この結果は曲げ応力
が終了する際（即ち、プローブがさらに血管内へ押し込
まれるか、または取り出されることにより）の図１３の
センサを図１４Ａ、図１４Ｂに示す。図１４Ａでは光フ
ァイバ９の内部分９’がその元の位置に完全には戻らな
いことを示している。同様に図１４Ｂは光ファイバ９が
その元の位置に戻ったがゲル１１’は位置の変ったまま
である状態を示す。どちらの場合もセンサの測定値の偏
差は永久的で、またはセンサの正確度が永久的に阻害さ
れる（ほとんどのアプリケーションにおいては、図１４
Ａ、図１４Ｂの両方の結果が見られる）。

【００１８】図１５は、図１２に示す従来のプローブの
Ａ−Ａ断面面である（ただし、図１５にはひずみ緩和ワ
イヤ４４が追加して示している）。シース１５はｐＨセ
ンサ１９、ｐＣＯ₂センサ２０、ｐＯ₂センサ４３およ
び図１１には示されていないひずみ緩和ワイヤ４４を囲
む。断面はさらにセンサの光学ファイバ２１、２３、４
５、それらを周囲する選択性膜３３、３０、４６、のり
２５が示されている。本発明によれば、図１５に示す型
のシース１５は、シースと光ファイバとの機械的な結合
が改善されるように、言い換えれば、管と光ファイバに
作用する曲げ応力をシースが吸収するように、管と隣接
する領域においてその元の円形断面から変形する。これ
は、例えば、関連する領域のシースをクリンプさせるこ
とによって行なわれる。

【００１９】円周のループ角を増加させるかまたは自由
空間断面積を減少させるためには幾つかの可能性があ
る。しかしながら、試験では多角形類の外形（ｃｏｎｔ
ｏｕｒ）が優れた結果をもたらすことを示した。特に、
四角形（４個の感知手段の場合）または三角形（３個の
感知手段の場合）は正確度をかなり改善するだけでな
く、これらの形状は製造が容易である。このような多角
形類で丸い緑の形状によって、血管を損傷させる危険性
を減少させることができる。それにもかかわらずさら
に、本発明では、楕円形、三葉（クローバー）の形状な
どの有利な形状が考えられる。

【００２０】本発明の一実施例では、光学プローブのシ
ースは、少なくとも管と隣接する領域において少なくと
も１個のセンサに対するシースの円周のループ角が円形
断面の場合よりも大きくなるように円形から変形した断
面を有している。他の有利な実施例によれば、シースは
少なくとも管と隣接する領域においてセンサによって占
有されない断面面積が円形断面の場合よりも小さい断面
を有する。図１は本発明に従ってシース１５の変形後の
プローブの一実施例を示す（図５のＢ−Ｂ断面図）。こ
の場合、円形のシース１５は四角形に変形されている。
結果はすべてのセンサ１９、２０、４３に関するシース
の円周のループ角は円の形状と比較して増加するという
ことである。その曲率半径はより小さくなる。これは限
界（ｃｒｉｔｉｃａｌ）領域における安定性とフォーム
ロッキング（形状固定、ｆｏｒｍ−ｌｏｃｋｉｎｇ）を
増加させる。同様に自由領域断面積は減少する。

【００２１】他の実施例を図２に示す。ここでは、シー
ス１５６の断面形状は楕円形に変形される。これによ
り、自由空間断面積を減少させ、ｐＨセンサ１９とｐＣ
Ｏ₂センサ２０を囲む円周ループ角を増加させる。ワイ
ヤ４４とｐＯ₂センサ４３を囲む円周囲のループ角は増
加しないが、図示の実施例は測定誤差の減少を確実に
し、特に製造することが容易となる。

【００２２】図１及び図２の実施例は、４個の感知手段
を備えた光学プローブに関するものである。しかしなが
ら、本発明の基本的なアプローチは４個より少ないかま
たは多い感知手段を備えたプローブにも容易に応用する
ことができる。例えば、図３は３個のセンサ１９、２
０、４３を備えているが、ひずみ緩和ワイヤはなく、シ
ース１５Ｃは三角形に変形する。２個の感知手段を備え
た環境については、例えば、楕円形あるいは、四角形の
対向する縁部に隣接する２個の半円を有する四角形を選
択してもよい。同様に５個またはそれ以上の感知手段の
場合には多角形類の形状、好ましくは丸い角を有するも
のを使用することが好ましい（丸い角を有する設計は製
造が容易であり、そして患者の血管壁を損傷させる危険
性を減少させる）。

【００２４】センサ１９、２０、４３とワイヤ４４を備
えた他の実施例を図４に示す。シース１５ｄは三葉形状
に変形される。これにより、曲げ応力に対して極めて良
好な機械的安定性を保証する。しかし、図４の形状のほ
とんどは図１から図３に示された形状よりも製造が困難
である。

【００２５】クリンプされた光学プローブの縦断面を図
５に示す。変形されたシースには１５ｅを、変形された
管には１８ｅの番号を付している。図面の目的のため、
センサを図５に示していない。クリンプによるシースの
変形は領域４７において行なわれた。図５ではシース１
５ｅが変形されただけではなく、シース内に延長する管
１８ｅも変形したことを明瞭に示している（これは図１
〜図４からは読みとれない）。シースおよび管の変形は
それらの機械的結合を増大させ、シースの内側での先端
光ファイバへの曲げ応力の伝達を防止することより、こ
れは本発明の重要な特徴である。製造においては、シー
ス１５ｅ内の末端部および／または管１８ｅ外側先端部
にのりをさらに塗布することで、安定性を向上させ、イ
オンまたは気体分子をシース１５ｅの内側に到達するこ
とが防ぐ。この場合、シースと管の変形はのりが硬化す
る前に行なわれるが、このため硬化したのりのクラック
またはひびが防止される。しかしながら、のりを追加し
ないで管とシースを接合させ、これらを変形することも
可能である。図５の実施例において、正確度の問題を回
避するための最も重要な領域である領域４７に沿ってプ
ローブをクリンプさせる。しかしながら、本発明はまた
領域がシース１５ｅ全体にわたって延長する場合であっ
ても、比較的小さいまたは比較的大きいクリンプ領域に
関連することは明らかである。

【００２５】本発明によって得ることのできる改善され
た正確度を実証するために試験を行なった。図６には光
学プローブが矢印４９の方向に導入される人工血管（ま
たはカテーテル）４８が示されている。曲げ半径はプロ
ーブの導入がまだ可能なように選択した。従来の（クリ
ンプされていない）ｐＨセンサの場合、試験により初期
測定値と挿入および取り出した後の測定値における平均
偏差はΔｐＨ＝０．０２２であった。クリンプされたｐ
Ｈセンサの場合、この偏差は平均でΔｐＨ＝０．００８
に減少した。同様に、クリンプされていないｐＣＯ₂セ
ンサは、ΔｐＣＯ₂＝２．１トル（Ｔｏｒｒ）（２７９
ｐａ）の平均偏差を示し、ひだをここでクリンプされた
ｐＣＯ₂センサはΔｐＣＯ₂＝０．８トル（Ｔｏｒｒ）
（１０６ｐａ）であった。すなわち、本発明は信号偏差
を係数として約２．６〜２．７だけ減少させることがで
きた。

【００２６】図７は４個の感知手段を備えたプローブを
変形するために使用されたツール５０を示す。円形のプ
ローブを二個のクリンプされた素子５１ａ、５１ｂ間に
導入し、それから上側素子５１ａを矢印５２の方向へ移
動させる（代わりに、素子５１ｂまたは両方の素子を移
動させることも可能である）。この結果、四角形に変形
したシースを得ることができ、シースの二個の縁部だけ
が丸くする。四個の縁部を全て丸い変形を得るため、あ
とでプローブを９０度回転させ、再びクリンプさせるこ
とが必要である。これと対照的に、図８のクリンプ・ツ
ール（要素５３および５４）は、要素５３を矢印５５の
方向へ移動すると、１回の通過しか必要としない。この
ような型の場合には１回通過の後、すべての縁部を丸く
することができる。血液気体パラメータの侵入測定のた
めの一つの改良された光学プローブが開示されている。
本発明の実施例およびアプリケーションを詳述したが、
本発明から逸脱することなく、多くの変更が可能である
ことは当業者には自明のことである。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように管と接触する断面部
分を変形（シースを円形でなく他の多角形等に変形す
る）することにより、血管への挿入、取り出し時または
他の曲げ応力がかかっても血液パラメータに測定悪影響
を及ぼさない光学プローブを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光学プローブの一実施例を示す断
面図。

【図２】本発明に係る光学プローブの一実施例を示す断
面図。

【図３】本発明に係る光学プローブの一実施例を示す断
面図。

【図４】本発明に係る光学プローブの一実施例を示す断
面図。

【図５】本発明に係る光学プローブの一実施例を示す縦
断面図。

【図６】本発明に係る光学プローブと従来の光学プロー
ブを曲げ応力に関して試験を行った人工環境の概略図。

【図７】本発明に係る第１のクリンプ・ツールの概略
図。

【図８】本発明に係る第２のクリンプ・ツールの概略
図。

【図９】従来の血液パラメータ侵入測定の光学システム
の概略図。

【図１０】単一の血液パラメータのセンサに連結した従
来の光学プローブの断面図。

【図１１】複数の血液パラメータのセンサを有する従来
の光学プローブの断面図。

【図１２】従来の光学プローブの機械的問題を説明する
ための図。

【図１３】曲げ応力を受けた従来の光学プローブの断面
図。

【図１４Ａ】曲げ応力を受けた後の従来の光学プローブ
の断面図。

【図１４Ｂ】曲げ応力を受けた後の従来の光学プローブ
の断面図。

【図１５】図１１のＡ−Ａ断面図。

【符号の説明】

１：光学送信器２、９、２１、２３：光ファイバ３：光学受信器、４：プローブ先端部１０：リフレクタ１１、２８：ゲル１２：選択膜１３、２５：のり１５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１５ｅ：シー
ス１９：ｐＨセンサ２０：ｐＣＯ₂センサ４３：ｐＯ₂センサ３０：半透過膜４４：ひずみ緩和ワイヤ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】生物学的循環系の１以上の血液パラメータ
の侵入測定のための光学プローブにおいて、前記血液パラメータに対して光学的に反応する染料含有
ゲルから成る感知拡散領域を有する少なくとも２つの感
知手段と、前記染料含有ゲルと光学的に連絡する端部を有する光学
素子を含む前記染料含有ゲルと連結する部材と、前記染料含有ゲルと前記部材を覆う選択膜と、前記端部を除く前記光学素子を覆う管と、前記感知手段を覆うシースと、前記シースが前記管の部
分と接触する領域を除いて、前記シースは一般に円形の
断面を有し、前記領域内の前記シースの円周のループ角
度が少なくとも１個の感知手段に対して前記円形断面よ
り大きいことを特徴とする光学プローブ。
【請求項２】生物学的循環系の１以上の血液パラメータ
の侵入測定のための光学プローブにおいて、前記血液パラメータに対して光学的に反応する染料含有
ゲルから成る感知拡散領域を有する少なくとも１つの感
知手段と、前記染料含有ゲルと光学的に連絡する端部を有する光学
素子を含む、前記染料含有ゲルと連結する部材と、前記染料含有ゲルと前記部材を覆う選択膜と、前記端部を除く前記光学素子を覆う管と、前記感知手段を覆うシースと、前記シースが前記管の部
分と接触する領域を除いて、前記シースは一般に円形の
断面を有し、前記感知手段が占有されない前記領域内の
断面積が前記円形断面より小さいことを特徴とする光学
プローブ。
【請求項３】次の（イ）と（ロ）を含む生物学的循環系
の１以上の血液パラメータの侵入測定のための光学プロ
ーブの製造方法。（イ）血液パラメータに対して光学的に反応する染料含
有ゲルから成る感知拡散領域と前記染料含有ゲルと光学
的に接続する端部を有する１またはそれ以上の感知手段
と前記端部を除いて前記感知手段を覆う管と前記管の部
分に接触し、前記端部と前記染料含有ゲルを覆うシース
から成る光学プローブを組立て、（ロ）前記シースを基
の断面に関して少なくとも前記シースが前記管と接触す
る領域において変形させ、少なくとも１個の前記感知手
段に関係して前記シースの円周のループ角度を増加させ
る。
【請求項４】次の（イ）と（ロ）を含む生物学的循環系
の１以上の血液パラメータの侵入測定のための光学プロ
ーブの製造方法。（イ）血液パラメータに対して光学的に反応する染料含
有ゲルから成る感知拡散領域と前記染料含有ゲルと光学
的に接続する端部を有する１またはそれ以上の感知手段
と前記端部を除いて前記感知手段を覆う管と前記管の部
分に接触し、前記端部と前記染料含有ゲルを覆うシース
から成る光学プローブを組立て、（ロ）前記シースの元
の断面に関して少なくとも前記シースが前記管と接触す
る領域において変形させ、前記感知手段によって占有さ
れない前記シースの断面積が前記元の断面よりも小さく
する。