JPS58192529A - 血管内分光測定装置 - 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】 本発明は、光導体ゾンデおよびダイオード列分光河」ヲ
有する血管内分光測定装置に関する。

例えば、血管内の分光測光は、血液の酸素含分の連続的
測定に重要である。この酸素含分は麻酔のために殊に重
要である、それというのも麻酔中の酸素供給不足が患者
に回復不能な重大な障害を生じることがあるからである
。従来より一般に普及された測定法はポーラログラフ法
（トレーゲル社およびヘーリゲ社のＮオキシメータ“（
’Ｏｘｙｍｅｔｅｒ　ｖｏｎ　ＤｒＭｇｅｒ　ＡＯｕｎ
ｄ　ｌｌｃｌｌｉｇｅ　Ｇ、ｍｂＨ）であるが、このも
のは１９７５年以降導入されかつメータおよびリュノク
ース（ＩＩｕｃ−ｈ　ｕｎｄ　　ＬＭｂｂｅｒｓ）の提
案に帰因する（　Ａ　ｒｃｌ＋　、（ｌｙ−ｎ：ｆｆ１
ｋｏ１．２０７　、４４３　、１９６９　）。この方法
Ｈ，１５〜２０分の六ならし運転時間〃、約１５秒の装
置による遅延時間、それぞれの測定ｉｆ１の校正の必要
および同じく装置により数時間にわたり１０〜１５％偏
倚するという欠点をイイする。

さらに、電極の愼能調繁のため、場合により動脈の血中
ガス分析を実施する必要がある。

西ドイツ国特許公開明細書第２７２６６０６号か１・′
″””ｌ　）　ｋｆｒ：＋　７ｙｏ　ｆ　５７　ｆ’Ｍ
祝　　　　ｉ化される組織表面測定用の分光測光計が公
知である。この測光計は光電池列が取付けられ；測定ヘ
ッドが光導体を経て装置に接続されている。

前記出願に対する追加の特許公開明細書第２８１５０７
４号の場合、オソシログラフの透明／−ルドが、ヘモグ
ロビンスペクトルの特徴点にマークを有し、これが評価
を容易ならしめる。

例えば、ガイギー社報文の体系表（Ｄｏｃｕｍｅ−ｎｌ
ａ　Ｏｅｉｇｙ、ｗｉｓｓｅｎｓｃｈａｆｔｌｉｃｈｅ
　Ｔａｂｅｌｌｃｎ）第６版（１９６’Ｏ年）からは、
還元状態のヘモグロビンおよび酸化状態のオキシヘモグ
ロビンのスペクトルの最大吸収が特徴的に移動し；長波
長の最大吸収が５６０から５７７ｎｍへ、短波長の最大
吸収が４３０から４１２ｎｍへ移動する。

従って、これら２つの最大部の距離が酸素含分の関数と
して３５ｎｍたけ、それも詳しくは吸収の絶対値と無関
係に変動する。この吸収の絶対イ１１′＋との不依存性
が、正確な酸素印分測′岨が実施可能であるための重要
な前提である。Ｎ生体内〃の酸素含分が空気中酸書の遮
断下に測定されつるにすぎないということは公知かつ明
白である。さらに１ヘモグロビンのキャリヤである赤血
球の数は、平均径７．５μｍｎで、１立方ミリメートル
当り約５百万（血液容積の４０〜４５％）であることが
公知である。このことは、大きい散乱係数により透過光
の測光測定が不可能であることを表わす。しかしさらに
他方で、実際の反射測定も不可能である程度に不透明度
が犬である。

メントメシカル　　　インスツルノンテーションｃｅｍ
ｅｎｔ　ｏ、Ｍｃｄｉｃａｌ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａ
ｔｉｏｎ、第５巻。

７７頁（１９７１年））からは、生体内の反射測定を、
心臓カテーテル中へ導入された光導体測定ヘッドを使用
し実施することが公知である。

この測定は２つの波長で行なわれ：光源として２つのＬ
　ＥＤ　、　受光装置としてシリコン−ホトダイオード
が使用される。心臓内部での測定は。

光導体の直径が太きいため必要である。このような測定
は内臓摘出の際に挙げられるにすきず、かつ一般に通常
の手術では不適当であることが明白である。

エネルギ論的観点で極めて有利なのが、ツチピオメデテ
ニツシエ　　　　テヒニク ユケ（Ｕ、　ＴｕｔｓＣｈｋｅ）（ＢｉＯｍｅｄｉｚｉ
ｎｉｓｃｈｅ　Ｔｅｃｈ旧に２Ｊ巻、２７９頁（１９７
６年））により記載された装置である。測定光束を２つ
の異なる波長でうるため、Ｈｅ−Ｎｅレーザーおよびイ
ンノξルス染料レーザーが使用される。従来の光源と比
べ極めて大きい光強度が、相応する後方散乱信号を生じ
、その結果他の方法と比べ有利な信号−ノイズ比で測定
されることができるかおよび／または、小さい直径を有
し、血管内測定ケ可能にする光導体が使用されることが
できる。しかしながら医学上の業務で、２つのレーザー
を使用する測定は費用がかかりすぎ、従ってこのような
装置は実際の要求を満たさない。

２つの波長の場合の測定は、スペクトルの最大吸収部の
移動全直接に検出することができず、同位点（ｉｓ（＋
ｂｅｓｔｉｓｃｈｅｒ　Ｐｕｎｋｔ）に対する特徴的波
長の光度変動が検出されうるにすぎない。定量的測定で
有利なのは、重要な範囲内で全てのスペクトル経過が使
用可能でありかつそれにより精度を改善することである
。さらに、全てのスペクトル経過を測定する装置が一般
に使用可能である。

従って、本発明の根底をなす課題は、外静脈または動脈
の内部で、血液の自由貫流を血液容器により阻止するこ
となく血液の散乱光スペクトルの測定を可能にする、医
学的な一般的操作に適当な装置をつくり出すことである
。

本発明によれば、前述の課題は、最大帆５ｆｉの直径を
有する光導体ゾンデが形成され、この光導体ゾンデが、
光導体の正確な所定位置を有する接続プラグによりダイ
オード列分光計および照射装置に接続され、かつこのダ
イオード列分光計が、光導体の口径を制、限することな
く収容する口径比を有することにより解決される。

光導体の正確な所定位置を有する接続プラグにより、光
導体ゾンデは、なんらの調整−また　　　ｉ。

は固定工程をも必要とすることなくかつオペレータが未
滅菌の物体に接触することなく交換されることかできる
。このことは通常操作にとつて重要な利点である、それ
というのも元４俸ノンデが、滅菌のために交換される必
要があるか、捷たは滅菌された１回使用の使い捨て部材
として形成されているからである。

光導体の口径を制限せずに収容する大口径比の分光計に
より、測定位置に小さい容積素子が色合されるにせよ、
有利なエネルギ特性が得られる、それというのも小さい
容積素子により。

大きい空間角度で散乱せる光来が利用し去られるからで
ある。

有利なのが、このゾンデを、光束を測定位置に導入する
多数の光ファイノ々および光束を測定位置から導出する
多数の光ファイ・ぐがら形成し、かつこれらを、破損お
よび血液流出から保護する内部ジャケットで包囲するこ
とである。　　　　゛殊に有利な実施例において、光フ
ァイバがダイオード列分光計の接続プラグ中で重ね合せ
て配置され、その場合光ファイバの端面が分光計の入射
スリットヲ形成することである。

測定ヘッドには、照射用の光ファイ、６が同心に配置さ
れかつ測定用の光ファイノ々により環状に包囲されてい
ることができる。しかしながら、血液内測定の場合、著
るしく散乱される結果光ファイノ々を混合するのも有利
であり、この場合混合はある程度統計的に行なわれる。

有利な実施例において、光導体ゾンデは留置カテーテル
中へ導入されるように形成される。

殊に有利なのは、光導体ゾンデ中に１つまたはそれ以上
の洗浄孔が備えられ、これにより測定ヘッドへの血球の
固着が回避されうることである。

光源としてキセノンランプの使用は、エネルギ上の利点
だけでなく、また大きい作動安定性が得られる。それと
いうのもキセノンランプはその寿命の終期にもはや点灯
されることができず、しかし同じく作動中は決して消灯
しないからである。

本発明の他の実施例が従属請求項から明白である。

以下に、本発明を図面実施例につき詳説する。

第１図において、１１が照射装置、１２が分光計、およ
び１３が照射装置および分光計の電源部および電子装置
を表わす。照射装置１１は、キセノンランプ１１ａ、楕
円凹面鏡１１ｂおよび、光導体ゾンデ２１の接続プラグ
４２用のソケット４１より成る。光導体ゾンデ２１の第
２の接続プラグ４３が分光計１２のソケット４１中に取
付けられ、分光計がさらに凹面格子１２ａおよびダイオ
ード列１２ｂを含有する。第２ｃ図は、光導体ゾンデ２
１の測定ヘッド２１ａを拡大して示す。この測定ヘッド
は、留置カテーテル２３（第２ｂ図）がカニユーレ２２
（第２ａ図）と−緒にかつ場合により注射器２４（第２
ａ図）を使用し外静脈または動脈中へ導入された後、カ
ニュー、し２２の代りに留置カテーテル中へ導入される
。

測定ヘッド２１ａは、光導体を形成するそれぞれの光フ
ァイノ々を包囲する薄肉のカニユーレより成る。第３図
は、測定ヘッド２１ａの先端２１ｂの平面図を示す。１
で表わした光ファイ−々が照射装置１１から出発し：２
で表わした光ファイノ々が分光計１２に入る。公知の方
法で、それぞれの光ファイ、６は不活性プラスチック、
例えば、重合工程で施こされたテフロン（Ｔｅｆ−ｌｏ
ｎ）により被覆されている。この被覆が、光ファイ・ぐ
の破断強度を著るしく改善し、血液流出を阻止し、かつ
第３図に実施例として示した光導体の三角形断面の結合
を惹起する。この三角形断面およびカニユーレ壁３１間
の空間３２が洗浄液の貫流に使用されることができ、こ
れにより、測定ヘッドの先端に血球の固着することが阻
止きれる。

それぞれの光ファイノ々１ないし２は、例えば５０μｍ
の直径を有する。分光計１２に入る、２で表わした光フ
ァイバを配列するため、他の光フアイバ内部に統計的に
分配させれば十分であるとｆ４Ｊ明した・　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　ｉ。

第２ｃ図において、測定ヘッド２１ａの終端部に、引続
く可撓性の光導体２１への移行部として固定部材２５が
あり、この部材がロック部材２５ａおよびわずかに円錐
形の部材２５ｂにより留置カテーテル２３中で安定かつ
緊密な固定を可能にする。この場合、測定ヘッドの先端
２１ｂが留置カテーテルの先端２３ｂｅ完全に密閉する
。

第２ｃ図において、固定部材２５の後方で、光導体の外
部ジャケットが分岐部２６を有し。

この分岐部により、第３図に示した洗浄液用の孔３２が
チューブ部材２７中へ分岐される。このチューブ部材が
穿刺可能な薄膜２８で′否閉され、この薄膜が公知の方
法で洗浄液を装入する注射針２９により穿刺されること
ができる。

光導体２１の、照射装置１１および分光計１２の２つの
分枝への分割が、有利にまずこれら装ぎない。有利な実
施例において、光ファイノ々が。

例えば滅菌の際に収縮する収縮チューブで被覆されてい
る。

第４ａ図および第４ｂ図は、ソケツ）４１中へ導入され
る光導体ゾンデ２１の接続プラグ４２の拡大断面図であ
る。この場合、第４ａ図は光導体ゾンデ２１の光軸面に
より断面図、および第４ｂ図はこれと直角な、すなわち
照射装置１１のケーシング壁と平行な面による断面図で
ある。接続プラグ４２は２つの部材４２ａおよび４２ｂ
より成る。これらは、例えばプラスチック射出成形品と
して高精度で製造されることができる。これらは、光フ
ァイノ々を切欠溝４２Ｃ中へ挿入した後に接着されるか
または他の方法で結合される。グリップ凹面４２ｄが、
ソケット４１への差込みおよびそれからの引抜きを容易
にする。このソケットが、プリズム形の接触面４１ａお
よびストッパ４１ｂを有し。

このストッパへ向け、差込み後の接続プラグの部材４２
ｂがノ々ネ４１Ｃおよび旋回可能に軸支された部材４１
’ｄにより圧迫される。この方法で、切欠溝４２ｃ中に
配置された光ファイノ々が不断に正確に所定の位置へ入
る。接続プラグ４２がソケット４１から引抜かれた場合
、旋回可能に軸支された部材４１ｄが、第４Ｃ図に示し
た位置へ旋回しかつ照射装置を密閉し、その結果キセノ
ンランプの光束が外側へ出ることができない。

接続プラグ４２ないしは４３の装置側終端部での光ファ
イバの配列を、照射装置１１につき第５ａ図に、および
分光計１２につき第５ｂ図に示す。第３図と同じく、照
射装置に入る光ファイノミ全１で表わし、かつ分光計に
入る光ファイノ々を２で表わす。第５ａ図において、部
材４２ｂは、丁度に１５本の光ファイバが最緊密に詰込
まれて入るような寸法を有する三角形の切欠溝４２ｃを
有する。この光ファイツクの始端面に、第１図および第
４図に示したようにキセノンランプ１１ａの光点が結像
する。光ファイ・Ｓを三角形に配列することにより、簡
単な方法で光源光度の良好な利用率が得られる。また明
白に、光ファイノこの四角形、六角形または円形の配列
が可能である。

第５ｂ図は、２で表わされた光ファイノ々の、分光計の
ための接続プラグ中での配列を示す。

この場合、部材４２ｂは、例えば丁度に６本の光ファイ
ノ々２が通るような寸法を有する長方形の切欠溝４２ｄ
を有する。この光ファイノ々の端面が分光計１２の入射
スリットヲ形成する。分光計は、このように形成された
入射スリットのほか、さらにホログラフィ−により製造
された凹面格子１２およびダイオード列１２ｂより成る
。レンズ、ミラー等のようななんらの他の結像部材なし
に、分光計は、■方で直接に光フアイバ端面から照射さ
れかつ他方で光導体の口径を完全に包含する。ホログラ
フィ−により製造された曲面格子を使用しこのような配
列が可能であるにすぎない、それというのもこの格子を
使用してのみ、ホログラフィ−により製造されたと同じ
形状を有する格子が作動する場合の重要な像面誤差（非
点収差およびスペクトル湾曲）ｉが補正されることがで
きるからである。分光計の適当な寸法の例として以下の
データが挙げられる：球形凹面格子の半径＝２×焦点距
離１１６．３ｍｗ：円形格子の自由口径＝　６０　ｔｍ
　：従って分光計の口径比が１　：　１．９４であり、
これは３０°の開口角、従って光導体の開口角に相応す
る。

有利に、２つの接続プラグ４２および４３は、これらが
混同不能であるように形成され、従って照射装置、およ
び分光計への接続が取違えられることがありえない、接
続プラグの図面に示した実施例の重要な利点は、光導体
ゾンデを交換する際、オペレータが光導体ゾンデ２１お
よび凄続ゾラグ４２および４３を把む必要があるにすぎ
ず、かつこれにより例えば装置またはソケット４．１の
ような未殺菌部材に接触しないことである。光導体ゾン
デは、１回使用の使い捨て部材としてまたは易滅菌性部
材として形成されることができる。

曳＼生体内〃測定のため、差当り留置カテーテル２３が
注射針２２とともに患者の静脈または動脈中へ導入され
る。引続いて、注射針２２が留置カテーテル２３から引
抜かれかつ測定ヘッド２１ａが留置カテーテル２３中へ
導入される。

接続プラグ４２および４３がこれらソケット４１中へ差
込まれた場合、装置は測定準備ができる。分光計１２の
ダイオード列１２ｂに接続されたコンピュータが、最大
値の位置から血液の酸素濃度を測定し、かつこれを麻酔
医に示す。

また明白に、記録および／または、臨界値を下廻った際
の音声信号発信が可能である。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれも本発明に関するもので、第１図は本発明
による装置の１実施例を部分的に切欠して略示する平面
図、第２ａ図および第２ｂ図は測定ヘラＦ′を挿入する
ために使用されるそ八ぞれ注射器および留置カテーテル
を略示する斜視図、第２ｃ図は測定ヘッドの１実施例奮
略示する斜視図、第３図は測定ヘッド先端部の平面図、
第４ａ図は光導体ゾンデのシラグーソケット接続構造の
１実施例を示す縦断面図、第４ｂ図は第４ａ図の■ｂ　
−■ｂ線による横断面図、第４Ｃ図は第４ａ図のソケッ
トの他の作動状態を示す縦断面図、および第５ａ図およ
び第５ｂ図は接続プラグ中の光フアイバ配列のそれぞれ
１実施例を示す平面図である。 】、２・・・光ファイバ、１１・・・照射装置、１２・
・・分光計、１３・・・電源および電子装置、２１・・
・光導体ゾンデ、２１ａ・・・測定ヘッド、２１ｂ・先
端、２２・・・カニユーレ、２３・・・留置カテーテル
、２４・・・注射器、２５・・・固定部材、２６・・・
分岐部、２７・・・チューブ部材、２８・・・薄膜、２
９・・・注射針、３１・・・カニユーレ壁、４１・・・
ソケット、４２．４３・・・接続プラグ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 】　光導体ゾンデおよびダイオード列分光計を有する装
   置において、最大０．５閣の直径を有する光導体ゾンデ
   が形成され、この光導体ゾンデが、光導体の正確な所定
   位置を有する接続プラグによりダイオード列分光計およ
   び照射装置に接続され、かつダイオード列分光計が、光
   導体の口径を制限することなく収容する口径比を有する
   ことを特徴とする血管内分光測定装置。 ２　光導体ゾンデが、測定位置に光束を導入する多数の
   光ファイノ々および測定位置から光束を導出する多数の
   光ファイ・々より成り、その場合これら光ファイバが、
   破損および血液流出から保護するための不活性ジャケッ
   トにより包囲されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の血管内分光測定装置。 ３　これら光ファイノ々が接続プラグ中でダイオード列
   分光計に相応に配置され、その場合それらの端面が分光
   計の入射スリットに一致することを特徴とする特許請求
   の範囲第２項記載の血管内分光測定装置。 ４　測定位置に、照射用の光ファイノ々および測定用の
   光ファイノ々が混合配置されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第２または第３項のいずれかに記載の血管
   内分光測定装置。 ５　光導体が、滅菌の際に収縮する収縮チューブで被覆
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第１〜第４
   項のいずれかに記載の血管内分光測定装置。 ６　光導体ゾンデが、留置カテーテル中への導入用に形
   成されていること、を特徴とする特許請求の範囲第１〜
   第５項のいずれかに記載の血管内分光測定装置。゛ ７　光導体ゾンデに１つまたは多数の洗浄孔が形成され
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１〜第６項の
   いずれかに記載の血管内分光測定装置。 ８　光導体ゾンデが、プラグを含め、滅菌された１回使
   用の使い捨て部材として形成されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１〜第７項のいずれかに記載の血管
   内分光測定装置。 ９　光源としてキセノンランプが備えられていることを
   特徴とする特許８ｈ求の範囲第１〜第８項のいずれかに
   記載の血管内分光測定装置。 １０　該装置が、血液中の酸化度、すなわち酸素分圧を
   直接測定する装置であること全特徴とする、特許請求の
   範囲第１〜第９項のいずれかに記載の血管内分光測軍装
   【置。