JP2013165891A

JP2013165891A - 電気化学センサ付きカテーテル

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Publication number: JP2013165891A
Application number: JP2012031909A
Authority: JP
Inventors: Boku Takeda; 朴武田; Toru Kurata; 透鞍田
Original assignee: Nippon Koden Corp
Current assignee: Nippon Koden Corp
Priority date: 2012-02-16
Filing date: 2012-02-16
Publication date: 2013-08-29
Anticipated expiration: 2032-02-16
Also published as: JP5789205B2

Abstract

【課題】センサを血管に挿入したままの状態で外部から隔離して洗浄や較正などを行うための溶液を供給することができる。
【解決手段】中空で先端部に内外を貫通する血液導入口が設けられた外筒と、前記外筒の内部に設けられ、中空で先端部に開口を有する内筒と、前記外筒と前記内筒との間に設けられ、前記血液導入口から前記外筒の内部に導入された血液を電気化学的に測定する電気化学センサと、前記外筒の内部に設けられ、前記外筒の内部を移動することにより、前記血液導入口または前記内筒の開口の何れか一方を閉塞する弁体と、を備え、前記弁体は、溶液が前記内筒の内部を通って前記開口から前記外筒の内部に供給されている状態では前記血液導入口を閉塞し、前記溶液が供給されていない状態では前記内筒の開口を閉塞することを特徴とする、血管内に挿入するカテーテルを提供する。
【選択図】図３

Description

本発明は、特に、血管内に挿入するカテーテルの先端部に設けられて血液を電気化学的に測定するための電気化学センサを備えたカテーテルに関する。

血管造影による診断や、血管にできた動脈瘤の治療などの際に、手術による患者への負担を軽減するために血管内に挿入してこれらの診断や治療を行うカテーテルが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、このようなカテーテルの中には、血液中の様々な成分の濃度測定などが可能なセンサが先端部に設けられたカテーテルセンサもある。

特開平３−４６１５０号公報

カテーテルの先端部に上記のようなセンサを設けて使用者の血液中の成分などを測定する場合、測定精度を維持するために測定前にセンサの洗浄や感度較正を行う必要がある。しかしながら、血管にカテーテルが挿入されている状態でのセンサの較正や洗浄は難しかった。

上記課題を解決することを目的として、本発明は、一の形態として、
中空で先端部に内外を貫通する血液導入口が設けられた外筒と、
前記外筒の内部に設けられ、中空で先端部に開口を有する内筒と、
前記外筒と前記内筒との間に設けられ、前記血液導入口から前記外筒の内部に導入された血液を電気化学的に測定する電気化学センサと、
前記外筒の内部に設けられ、前記外筒の内部を移動することにより、前記血液導入口または前記内筒の開口の何れか一方を閉塞する弁体と、
を備え、
前記弁体は、溶液が前記内筒の内部を通って前記開口から前記外筒の内部に供給されている状態では前記血液導入口を閉塞し、前記溶液が供給されていない状態では前記内筒の開口を閉塞することを特徴とするカテーテルを提供する。

また、上記カテーテルにおいて、
前記弁体は、前記内筒の開口から供給される前記溶液の圧力によって前記血液導入口を閉塞することが好ましい。

また、上記のカテーテルにおいて、
前記弁体は、前記内筒における前記開口の内側の圧力を前記開口の外側の圧力よりも低くすることにより生じる吸引力によって前記内筒の開口を閉塞することが好ましい。

また、上記のカテーテルにおいて、
前記溶液は、前記外筒の内部を洗浄するための洗浄液または前記カテーテルを較正するための較正溶液であり、
前記弁体は、前記溶液が前記内筒の開口から供給されている洗浄較正モードでは前記血液導入口を閉塞し、前記血液導入口から前記外筒の内部に導入された血液を前記電気化学センサで測定する測定モードでは前記内筒の開口を閉塞することが好ましい。

また、上記のカテーテルにおいて、
前記弁体は、前記外筒の内面よりも曲率の大きな曲面を前記外筒の内面に当接させることにより前記血液導入口を閉塞することが好ましい。

また、上記のカテーテルにおいて、
前記弁体は、前記内筒の端面よりも曲率の大きな曲面を前記内筒の端面に当接させることにより前記内筒の開口を閉塞することが好ましい。

また、上記のカテーテルにおいて、
前記電気化学センサは板状であり、前記外筒の内面に沿って設けられていることが好ましい。

また、上記のカテーテルにおいて、
前記内筒および前記電気化学センサは、前記外筒の軸方向との直交断面において互いに離れた位置に設けられていることが好ましい。

また、上記のカテーテルにおいて、
前記電気化学センサは、前記血液中の活性酸素種の濃度を測定可能であることが好ましい。

本発明に係るカテーテルによれば、カテーテルの先端部に設けられたセンサを血管に挿入したままの状態で外部から隔離して洗浄や較正などを行うための溶液を供給することができるので、測定直前に洗浄や感度較正が必要なセンサをカテーテルの先端部に配置することができる。

本発明の第１実施形態に係るカテーテル装置の構成を示す図である。本発明の第１実施形態に係るカテーテル装置が備えるカテーテルセンサ部の測定モードにおける縦断面図である。本発明の第１実施形態に係るカテーテル装置が備えるカテーテルセンサ部の洗浄較正モードにおける縦断面図である。図２のＡ−Ａ断面におけるカテーテルセンサ部の横断面矢視図である。板状のＯ_２ラジカルセンサを備えたカテーテルセンサ部の図４に対応する断面矢視図である。本発明の第２実施形態に係るカテーテル装置が備えるカテーテルセンサ部の測定モードにおける縦断面図である。本発明の第２実施形態に係るカテーテル装置が備えるカテーテルセンサ部の洗浄較正モードにおける縦断面図である。図６のＢ−Ｂ断面におけるカテーテルセンサ部の横断面矢視図である。

以下、本発明の好適な実施形態について説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の特徴を限定するものではない。また、以下の実施形態の中で説明されている構成の全てが本発明を実施する上で必須であるとは限らない。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るカテーテル装置１０の構成を示す図である。カテーテル装置１０は、図１に示すように、溶液保存バッグ２０と、ポンプ３０と、バイパス部４０と、アンプ６０と、装置本体７０と、コンピュータ８０と、カテーテルセンサ部１００とを備える。このカテーテル装置１０は、人体５００における心臓付近の動脈５１０にカテーテルセンサ部１００を挿入することにより活性酸素種の一例であるスーパーオキシドアニオンラジカル（以下、「Ｏ_２ラジカル」と略称する）の血中濃度を測定することが可能な装置である。なお、カテーテルセンサ部１００は、本発明に係るカテーテルの一例である。

溶液保存バッグ２０は、カテーテルセンサ部１００に設けられた後述のＯ_２ラジカルセンサ１５０を洗浄するための洗浄液やＯ_２ラジカルセンサ１５０の感度較正を行うための較正溶液が収容されている。溶液保存バッグ２０には、溶液供給チューブ５１が接続されており、この溶液供給チューブ５１を介して溶液保存バッグ２０に収容されている溶液がカテーテルセンサ部１００へと供給される。なお、溶液保存バッグ２０に収容されている溶液は、例えばリン酸緩衝液である。
ポンプ３０は、溶液供給チューブ５１を介して溶液保存バッグ２０から供給される溶液をカテーテルセンサ部１００へ供給する。このポンプ３０は、装置本体７０から与えられる信号に応じて駆動または停止する。ポンプ３０には、例えばペリスタポンプなどが好ましく用いられる。

バイパス部４０は、カテーテルセンサ部１００と溶液供給チューブ５１との間に設けられている。このバイパス部４０からは、カテーテルセンサ部１００においてＯ_２ラジカルの測定のために吸引された血液などを排出するための排出チューブ５２、およびカテーテルセンサ部１００に設けられたＯ_２ラジカルセンサ１５０とアンプ６０とを接続するセンサ接続ケーブル５３が分岐している。

アンプ６０は、動脈５１０に挿入されたカテーテルセンサ部１００のＯ_２ラジカルセンサ１５０からセンサ接続ケーブル５３を介して送られる血液中のＯ_２ラジカル濃度の測定信号を増幅して装置本体７０へと出力する。
装置本体７０は、アンプ６０によって増幅された上記測定信号に対してノイズキャンセルおよびＡ／Ｄ変換などの処理を行い、コンピュータ８０へと出力する。
コンピュータ８０は、装置本体７０から入力される上記測定信号に基づいて波形成型などの各種データ処理を行う。

図２は、カテーテルセンサ部１００の測定モードにおける縦断面図である。図３は、カテーテルセンサ部１００の洗浄較正モードにおける縦断面図である。図４は、図２のＡ−Ａ断面におけるカテーテルセンサ部１００の横断面矢視図である。

カテーテルセンサ部１００は、図２および図３に示すように、中空で横断面が円形（図４参照）の外筒１１０と、外筒１１０の内部に設けられた内筒１３０と、外筒１１０と内筒１３０との間に設けられたＯ_２ラジカルセンサ１５０と、外筒１１０の内部に設けられた弁体１４０とを備える。

外筒１１０は、先端部には外筒１１０の内外を貫通する血液導入口１２０が設けられており、排出チューブ５２に接続されている。外筒１１０は、例えばステンレスなどの生体親和性が高く血液の成分などによって劣化しにくい材料で形成されている。
内筒１３０は、先端部に開口を有する中空の筒体であり、ポンプ３０を介して溶液供給チューブ５１に接続されている。内筒１３０は、外筒１１０と同様に、例えばステンレスなどの生体親和性の高い材料で形成されている。

Ｏ_２ラジカルセンサ１５０は、本発明における電気化学センサの一例であり、血液導入口１２０から外筒１１０の内部に導入された血液中のＯ_２ラジカル濃度を電気化学的に検出する。Ｏ_２ラジカルセンサ１５０は、本例では横断面形状が円形である略棒状のセンサであるが（図４参照）、横断面形状が略板状であるＯ_２ラジカルセンサ１５０を用いることによりＯ_２ラジカルの検出感度がより向上する（図５参照）。ここで、図示しないが、図５は外筒１１０の内壁面の一部にＯ_２ラジカルセンサ１５０が配置された構造であるが、内壁面全体に沿ってＯ_２ラジカルセンサ１５０が配置される構造であっても良い。内壁面全体にＯ_２ラジカルセンサ１５０が配置される場合、外筒１１０の内壁面とＯ_２ラジカルセンサ１５０とは図５のように接触していても良いし、図４のように離間していても良い。なお、Ｏ_２ラジカルセンサ１５０による検出結果は、アナログの電流値としてセンサ接続ケーブル５３を介して装置本体７０へと出力される。

弁体１４０は、外筒１１０の内部を移動する独立した部品で、縦断面の形状が長楕円（図２および図３参照）であり、横断面の形状が円形である。弁体１４０は、例えばテフロン（登録商標）などの生体親和性が高く血液の成分などによって劣化しにくい材料で形成されている。

カテーテルセンサ部１００によって血液中のＯ_２ラジカル濃度を測定する測定モードでは、例えばポンプ３０によって内筒１３０側を吸引することによって、内筒１３０における開口の内側の圧力を当該開口の外側の圧力よりも低くする。これにより、弁体１４０は、図２に示すように、内筒１３０側に吸引されて内筒１３０の開口を閉塞する。これにより、図２中のＬ１に示すように、血液導入口１２０から外筒１１０と内筒１３０との間の空間へと血液が引き込まれ、Ｏ_２ラジカルセンサ１５０によって血液中のＯ_２ラジカル濃度が測定される。

一方、カテーテルセンサ部１００の内部を洗浄してＯ_２ラジカルセンサ１５０の感度較正を行う洗浄較正モードでは、ポンプ３０によって溶液保存バッグ２０内の溶液が内筒１３０の内部を通って内筒１３０の開口から外筒１１０の内部に供給される。そして、弁体１４０は、内筒１３０の開口から供給される上記溶液の圧力によって外筒１１０の先端側へと移動し、血液導入口１２０を閉塞する。これにより、図３中のＬ２に示すように、外筒１１０の内部空間が外部から隔てられるとともに、内筒１３０の開口から供給される上記溶液が外筒１１０の内面やＯ_２ラジカルセンサ１５０の表面に付着した血液を洗い流しつつ外筒１１０と内筒１３０の間の空間を通って排出チューブ５２から体外へと排出される。

なお、弁体１４０は、少なくとも内筒１３０の開口から上記溶液が供給されている間は、血液導入口１２０を閉塞している。そして、再び測定モードへ移行する際には、ポンプ３０で内筒１３０側を吸引して弁体１４０を内筒１３０側に引き寄せることで、血液導入口１２０から外筒１１０と内筒１３０との間の空間へと血液を引き込むことができる。

このように、本実施形態に係るカテーテル装置１０によれば、Ｏ_２ラジカルセンサ１５０を含むカテーテルセンサ部１００を患者の血管５１０に挿入したままの状態でカテーテルセンサ部１００におけるＯ_２ラジカルセンサ１５０を含む空間を外部から隔離して洗浄や較正などを行うための溶液を供給することができるので、測定直前に洗浄や感度較正が必要なＯ_２ラジカルセンサ１５０をカテーテルセンサ部１００の先端部に配置することができる。

また、本例のカテーテルセンサ部１００では、図２および図３に示すように、弁体１４０における血液導入口１２０側の表面１４０ＳＡは滑らかな球面となっており、その曲率は、外筒１１０における血液導入口１２０近傍の内面１１０Ｓの曲率よりも大きい。したがって、弁体１４０が血液導入口１２０を閉塞している状態では、図３に示す縦断面において、弁体１４０の表面１４０ＳＡと外筒１１０の内面１１０Ｓは２箇所で点接触している。また、同様に、弁体１４０における内筒１３０の開口側の表面１４０ＳＢも滑らかな球面となっており、その曲率は、内筒１３０における開口端面１３０Ｓの曲率よりも大きい。したがって、弁体１４０が内筒１３０の開口を閉塞している状態では、図２に示す縦断面において、弁体１４０の表面１４０ＳＢと内筒１３０の開口端面１３０Ｓは２箇所で点接触している。

これにより、例えば弁体１４０の表面１４０ＳＡ（１４０ＳＢ）と外筒１１０の内面１１０Ｓ（内筒１３０の開口端面１３０Ｓ）とをいずれも対向面が平行である平滑面として互いに面接触させる場合と比べて、弁体１４０と外筒１１０との接触部の単位面積あたりの押圧力をより大きくすることができる。

（第２実施形態）
図６は、本発明の第２実施形態に係るカテーテルセンサ部１０１の測定モードにおける縦断面図である。また、図７は、カテーテルセンサ部１０１の測定モードにおける縦断面図である。また、図８は、図６のＢ−Ｂ断面におけるカテーテルセンサ部１０１の横断面矢視図である。本実施形態において、前述の第１実施形態に係るカテーテルセンサ部１００と略同様の構成については、同じ符号を付すとともにその説明を省略する。

図８に示すように、外筒１１０の内部において、内筒１３０とＯ_２ラジカルセンサ１５０とは、外筒１１０の軸方向との直交断面において互いに離れた位置に設けられている。すなわち、本実施形態では、前述の第１実施形態に係るカテーテルセンサ部１００のように外筒１１０の中心軸と内筒１３０の中心軸とが共通ではなく、内筒１３０が外筒１１０の壁面により近い位置に設けられている。そして、外筒１１０に対してこのように内筒１３０を配置したことによって、内筒１３０の外面と外筒１１０の内面との間隔がより大きなスペースが形成されており、このスペースにＯ_２ラジカルセンサ１５０が設けられている。

このような構成とすることにより、外筒１１０の内部空間におけるＯ_２ラジカルセンサ１５０周辺部での血液の流動抵抗をより小さくすることができる。

また、外筒１１０に対して上記のように内筒１３０を配置したことに伴って、弁体１４０における内筒１３０の開口側の表面１４０ＳＢは、内筒１３０の開口との対向位置にのみ滑らかな球面が形成されている。そして、当該球面の曲率は、前述の第１実施形態と同様に、内筒１３０における開口端面１３０Ｓの曲率よりも大きい。したがって、本実施形態においても、弁体１４０が内筒１３０の開口を閉塞している状態では、図６に示す縦断面において、弁体１４０の表面１４０ＳＢと内筒１３０の開口端面１３０Ｓは２箇所で点接触している。

これにより、例えば弁体１４０の表面１４０ＳＢと内筒１３０の開口端面１３０Ｓとを平行な対向面として互いに面接触させる場合と比べて、弁体１４０と内筒１３０との接触部の単位面積あたりの押圧力をより大きくすることができる。

以上、本発明を好適な実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は、上記の実施形態に記載の範囲には限定されない。上記の実施形態に多様な変更または改良を加え得ることは当業者にとって明らかである。

１０…カテーテル装置
２０…溶液保存バッグ
３０…ポンプ
４０…バイパス部
５１…溶液供給チューブ
５２…排出チューブ
５３…センサ接続ケーブル
５４…ポンプ接続ケーブル
６０…アンプ
７０…装置本体
８０…コンピュータ
１００…カテーテルセンサ部
１１０…外筒
１２０…血液導入口
１３０…内筒
１４０…弁体
１５０…Ｏ_２ラジカルセンサ
５００…人体
５１０…動脈

Claims

中空で先端部に内外を貫通する血液導入口が設けられた外筒と、
前記外筒の内部に設けられ、中空で先端部に開口を有する内筒と、
前記外筒と前記内筒との間に設けられ、前記血液導入口から前記外筒の内部に導入された血液を電気化学的に測定する電気化学センサと、
前記外筒の内部に設けられ、前記外筒の内部を移動することにより、前記血液導入口または前記内筒の開口の何れか一方を閉塞する弁体と、
を備え、
前記弁体は、溶液が前記内筒の内部を通って前記開口から前記外筒の内部に供給されている状態では前記血液導入口を閉塞し、前記溶液が供給されていない状態では前記内筒の開口を閉塞することを特徴とする血管内に挿入するカテーテル。
前記弁体は、前記内筒の開口から供給される前記溶液の圧力によって前記血液導入口を閉塞することを特徴とする請求項１に記載のカテーテル。
前記弁体は、前記内筒における前記開口の内側の圧力を前記開口の外側の圧力よりも低くすることにより生じる吸引力によって前記内筒の開口を閉塞することを特徴とする請求項１または２に記載のカテーテル。
前記溶液は、前記外筒の内部を洗浄するための洗浄液または前記カテーテルを較正するための較正溶液であり、
前記弁体は、前記溶液が前記内筒の開口から供給されている洗浄較正モードでは前記血液導入口を閉塞し、前記血液導入口から前記外筒の内部に導入された血液を前記電気化学センサで測定する測定モードでは前記内筒の開口を閉塞することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のカテーテル。
前記弁体は、前記外筒の内面よりも曲率の大きな曲面を前記外筒の内面に当接させることにより前記血液導入口を閉塞することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のカテーテル。
前記弁体は、前記内筒の端面よりも曲率の大きな曲面を前記内筒の端面に当接させることにより前記内筒の開口を閉塞することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のカテーテル。
前記電気化学センサは板状であり、前記外筒の内面に沿って設けられていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のカテーテル。
前記内筒および前記電気化学センサは、前記外筒の軸方向との直交断面において互いに離れた位置に設けられていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のカテーテル。
前記電気化学センサは、前記血液中の活性酸素種の濃度を測定可能であることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のカテーテル。