JP2972251B2 - 体内圧力の長期測定装置 - Google Patents

体内圧力の長期測定装置

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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は血圧、頭蓋内部圧力、（呼吸機能及び呼吸率
を評価するための）肋膜内部圧力、及び胃腸組織内の圧
力を含む生理学的圧力の測定手段に関する。本発明は特
に圧力の長期測定に対して有効である。
背景技術 生理学的圧力の測定は臨床医と研究者の双方ともに関
心が強い、実験動物による圧力測定は、薬理学的作用物
質に対する生理学的反応又は薬物中毒に関して研究者に
貴重な情報を提供し、人体の生理について理解をより一
層深めることを可能とする。動物において一般的に関心
が強い圧力は血圧、肋膜内部圧力、及び頭蓋内部圧力で
ある。
血圧には特に関心が強い。血圧は時間の経過とともに
変動するため、時間の経過における薬剤の影響を評価す
るために一般的には長期にわたり頻繁に実験動物の血圧
測定を実施することが必要である。長期の血圧測定には
現在幾つかの方法が利用されている。例えば、尾部装着
カフ（tail cuff）による方法、長期の套管挿入、背負
い式の送信器と組合わせた圧力検知器の使用等である。
尾部装着カフによる方法は血圧測定装置を製造する幾
つかの会社により十分に完成されている。この場合、膨
張するカフを尾又は脚に装着する時に動物を拘束する幾
つかの手段が使用される。一般的に血液流量検知器（bl
ood flow sensor）がカフと一体に装着される。血流が
停止するまでカフを膨張させた後カフを収縮させる。脈
流の第１指示値が検知されて心臓収縮圧力として記録さ
れる。一般的にこれらの測定装置は動物の全身を摂氏40
度以上に加熱し動物の動脈を膨張させることを必要と
し、動物にストレスを与え、結果として人為的影響を与
える。更に、これらの測定装置は普通は心臓収縮圧力し
か測定できない。また、これらの測定装置は動物を拘束
する必要があるため、取扱いと拘束のストレスにより人
為的影響が誘起される。また、この方法では短い時間間
隔で動物による測定を人道的に実施することは不可能で
ある。
長期の套管挿入は最もよく使用される長時間にわたる
血圧測定方法である。この方法ではカテーテル（cathet
er）が動脈に挿入される。カテーテルは動物に破壊され
ないような（一般的には首の背面の）一点から体外に伸
長する。多数の動物からのカテーテルは自動制御弁を通
じて単一の圧力変換器に接続可能である。一般的には動
物には束縛を用いてそれぞれ機械式ポンプが使用され、
連続的にカテーテルにヘパリン含有食塩水を流し込む。
更に、カテーテルにはそれぞれ１つの自在継手を使用
し、檻内での動物の運動に応じて絡まらないようにする
必要がある。自動制御弁及び圧力変換器は通常は計算機
に接続されて頻繁に圧力測定ができる。この方法は幾つ
かの欠点を持つ。第１に、カテーテルは長く比較的に細
いため、圧力波形の高周波成分が失われる。第２に、カ
テーテルは体外に伸長するため、病原菌が容易に侵入す
る。第３に、予防策を講じていても、動物はカテーテル
を絡ませてしまったり、歯や前足でカテーテルを把持し
てしまい、その結果出血して死んでしまう。第４に、カ
テーテルを維持するためには相当の管理を必要とし、従
って人手を集中する必要がある。
移植可能な圧力検知器を背負い式のデータ送信機と組
合わせて使用することがある。この方法は前述の幾つか
の欠点を解決する。この種の装置を供給する製造者の１
つは米国カリフォルニア州パサデナ（Pasadena,CA）の
コーニッヒスブルク・インスツルメンス（Konigsburg I
nstruments）であり、多数の検知器を製造しており、最
小の検知器の直径は3.5mmである。しかし、この検知器
は多くの用途では大きすぎ、また、血管壁に装着する必
要があるために検知用隔膜上に線維素質の組織が成長し
て測定信号に誤差が生じる。更に、圧力変換器の性質
上、誤差の発生は避けられず頻繁に生体内での校正を必
要とする。
例えば米国テキサス州ヒューストン（Houston、TX）
のミラー・インスツルメンツ（Millar Instruments）又
はニュー・ヨーク州のプレザントビル（Pleasantville,
NY）のPPGインダストリーズ（PPG Industries）から入
手可能なカテーテルの先端に装着される小型の固体検知
器も体内圧力を測定するために使用される。市販の測定
装置は直径1mmの細さを有する。これらの測定装置は本
質的に不安定であるため使用直前に校正を必要とし、短
時間の測定にのみ適している。
別の方法では動物の血管に測定端子（access port）
を移植する。この方法では、カテーテルは隔膜と相対す
る貯蔵部に接続される。カテーテルは動脈内に位置し、
また貯蔵部は皮膚下に配置されて皮下注射器用注射針に
より容易に連通可能である。貯蔵部は注射針を皮膚及び
隔膜に刺し通すことにより連通可能である。注射針を圧
力変換器に接続すると圧力測定値の収集及びカテーテル
の水洗が可能となる。この方法の欠点は人手を必要とす
ることである。また、隔膜を刺し通す時にはいつでも殺
菌手続きが要求される。更に、カテーテルの開通性を維
持するために隔週で水洗する必要がある。殺菌手続きが
守られない場合、病原菌が動物に侵入してしまい、高価
な抗生物質が必要となり、病原菌が消滅するまで研究に
使用できなくなる。これは高価な問題であり、その場合
に会社は動物に数千ドルもの資金を投入することになる
かもしれない。
肋膜内部圧力も関心が強く、呼吸作用に関する一般的
な情報の提供に加えて呼吸率の判定にも利用可能であ
る。自由に運動する実験動物の呼吸率を測定するには一
般的に２つの方法がある。両方の方法とも重大な欠点を
有する。
１つの方法は、新鮮な空気の管理された供給源、及び
酸素不足の空気を排出する排気孔を除き緊密に封止され
た小型容器を使用する。動物が呼吸する時、圧力の小さ
な変化が容器内部で発生して圧力検知器に検出される。
圧力の変化量は検出されて信号を提供し、呼吸率が検知
される。この方法は非常に正確であるが、政府の管轄官
庁が許容しているよりも小さい檻に動物を入れる必要が
ある。従って、この方法により長時間にわたって呼吸を
監視すると動物保護の規則に違反することになる。
自由に運動する動物の呼吸率を検知する別の方法は、
自由に運動する動物から血圧又は電気的な心拍曲線（Ca
rdiogram）の信号を収集し、呼吸によるこれらの信号の
変調を検出する電気回路を使用することである。この方
法の欠点は変調信号が非常に微弱であり雑音が多いこと
である。この方法は麻酔された動物には比較的有利であ
るが、覚醒した動物が運動することによる信号の変化は
しばしば誤った指示値を与える。
頭蓋内部圧力も関心が強い。実験動物による頭蓋内部
圧力の測定値は人間に対していずれの治療方法又は処置
が有効であるかを予測するために使用される。動物の頭
蓋内部圧力の監視に使用される方法は一般的には体外に
伸長するカテーテル、注射針、又は動物の頭蓋骨に配置
される測定端子へ圧力変換器を接続することによる直接
測定である。例えば、米国特許4,519,401号に開示され
る測定装置は限定された環境でのみ使用されている。
生理学的な圧力の長期測定も人間の臨床治療法にとっ
て重要な情報を提供する。高血圧の患者は、薬剤の最適
投薬量を決定する手段又は生体フィードバック治療手段
として長期にわたって血圧を監視する移植可能な測定装
置の恩恵を受けるであろう。この測定装置は、フィード
バックを提供する一手段として血圧を管理する閉ループ
を形成するための薬剤配達システムに使用され、又は整
調機能を制御する媒介変数を最適化する手段として心臓
用ペースメーカに使用することもできよう。
乳児急死症候群（sudden infant death syndrome）の
危険性ありと診断される乳幼児も恩恵を受けるであろ
う。現在そのような乳幼児は、呼吸の際の胸部の容量変
化を検知するチョッキを使用してしばしば監視される。
しかし、この方法も万全でない場合がある。乳幼児の呼
吸率の信頼度の高い測定方法としては、チョッキから伸
長する電線に拘束されずに乳幼児が小児用寝台の中で自
由に運動できる手段により肋幕内部圧力の変化を監視す
ることが好ましい。
脳水腫の乳幼児又は頭部負傷患者にとって頭蓋内部圧
力の長期監視も重要である。脳水腫又は頭部負傷により
脳内部に過大な圧力上昇が生じ、死亡又は脳障害に到る
ことがある。多くの場合、圧力上昇が検知されると即座
に対応処置が採られる。このような圧力上昇を検知する
ためには、通常は頭蓋骨を通じてカテーテルを脳に挿入
して患者の体外にある圧力検知器に接続する。この方法
では病原菌がカテーテルから侵入して感染する可能性が
ある。更に、病院の小児用寝台の中で動き回る乳幼児の
頭蓋内部圧力を監視する時にカテーテルが絡むことがあ
る。本発明は、体外に伸長するカテーテルを使用しない
で頭蓋内部圧力の長期測定を実施する手段を提供する。
発明の開示 本発明は検知器及び増幅回路を超小型のハウジングに
組み込み身体に移植することにより圧力を検知する測定
装置である。検知器は可撓性を有する圧力伝達カテーテ
ル（pressure transmission catheter,PTC）に装着さ
れ、PTCの末端は圧力測定点に位置する。PTCは末端にゲ
ル状物質を有し、この物質は、粘性流体のように流動可
能で、生理学的圧力を測定する時又は本発明の前述した
若しくは後述する使用状態において流体力又は機械的な
力が作用しても分子内力により溶解、分解、分離、又は
流失しにくい。この物質は圧力測定される組織又は体液
と直接接触する。カテーテルのハウジング側の部分には
低粘度の液体を有し、液体はゲル状物質に対して不溶性
で圧力変換器の検知部材と直接接触する。
本発明は従来技術に対して幾つかの利点を有する。こ
の発明は、束縛を使用せず、また注入薬物によりカテー
テルの開通性を維持する必要も無く、意識があり自由に
運動する動物の血圧を長期にわたり正確に監視できる最
初の測定装置である。血液から検知部材へ圧力を伝達す
る手段、及び安定性、信頼性、耐久性が有り安価な固体
検知部材を組み合わせて使用する設計によりこの正確さ
が達成される。血液から検知部材へ圧力を伝達するこの
手段は、無管理状態でも長期にわたり圧力を高い忠実度
で伝達可能である点で優れている。意識が有り自由に運
動する動物を監視する能力は、生体が拒絶反応を起こさ
ない材料から成り気密封止されるハウジングに圧力検知
器、信号処理回路、無線送信回路、及び電池を実装する
ことにより達成される。部品を完備した測定装置は実験
鼠等の小型動物にも移植可能である。
図面の簡単な説明 第１図は、本発明による好ましい実施例である圧力測
定装置の圧力伝達カテーテル（PTC）を動物の動脈に挿
入した状態を示す部分的な断面図、 第２図は、カテーテルのハウジング側の端部及び圧力
変換器を含む第１図の圧力測定装置の部分的な断面図、 第３図は、カテーテルの末端の断面図、 第４図は、輸送用の先端保護カバーの冠着状態を示す
圧力伝達カテーテルの末端の断面図、 第５図は、実験鼠に移植された圧力測定装置の本体の
位置及び動物の血管内部のPTCの位置を示す透視図、 第６図Ａ及び第６図Ｂは、頭蓋内部圧力及び肋膜内部
圧力を測定するための要求を考慮して改良された圧力測
定装置の本体及びPTCの斜視図、 第７図は、頭蓋内部圧力及び肋膜内部圧力を測定する
ための要求を考慮して改良された圧力測定装置及びPTC
の末端の部分的な断面を含む構造図、 第８図Ａ及び第８図Ｂは、肋膜内部圧力を測定するた
めに実験鼠に移植された圧力測定装置を示す腹側及び側
面の透視図、 第９図は、頭蓋内部圧力を測定するために実験鼠に移
植された圧力測定装置を示す側面の透視図である。
実施例の詳細な説明 1.圧力測定装置 第１図及至第４図に示される圧力測定装置10は非常に
小型軽量であり、例えば血圧、肋膜内部圧力、又は頭蓋
内部圧力等の体内圧力の長期測定を実施するために鼠の
ような小型の動物にも移植できる。圧力測定装置10はハ
ウジング12（ハウジングの内部に電池14、圧力変換器1
6、及び信号処理送信回路18を含む）、及び圧力伝達カ
テーテル（PTC）20を含む。圧力伝達カテーテル20の末
端22は動物の動脈24（又はその他の内部圧力を測定すべ
き物）に挿入され、動脈24内の体液の圧力をハウジング
12内の圧力変換器16へ伝達する。検出された圧力は信号
処理回路18により電気信号に変換され、送信信号は動物
の体外にある受信機（図示せず）に伝達される。
カテーテル20は、直径が小さい中空管であり、ハウジ
ング側の端部にて突起26に装着される。カテーテル20の
穴28には低粘度の液体29（第３図を参照）が充填され、
圧力変換器16と直接接触する。１の好ましい実施例で
は、液体29は不活性フッ化炭化水素を使用する。液体29
は、（封止から漏洩しても）生化学的活性度が最小であ
り、熱膨張係数が低く、ゲル30に溶解せず、カテーテル
20の管壁を通じての電気泳動率が低く、体温では粘度が
低い。
カテーテル20の末端は開口を有する内腔31を形成する
薄肉部22を有する。一般的には生体及び血液が拒絶反応
を起こさないゲル（又はその他のゲル状物質）30が末端
の内腔31に具備され、圧力測定される組織又は体液と直
接接触する。ゲル30は液体を保持する手段を提供し、液
体29より高い粘度を有する。ゲル30は粘性流体のように
流動できる物質であれば良く、生理学的圧力を測定する
時又は本発明について詳述するように使用する時に物質
の一部分たりとも溶解、分解、分離、又は流失させない
分子内力を有する。本発明の好ましい実施例において
は、ゲル30は架橋分子構造を有するシリコンゲルを使用
する。
ゲル30の分子構造は架橋結合を有するために、ゲル30
は、内腔31の管壁内面に粘着し易く、内腔外部へ電気泳
動を起こさず、液体を充填した単純なカテーテルの場合
と異なり体液の流れ又は組織との衝突により流失しな
い。一体性を維持するゲル30の能力は血圧の監視におい
て特に重要である。即ち、カテーテル20の末端22の物質
が流失すると穴28内部に線維素質の組織が形成され、圧
力測定の忠実度が低下する。ゲル30は更に、ゲル30の内
部に圧力差が生じるような著しい圧力上昇を発生させず
にカテーテル20の内腔31の内部を僅かに変位できる粘度
を有する。圧力差を発生させずに僅かに変位するゲル30
の能力により圧力測定装置10は、曲げ若しくは応力を受
けてカテーテル20の容積が変化する時又は液体29が熱膨
張若しくは熱収縮する時も正確な圧力測定が実施でき
る。１の好ましい実施例では、ゲル30は疎水性材料から
成り、ゲル30を通過する浸透圧の問題又は血液溶質のゲ
ル30への泳動の問題を低減する。カテーテル20の内腔31
の内部のゲル30の長さは一般的に約1mmから約3mmの間で
ある。ゆるく最低限に架橋結合したシリコンを基材とす
るゲルは必要な生体との適応性及び適当な周波数応答特
性を有する材料の一例である。
カテーテル20は拒絶反応が無い材料から成り、外径は
約0.5mmから約1.5mmの間であり、内径は約0.3mmから約
0.7mmである。カテーテル20の長さは動物に依存し、一
般的には鼠の場合で5cmから6cmであり，犬の場合で15cm
から25cmである。細いカテーテルを特に使用する用途で
は、カテーテル20の内腔31の内径はカテーテル20のその
他の部分と比較して拡大されても良い。これにより圧力
検知腔42及び突起26の内部の液体29が熱膨張又は熱収縮
する時ゲル30が移動する距離が減少する。また、曲げに
よりカテーテルの内部容積が変化する時ゲル30の移動す
る距離も減少し、カテーテル20の曲げによる人為的影響
が減少する。カテーテル20の薄肉部22Aは更に、血液か
らカテーテル20の内部の液体29へ圧力変化を素早く伝達
する薄肉部の能力により改善された動応答性を提供す
る。内径0.35mm、外径0.7mm、長さ6cmでゲル30が2mmの
長さを有するカテーテル20は約30Hzにて3dB低下する動
応答性を有する。長さ1cmで管壁の肉厚100μｍの薄肉の
端部内腔を有してその他の寸法が等しい場合、動応答性
は改善されて約70Hzにて3dB低下する。
好ましくは、カテーテル20の末端22は、第１図及び第
３図に示されるように、血圧測定時に血管に外傷を与え
ず又は乱流の発生を防止するためになだらかに丸められ
ている。１の実施例では、カテーテル20はウレタン材料
から成るが、その他の拒絶反応が無い材料でも良い。
輸送時又は搬送時にゲル30を保護するために先端保護
カバー32が使用される（第４図）。圧力測定装置の製造
時、ゲルを注入する前に先端保護カバー32がPTC20の末
端22に冠着される。その後ゲル30はカテーテル20の先端
から少なくとも3mmの高さまで注入される。殺菌時又は
輸送時、先端保護カバーは熱膨張若しくは熱収縮してカ
テーテル20から流出若しくは流入するゲルの貯蔵槽とし
て作用し、ゲル30により充填された先端保護カバー32に
よりPTC20は温度の過大な変化に耐え得る。先端保護カ
バーは、移植前にカテーテル材料を水和させる時カテー
テル20の内容積の膨張を相殺するためのゲルの貯蔵槽と
しても作用する。圧力測定装置の１の実施例では、先端
保護カバー32はシラスティック（Silastic,シリコンゴ
ムの商品名）製の管から成る。第２図に示される本発明
による１の好ましい実施例では、圧力変換器16は、TO5
型ヘッダ36に実装されるパイレックス（Pyrex,ホウケイ
酸ガラスの商品名）の台座34に更に実装された固体シリ
コン製の圧電抵抗によるブリッジ型圧力検知器であり、
TO5型ヘッダ36に装着される金属缶38により密閉され気
密封止されて密封ゲージ方式で作動する。TO5型ヘッダ3
6は圧力検知腔42が中心に位置するように開口40を含
み、開口40に突起26が装着されて圧力測定端子を形成す
る。
圧力変換器16は液体29が充填されて接触する圧力検知
腔42を有し、圧力はゲル30及び液体29を介して圧力変換
器16の隔膜44へ伝達される。電気リード46は圧力変換器
16と信号処理回路18を接続する。圧力変換器16は密封ゲ
ージ部品として動作するため、圧力測定値から大気圧を
差し引くとゲージ圧力値が得られる。大気圧は大気圧測
定用に設計された器具により測定され、引き算は計算機
（図示せず）により実施される。
2.圧力測定装置の移植準備 適用される移植手順は一般的には用途により異なる。
しかし、用途とは無関係にPTC20を最大体積に膨張させ
るために水和させなければならないし、先端保護カバー
32を除去しなければならない。PTC20は無菌の低温生理
的食塩水に最低15分間浸漬して水和させる。浸漬するこ
とによりPTC20は液体を吸収して移植前の寸法が安定す
る。圧力測定装置を低温食塩水にさらすことにより装置
の材料は互いに接触する。移植後に体温にまで暖められ
るとPTC20の内包する液体は膨張し、ゲル30を僅かに前
進させてPTC20の端部に頭部を形成させる。この頭部はP
TC20の末端22の付近を通過する血液の流れを乱さず気泡
の発生を防止する手段を新たに提供する。
3.実験動物での血圧測定装置の使用 この用途では一般的に送信器10が腹膜内部、又は左右
両側のいずれかの脇腹の前方の皮下に移植される。
a.腹膜内部を経由しての下行大動脈への接近 第５図に示すようにこの手順では、カテーテル20は腹
膜内部から下行大動脈50へ導入され、手術完了時にはハ
ウジング12は腹膜内部に位置する。鼠の腹膜内部への圧
力測定装置の移植は、動物を麻酔し、腹部正中線にて開
腹し、腎臓部の後方の下行大動脈50を露出させる手順と
なる。血管鉗子を腎臓動脈の直後の下行大動脈に使用
し、カテーテル20の末端22を動脈50に導入する間、血液
の流れを中断する。注射針の斜端部が半径の外側に湾曲
した皮下注射用の注射針で動脈50に穴を１つ開けてカテ
ーテル20が最初に挿入される。注射針の先端は約１〜2m
m動脈50の内部に挿入される。皮下注射用の注射針をそ
の位置に保持しておき、小型ピンセットでカテーテル20
を内腔31のハウジング側の直後で把持する。カテーテル
20を注射針の斜端部の隣に滑り込ませて静かに動脈50に
挿入する。カテーテル20が動脈50に挿入されると注射針
は引き出され、カテーテル20は更にカテーテル20の薄肉
部22A（即ち内腔31）の全体が動脈50の内部に入るまで
挿入される。粗く編んだ非吸収性織布（図示せず）がカ
テーテル20の動脈50への挿入地点を覆うように配置され
る。次に組織接合剤がカテーテル20の動脈50への挿入地
点に塗布され、互いに固着させる。手術の数日後、織布
は線維組織の成長により周辺組織に固着し、動脈50への
挿入地点にてカテーテル20は長期にわたり安定的に適応
する。次に血管鉗子を除去し腹膜内部を元の状態に戻
す。ハウジング12は切開口の筋肉壁、シラスティック製
の強化帯62の耳部（flap）64、及び切開口の反対側の筋
肉を挿通する縫糸60により腹部の筋肉に固定される。残
る切開口と皮膚を縫合して手順は完了する。
第６図Ａ及び第６図Ｂに帯62を更に詳しく示す。帯62
は、ハウジング12の周囲を囲み、縫糸60の縫い代として
折り曲げた耳部64を有する。
b.大腿動脈を経由しての下行大動脈への接近 この方法は皮下移植が可能となるので腹膜移植より有
利である。皮下移植法は生体への影響が少ない手順で移
植可能であり手術後の回復期間が短くなる利点がある。
この手順ではカテーテルはいずれか一方の足の大腿動脈
から導入され、下行大動脈に入るまで挿入される。この
手順は麻酔状態で実施される。鼠径部の切開から始ま
る。大腿動脈は所望の挿入地点の後方で切開され決紮さ
れる。湾曲した20ゲージの注射針を下行大動脈への挿入
と同じ方法で使用して、カテーテル20を薄肉部が下行大
動脈に入るまで大腿動脈に挿入する。先端を丸めた鋏
（blunt−end scissors）を使用して切開口の前方の皮
下にポケットが形成される。ハウジング12はポケットに
挿入され耳部64を挿通する絹の縫糸60により周辺組織に
固定される。次に傷クリップ又は絹の縫糸のいずれかに
より切開口が縫合され、組織接合剤によりカテーテル20
は大腿動脈への挿入地点に固定される。
以上説明した手順は血圧測定では満足できるものであ
るが、測定装置の別の位置での固定及びカテーテルの別
の挿入方法による別の手順も可能である。
4.肋膜内部圧力測定装置の使用 呼吸生理学又は呼吸器系に対する薬物の効果を研究す
る上で実験動物の呼吸率は重要な特性である。更に呼吸
率は乳児急死症候群の危険性がある乳幼児の呼吸作用を
検知する上で有効な手段となる。
通常の呼吸サイクルの間に肋膜内部圧力は変化し、吸
息時には負圧に低下して呼息時には上昇する。呼吸率は
圧力上昇と降下のサイクルを周期測定することにより検
知できる。本発明による測定装置10は肋膜部にカテーテ
ル20の末端22を挿入して呼吸率を測定するために使用で
きる。
詳細な手順は特に実験鼠の呼吸率の監視に関して後述
する。しかし、後述する基本原理及び技術は他の種類の
動物及び人間にも同様に適用可能である。
第７図に示すように、圧力伝達カテーテル20は血圧測
定に使用される物と僅かに異なる。胸郭内部の圧力を監
視するための設計では、PTC端部の薄肉部（即ち内腔3
1）は更に短く、曲部70を有して末端はカテーテル20の
本体と直角を成し、円板又はフランジ72が曲部70に装着
されPTC20の端部22を胸郭に固定する手段となる。円板7
2から末端22までの距離は選択され、PTC20の内腔31全体
が胸郭内部に入る。血圧測定の場合より必要周波数応答
特性が非常に低いために、この用途では問題無く内腔31
の長さを著しく減少できる。
移植は、腹部の皮下にハウジング12を設置し、胸部の
適当な地点まで圧力伝達カテーテル20を皮下に挿通し、
肋間の隙間を通して肋膜内腔に圧力伝達カテーテル（PT
C）20の末端22を挿入する手順となる。後述する例で
は、PTC20は９番目の肋間の隙間の胸骨近くから導入さ
れる。
本手順は（第８図Ａ及び第８図Ｂに図示されるよう
に）ハウジング12の所望の設置位置から1cm前方の位置
にて縦方向に切開口を設けることから開始される。次に
切開口の後方の皮下にポケットが切開により形成され、
ハウジング12がこのポケットに挿入される。第２切開口
を９番目の肋間の隙間の胸骨近くに設ける。PTC20は胸
部の切開口から伸長するように皮下を挿通される。胸部
の切開口にて露出する筋肉は、PTC20の末端部の直径よ
り約25％大きい直径を有する器具により９番目の肋間の
隙間で穴を開けられる。PTCの先端保護カバー32が次に
除去され、円板72が胸壁と係合するまでPTC20が肋膜内
部に挿入される。曲部70は円板72と共にカテーテルの末
端22を胸壁上の所定の地点に固定するように作用する。
更に、曲部70によりPTC20は直角に曲がって肋膜内部に
入る形状となる。移植手順は、シラスツィック製の強化
帯62を挿通して腹部の筋肉を縫合する縫糸でハウジング
12を所定の地点に固定し、円板72を胸部の筋肉と縫合し
てPTCの端部22を固定し、傷クリップで切開口を縫合す
ることにより完了する。
5.頭蓋内部圧力測定装置の使用 頭蓋内部圧力は研究目的の実験動物の重要な測定項目
である。更に、頭部負傷又は脳水種等の疾病を有する人
間においてもこの項目を測定することがしばしば必要と
なる。これらの疾病は永久的な脳障害を起こし得る頭蓋
内部圧力の上昇を生じる。脳が前述のような障害を受け
る圧力に長期間さらされる前に頭蓋内部圧力を測定する
ことにより対応処置を採ることができる。
詳細な手順は特に実験鼠の頭蓋内部圧力の監視に関し
て後述する。しかし、後述する基本原理及び技術は他の
種類の動物及び人間にも同様に適用可能である。頭蓋内
部圧力を測定するPTC20の設計は、カテーテル20の薄肉
部の長さ以外は胸郭内部の圧力を監視する場合と同一で
ある。この用途では、カテーテル20の末端22が頭蓋骨の
内側から0.1mmから0.5mm伸長するように長さが設定され
る。従って測定圧力は蜘蛛膜下内腔の圧力である。
第９図に図示されるように移植は、ハウジング12を肩
甲骨上の皮下に設置しPTC20を頭蓋骨上の所望の位置ま
で皮下を挿通させ、PTC20の端部22を頭蓋骨に設ける穴
から挿入し、PTC20の端部22とハウジング12を固定する
手順となる。以下の例では、PTC20は頭頂葉上の頭蓋か
ら導入される。
移植は耳の間に引く線の1cm後方にて横方向に切開口
を設けることから開始される。次にポケットが切開口の
後方の皮下に切開により形成される。第２切開口を頭頂
葉上の頭蓋骨上に設ける。ハウジング12は皮下のポケッ
トに設置され、PTC20は頭蓋骨上の切開口から伸長する
ように皮下を挿通させる。次にPTC20が自由に頭蓋骨を
通過できる大きさの穴が１つ頭蓋骨に穿孔される。次
に、PTC20の先端保護カバーが次に除去され、円板72が
頭蓋骨と係合するまでPTC20が穴に挿入される。胸郭内
部の圧力を測定する場合の設計と同様に、曲部70は円板
72と共に末端22を所定の地点に固定するように作用す
る。更に、曲部70によりPTC20は直角に曲がる形状とな
る。移植手順は、耳部64を挿通して筋肉を縫合する縫糸
でハウジング12を所定の地点に固定し、円板を筋肉と縫
合してPTC20の端部22を固定し、傷クリップで切開口を
縫合することにより完了する。
6.まとめ 本発明による圧力測定装置は従来技術の重大な問題点
を解決し、全く新しい長期圧力測定の手段を提供する。
本発明により、無線送信システム及び計算機援用データ
収集システムを併用することで実験動物からのデータ収
集工程の自動化が可能となり、実験データ記録装置を導
入する費用を低減させながらも有用で多数のデータが入
手可能となる。本発明により、圧力測定装置は完全に移
植され、動物は檻の中で自由に運動でき、束縛によるス
トレスが低減されるだけでなく人道的な動物の取り扱い
が可能となる。
本発明による圧力測定装置は更に、人間の体内圧力、
例えば血圧、肋膜内部圧力、頭蓋内部圧力、又は消化器
系の内部圧力の検知に適用できる。本発明により検知さ
れる長期の圧力情報は、診断を目的として又は薬物を投
与する注入ポンプを閉ループ制御するためのフィードバ
ックとして利用できる。この圧力測定装置は、電線又は
カテーテルを体外に伸長させずに正確な測定が可能であ
る等の利点がある。
本発明は好ましい実施例について説明されたが、本発
明の精神と範囲から離れることなく実施態様又は細部に
おいて多様な変更が可能であることが当業者には自明で
あろう。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ミラー，ジョナサン・ティー アメリカ合衆国ミネソタ州55104，セン ト・ポール，ノース・オックスフォード 81，ナンバー 17 (56)参考文献 実開 昭60−27903（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭47−37408（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) A61B 5/00 - 5/03

Claims (23)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】生理学的圧力を測定する圧力測定装置であ
    って、前記圧力測定装置は、 圧力の関数として変化する信号を発生する圧力変換手段
    と、 前記生理学的圧力が測定される位置に配置される第１端
    部と前記圧力変換手段に通じる第２端部とを有する中空
    の管を備え、前記管の内部にゲル状物質が配置され、前
    記生理学的圧力を前記圧力変換手段に伝達する、圧力伝
    達カテーテル手段と、 を有する、圧力測定装置。
  2. 【請求項２】請求項１に記載の圧力測定装置において、
    前記ゲル状物質は前記管の前記第１端部に配置され、前
    記管の内部に液体が充填され、前記液体は、前記ゲル状
    物質から前記圧力変換手段に圧力を伝達するように、前
    記圧力変換手段に接触している、前記圧力測定装置。
  3. 【請求項３】請求項１に記載の圧力測定装置において、
    前記圧力測定装置は、更に、前記圧力変換手段を収容す
    るための容器を有する、前記圧力測定装置。
  4. 【請求項４】請求項１に記載の圧力測定装置において、
    前記圧力測定装置は、更に、信号処理・遠隔測定回路を
    有し、前記信号処理・遠隔測定回路は、圧力の関数とし
    て変化する前記信号に基づいて遠隔測定信号を発生する
    ための前記圧力変換手段に電気的に連結されている、前
    記圧力測定装置。
  5. 【請求項５】請求項１に記載の圧力測定装置において、
    前記管の前記第１端部には、前記ゲル状物質が充填さ
    れ、かつ、前記液体が収容された、空隙が形成されてい
    る、前記圧力測定装置。
  6. 【請求項６】請求項５に記載の圧力測定装置において、
    前記管の前記第１端部に形成されて前記液体が配置され
    た前記空隙は、より大きな内径を有する、前記圧力測定
    装置。
  7. 【請求項７】請求項５に記載の圧力測定装置において、
    前記管の前記空隙が形成された部分は前記管の他の部分
    よりも大きな内径を有する、前記圧力測定装置。
  8. 【請求項８】請求項１に記載の圧力測定装置において、
    前記圧力測定装置は、更に、保護スリーブを有し、前記
    保護スリーブには前記管の第１端部に設けられた前記ゲ
    ル状物質が少なくとも部分的に充填され、前記保護スリ
    ーブは前記管を動物の体内にインプラントする間に取り
    外し可能なように構成されている、前記圧力測定装置。
  9. 【請求項９】生理学的圧力を測定するための圧力測定装
    置であって、前記圧力測定装置は、 圧力の関数として変化する信号を発生する圧力変換手段
    と、 前記生理学的圧力が測定される位置に配置される先端部
    と、前記圧力変換手段に通じる基端部と、前記先端部か
    ら前記基端部まで延在する管腔と、前記管腔に通じる前
    記先端部に形成された空隙と、前記空隙の内部に配置さ
    れた栓体と、前記空隙の一部と前記管腔に充填され、か
    つ、前記栓体から前記圧力変換手段に圧力を伝達するよ
    うに前記圧力変換手段に接触する、液体とを有する、中
    空の管を備えた、圧力伝達カテーテル手段と、 を有する、圧力測定装置。
  10. 【請求項１０】請求項９に記載の圧力測定装置におい
    て、前記栓体はゲル状物質である、前記圧力測定装置。
  11. 【請求項１１】請求項９に記載の圧力測定装置におい
    て、前記栓体は、前記栓体の内部に大きな圧力差を生じ
    ることなく前記内腔と前記空隙の内部に収容された液体
    の移動を補償するように、前記空隙に関して移動可能で
    ある、前記圧力測定装置。
  12. 【請求項１２】請求項９に記載の圧力測定装置におい
    て、前記管の前記空隙を有する部分の内壁は、前記管の
    前記内腔を有する部分の内壁よりも、薄く形成されてい
    る、前記圧力測定装置。
  13. 【請求項１３】請求項９に記載の圧力測定装置におい
    て、前記管の前記空隙を有する部分の内径は、前記管の
    前記内腔を有する部分の内径よりも、大きく形成されて
    いる、前記圧力測定装置。
  14. 【請求項１４】請求項９に記載の圧力測定装置におい
    て、前記圧力測定装置は、更に、保護スリーブを有し、
    前記保護スリーブは前記栓体を形成する物質で少なくと
    も部分的に充填され、前記保護スリーブは前記管の前記
    先端部に着脱可能に取り付けられている、前記圧力測定
    装置。
  15. 【請求項１５】人間以外の動物の体内の生理学的圧力を
    測定するための圧力測定方法において、前記圧力測定方
    法は、 圧力測定装置を体内にインプラントするステップを有
    し、前記圧力測定装置は、体内にインプラントされた圧
    力変換器と圧力伝達装置と、基端部を前記圧力変換器に
    連結され、かつ、先端部を前記生理学的圧力に晒される
    ように配置された、圧力伝達カテーテルとを有し、前記
    圧力伝達カテーテルは、前記基端部から前記先端部まで
    延在する管腔と、前記圧力伝達カテーテルの先端部に配
    置され、かつ、第１の流動可能な物質で作られた、栓体
    と、前記生理学的圧力を前記栓体から前記圧力変換器に
    伝達するために、前記栓体と前記圧力変換器との間の前
    記管腔を満たす液体とを有し、そして、 前記圧力変換器によって検知された圧力の関数として前
    記圧力伝達装置によって伝達された信号をモニターする
    ステップとを有する、圧力測定方法。
  16. 【請求項１６】請求項15に記載の圧力測定方法におい
    て、前記第１の物質はゲル状物質である、前記圧力測定
    方法。
  17. 【請求項１７】請求項15に記載の圧力測定方法におい
    て、前記圧力測定方法は、更に、前記カテーテルの先端
    部を覆うように保護スリーブを装着するステップと、前
    記カテーテルの先端部が前記生理学的圧力に晒される位
    置に前記先端部を挿入する前に、前記保護スリーブを取
    り外すステップとを有する、前記圧力測定方法。
  18. 【請求項１８】請求項15に記載の圧力測定方法におい
    て、前記栓体は、前記栓体の内部に大きな圧力差を生じ
    ることなく前記液体の移動を補償するように、前記空隙
    に関して移動可能である、前記圧力測定方法。
  19. 【請求項１９】請求項15に記載の圧力測定方法におい
    て、前記生理学的圧力は血圧であり、前記先端部は血管
    内に位置する、前記圧力測定方法。
  20. 【請求項２０】請求項15に記載の圧力測定方法におい
    て、前記生理学的圧力は胸膜腔内の圧力であり、前記先
    端部は胸腔に位置する、前記圧力測定方法。
  21. 【請求項２１】請求項15に記載の圧力測定方法におい
    て、前記生理学的圧力は頭蓋内圧力であり、前記先端部
    はくも膜下の空間である、前記圧力測定方法。
  22. 【請求項２２】生理学的圧力を測定するための圧力測定
    装置であって、前記圧力測定装置は、 圧力の関数として変化する信号を発生する圧力変換器手
    段と、 中空の管を有し、前記管は、前記生理学的圧力が測定さ
    れる位置に配置される第１端部と、前記圧力変換器手段
    に連通する第２端部と、前記管の前記第１端部に配置さ
    れる第１の物質とを有し、前記第１の物質は、粘性流体
    として流動可能であり、かつ、前記生理学的圧力の測定
    時に存在する流体や機械的な力に晒されたとき、前記管
    の前記第１端部からの溶解、分解、及び、機械的移動に
    対する抵抗性を示すように構成された、前記生理学的圧
    力を前記圧力変換器手段に伝達する圧力伝達カテーテル
    手段と、 を有する、前記圧力測定装置。
  23. 【請求項２３】請求項22に記載の圧力測定装置におい
    て、前記圧力測定装置は、更に、前記管を満たす液体を
    有し、前記液体は、前記第１の物質から前記圧力変換器
    手段に圧力を伝達するように、前記圧力変換器手段に接
    している、前記圧力測定装置。
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