JP4475816B2 - 乳酸塩等のバイオアナライトを測定する装置及び方法 - Google Patents

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、バイオアナライト（バイオ検体）（bioanalyte）、特に、乳酸塩を測定する装置及び方法に関する。
【０００２】
（背景技術）
危険を伴う治療が行われる患者に対して、医師は、該患者内における生物学的分析物の存在及び濃度の決定には、個人的な検診及び臨床検査室の結果に長年頼ってきた。臨床検査室は、十分に品質管理が施された環境において膨大な数の検査の実施が行え、分析証拠が得られる幅広い自動システムを提供している。しかしながら、臨床検査室は、外傷および多数の臓器機能不全患者を適切に治療するのに必要な結果を即時に提供できない。
【０００３】
即時に検査結果が得られるような臨床的要求に対処するために、患者の枕元で信頼性に富む自動分析器を使用して、検査を行うための技術が幾つかある。この種の検査は、看護時点（ＰＯＣ）診断検査と一般的には称されている。ＰＯＣ診断検査システムとしては、電気化学バイオセンサ、光蛍光センサ、凝固する常磁性粒子検査システム、化学的及び免疫化学的検査用の微細加工された装置がある。これらの技術によって、多数の分析物化学パネルが迅速に実行され、検査装置のキャリブレーション（calibration）のような従来の障害に対応してきた。ＰＯＣ検査は、１）患者の枕元で行われる試験管内の検査と、２）手首側で行われる生体外或いは生体の周囲での検査と、及び３）患者の体内で行われる生体内の検査と、に分類される。ＰＯＣ検査によって、労働コストの削減等の間接的にコスト面での効率化及び節約が図れて、血液の識別及び輸送の際に起こるミスの減少、並びに患者の合併症の減少が実現できる。
【０００４】
試験管内即ち患者の枕元のＰＯＣ装置は、集中治療室、手術室、緊急救命室（ＥＲ）、介入室、一般患治療室、外来患者外科及び歩行可能な患者のための治療室等を備えた病院のいくつかの部門で一般的に使用されている。試験管内ＰＯＣ診断検査では、臨床検査室と同様に幅広い診断検査が提供される。試験管内ＰＯＣ検査システムは、一般的に、オンラインで患者に接続されておらず、血液サンプリングのための作業者が必要となる。ＰＯＣ診断市場において診断検査の主要なカテゴリーとして、動脈血液ガス、血液化学、血液グルコース、凝固、薬物乱用検査、ヘモグロビン、ヘマトクリット、伝染病、および治療薬物監視がある。他のカテゴリーとしては、キャンサマーカ（cancer marker）、心臓マーカ、コレステロール検出、免疫診断、伝染病検出、乳酸塩及び血栓崩壊監視がある。ＰＣＴＷＯ９４／２１１６３号の公報において、生体内ＰＯＣシステムの一例が開示されている。該システムは、特定の組織内におけるアシッド・バランス（acid-balance）を測定することで組織の酸素付加の妥当性を監視或いは維持するためにトノメトリックカテーテル（tonometric catheter）を使用することを教示している。また、該公報において、少なくとも２つの流路線を形成している多通路チューブ及び幾つかのセンサアセンブリが開示されている。
【０００５】
生体外ＰＯＣ診断には、全くといってよいくらい血液損失のないオンライン実時間検査用外部センサが使用されている。一般的には、試料として抽出された血液は、クローズしたシステムを通って流れ、血液接触を最少にする。生体外ＰＯＣシステムは、凝固、精度の欠如、キャリブレーションドリフト（calibration drift）、及び患者の体内での再キャリブレーション不能、といった生体内センサに関連した問題を最少限にする。ミネソタ州、ミネアポリス市のオプティカル・センサ（Optical Sensor）社は、手動注射器システムを利用する生体外血液ガス分析器を現在市販している。カリフォルニア州のサンディエゴ市のＶＩＡ・メディカル・コーポレーション（VIA Medical Corporation）社は、比較的体積の大きい自動サンプリング・分析システムを利用している生体外血液グルコース分析器を市販している。その生体外ＰＯＣシステムの例が米国特許第５５０５８２８号に開示されている。その生体外ＰＯＣシステムの例が米国特許第５５０５８２８号に開示されている。該生体外ＰＯＣシステムは静脈の（IV）口を備えており、中空のニードル／カテーテルを組み合わせた器具が患者の血管に挿入される。
【０００６】
生体内ＰＯＣ診断は、最も危険で不安定な患者の治療に関して際だった潜在能力を有している。多くの会社が生体内センサを開発しているが、技術的な障害が原因で、生体内センサが日常的且つ商業的に使用されるまでには至っていない。
【０００７】
生体外及び生体内ＰＯＣ診断は、オンラインシステムであるので、臨床或いは試験管内ＰＯＣ検査で生じる品質管理及び情報統合におけるミスを減らすことができる。品質管理のミスは、一般に、器具の問題即ち装置の故障によるものではなく作業者のミスが原因である。ミスとは、典型的には、検体の量が不適当であったり、キャリブレーションが不正確であったり、劣化した検査ストリップを使用したり、確認が不十分であったり、器具の管理が不十分であったり、検査手順のタイミングが悪かったり、間違った材料を使用したりすることである。臨床情報システムの統合によって、患者の枕元で収集されたデータを患者の記録に直接に入れることができる。これによって、患者の管理における効率化が改善され、検査室の情報システム及び臨床情報システムの統合が可能となり、全種類の患者の情報が“途切れることなく”流れ続ける。
【０００８】
（発明の開示）
本発明の概念は、患者に挿入されるカテーテルシースと、該カテーテルシースに接続されているカテーテルハブと、を有するカテーテルを備えたセンサアセンブリに関する。アダプタはカテーテルハブに接続されている。アダプタは第１及び第２ポートを備えている。第１流路線はアダプタの第１ポートとポンプとの間で延びている。センサは第１流路線上に配置されている。第２流路線はアダプタの第２ポートからキャリブレーション流体を保有するための容器まで延びている。キャリブレーション流体は、センサをキャリブレーションする際に使用されるキャリブラント（calibrant）を含んでいる。センサアセンブリのアダプタは、第１及び第２通路を別々に形成している。第１通路は第１ポートからカテーテルシースの内部領域まで延びている。第２通路は第２ポートからカテーテルハブの内側領域まで延びている。
【０００９】
本発明の他の概念は、患者に挿入するためのカテーテルシースを有するカテーテルを備えているセンサアセンブリに関する。アセンブリは、カテーテルシースの内部領域内で終結している第１流体通路を形成している第１構造体と、カテーテルシースの内部領域内で終結しており、第１流体通路とは別の第２流体通路を形成している第２構造体と、を備えている。センサは第１流体通路と流体連通して配置されており、キャリブレーション流体源は第２流体通路と流体連通している。アセンブリは、更に、第１流体通路と流体連通しているポンプを備えている。
【００１０】
本発明の更なる概念は、上記センサアセンブリを作動させる方法に関する。該方法において、カテーテルシースが患者に挿入される。また、この方法では、第２流体通路を介してキャリブレーション流体がキャリブレーション流体源からカテーテルシースの内部領域まで運搬される。更に、この方法において、キャリブレーション流体をカテーテルシースの内部領域から第１流体通路にポンプで送り、キャリブレーション流体を運搬してセンサを通過させることによってセンサをキャリブレーションする。センサをキャリブレーションした後で、流体試料が患者から引かれる。これは、キャリブレーション流体をカテーテルシースの内部領域まで運搬することを終了させ、流体試料をカテーテルシースの内部領域から第１流路線を介してセンサまでポンプで運ぶことによって行われる。
【００１１】
本発明の更なる概念は、カテーテルハブに接続されているカテーテルシースを備えているカテーテルとともに使用されるアダプタに関する。カテーテルシースは患者に挿入するために使用される。アダプタは、医療用チューブに接続される第１及び第２ポートを形成しているアダプタ本体を備えている。また、アダプタは、アダプタ本体をハブに固定するために使用される連結部材を備えている。更に、アダプタは、第１ポートからアダプタ本体に延びている導管を備えている。導管は、アダプタ本体から外方に突出している端部を備えている。端部は、アダプタ本体がカテーテルハブに接続されるとき、カテーテルシースの内部領域内に嵌るような形状を有する構成をしている。更に、アダプタは、第２ポートからアダプタ本体を介してカテーテルシースまで延びており、導管とは別の通路を形成している構造体を備えている。
【００１２】
本発明を特徴付けるその他の各種特徴は請求項によって明示される。本発明とその効果、及び本発明の使用によって達成される目的を理解し易くするために、本願の好適な特徴を明示している図面及び以下の説明を参照されたい。
【００１３】
（発明を実施するための最良の形態）
添付の図面は本願の幾つかの特徴を示し、以下の説明と合わせて本発明の原理が示される。
【００１４】
添付の図面に例示されている本願の特徴を詳細に説明する。図面に示されている同一部材或いは類似部材には同一の参照符号を付けることにする。
【００１５】
本発明の特徴は、患者のバイオアナライトのオンライン監視／測定を提供する装置及び方法に関する。本発明の特徴の１つは患者の乳酸塩濃度のオンライン測定を提供する装置及び方法に関する。
【００１６】
乳酸塩は、“窮迫”状態にある患者の体の全組織および臓器が発生させる小さい分子である。患者の体内において酸素の需要量が供給量を超える場合は常に、灌流の状態が起こり、乳酸塩が発生する。例えば、患者が出血している場合、心臓が機能不全の場合、肢を失う危険にある場合、呼吸するのに十分な酸素が得られない場合、乳酸塩が発生する。したがって、生命および肢の危機にある多くの臨床状態において、患者に適当に酸素を供給しているにもかかわらず、高い血液乳酸塩レベルが発生する。これは、酸素の供給及び代謝の需要の問題である。
【００１７】
細胞レベルで、乳酸塩は、生命維持に必要なアデノシン三リン酸塩の細胞エネルギーの蓄積量に反比例し、不適当な灌流あるいは細胞損傷から６秒以内に発生する。従って、これは、組織レベルでは細胞の生存能力及び全身レベルでは患者の生存能力の理想的な生化学監視である。
【００１８】
臨床的に、高くて上昇する血液乳酸塩値が極めて重要であることは知られている。外傷専門医および臨床的な証拠によって、外傷箇所における乳酸塩を簡潔に、安価で、連続的に監視することで生命を救済できるという仮説が支持されている。この生命の救済は、治療及び治療の優先順位付けの指示に役立つ救命情報を適宜に提供することによって行われる。例えば、４ｍＭの血液乳酸塩レベルを有する救急処置室の患者の場合、２４時間内に死亡する確率は９２％である。このレベルが６ｍＭである場合、その死亡率は９８％に上昇する。動物実験において、血液乳酸塩レベルは、出血の数分以内に上昇し始め、逆に、適切な蘇生法で急速に降下し始める。多変量分析において、血液乳酸塩は、（血圧、心摶度数、尿排泄量、塩基欠乏、血液ガスおよびスワン・ガンツデータ（Swan-Ganz data）より優れている）ショックの度合いの標識としては最も優れている。血液乳酸塩は出血量に比例する。血液乳酸塩レベルは外傷患者が生存する可能性と相関関係がある。患者の増大する乳酸塩レベルを制御することができない治療は改良を行うか、追加の診断を早急に行う必要がある。
【００１９】
図１は、患者の体内の乳酸塩等のバイオアナライトのオンライン監視／測定を提供するセンサアセンブリ２０を概略的に示している。センサアセンブリ２０はカテーテル２２（例えば、ペリフェラルカテーテル（peripheral catheter））を備えている。該カテーテル２２は、カテーテルハブ２６（即ち、ルアーフィッティング（luer fitting））に接続されているカテーテルシース２４を備えている。センサアセンブリ２０は、カテーテルハブ２６に接続されているアダプタ２８と、センサ３０と、キャリブレーション流体源３２と、ポンプ３４（例えば、注射器ドライバによって駆動される注射器）と、廃棄物容器３６（例えば、廃棄物用の袋）とを備えている。第１流路線３８はアダプタ２８とポンプ３４とを接続する。センサ３０は第１流路線３８に沿って配置されている。第２流路線４０は、アダプタ２８とキャリブレーション流体源３２とを接続している。第３流路線４２は、第１流路線３８と廃棄物容器３６との間で延びている。コントローラ１４４（例えば、マイクロコントローラ、機械的コントローラ、ソフトウェア駆動コントローラ、ハードウェア駆動コントローラ、ファームウェア（firmware）駆動コントローラ等）は、センサ３０及びポンプ３４の両者間でインターフェースとなっていることが好ましい。
【００２０】
第１流路線３８によって、アダプタ２８とポンプ３４とが流体連通する。第１流路線３８は、アダプタ２８からセンサ３０を介して流体を運搬する機能を有する。第１逆止め弁４４は、センサ３０とポンプ３４との間で、第１流路線３８上に配置されている。第１逆止め弁４４によって、流体はアダプタ２８からポンプ３４に向かう方向に第１流路線３８内を流れることができる一方で、ポンプ３４からアダプタ２８に向かう方向に第１流路線３８内を流れることができない。第３流路線４２は、第１逆止め弁４４とポンプ３４との間において、第１流路線３８から分岐する。第２逆止め弁４６は、第３流路線４２上に配置されている。第２逆止め弁４６によって、流体は、廃棄物容器３６に向かう方向に第３流路線４２内を流れることができる一方で、廃棄物容器３６から離れる方向に第３流路線４２内を流れることができない。
【００２１】
第２流路線４０は、キャリブレーション流体源３２からアダプタ２８までキャリブレーション流体を運搬する機能を有する。ピンチ弁４８等の弁構造体は、第２流路線４０を選択的に開いたり閉じたりするために使用されている。第２流路線４０が開いているとき、キャリブレーション流体は第２流路線４０内を通りアダプタ２８に流れる。第２流路線４０が閉じているとき、キャリブレーション流体のアダプタ２８への流動は停止する。
【００２２】
センサアセンブリ２０のアダプタ２８及びカテーテル２２は、協働して第１及び第２流路線３８、４０を流体交換領域５５にそれぞれ接続する２つの別個の通路を形成していることが好ましい。好ましくは、流体交換領域５５は、カテーテルシース２４の先端５７に隣接する内部領域５０内にある。図１に示されるように、アダプタ２８は第１通路５４を形成している。該第１通路５４は、第１流路線３８からカテーテルハブ２６を通り、カテーテルシース２４の内部領域５０まで延びている。第１通路５４は、流体交換領域５５にてシース２４の内部領域５０内で終結している。第１通路５４は、カテーテルシース２４の先端５７から長さＬだけ離れた終結箇所５９（即ち、第１通路５４を形成している導管の先端箇所）を有している。ある１実施例において、長さＬは１センチメートルを超えない長さである。他の実施例においては、長さＬは、５ミリメートルを越えない長さである。更なる他の実施例においては、長さＬは、２ミリメートルを超えない長さである。更なる他の実施例においては、長さＬは、１ミリメートルを越えない長さである。
【００２３】
図１を参照すると、アダプタ２８及びカテーテル２２は協働して第２通路５６を形成している。該第２通路５６は、第２流路線４０から流体交換領域５５まで延びている。第２通路５６は、アダプタ２８を通過するように形成されている第１部分６１と、カテーテルハブ２６を通過するように形成されている第２部分６３と、カテーテルシース２４を通過するように形成されている第３部分６５と、を備えている。第１部分６１と第２部分６３と第３部分６５とは互いに流体連通している。例えば、第１部分６１は、第２流路線４０からアダプタ２８を通り、第２部分まで延びている。第２部分は、第１部分６１からカテーテルハブ２６を通り、第３部分６５まで延びている。第３部分６５は、第２部分６３からカテーテルシース２４を通り、流体交換領域５５まで延びている。好ましくは、第２通路５６の第２及び第３部分６３、６５は、第１通路５４を同心で包囲する。
【００２４】
図２は、センサアセンブリ２０との使用に適しているアダプタ２８’の各種部品の分解図である。全体的に、アダプタ２８’は、挿入部５８と、接続部材即ちカラー６０と、流体マニホールド６２と、２重チューブ収容体６４と、ドローチューブ即ち導管６６と、導管６６に接続されているチューブステップダウンコネクタ６８と、を備えている。
【００２５】
アダプタ２８’の挿入部２８は、概ね円筒状であり、第１端部７０を備えている。該第１端部７０は第２端部の反対側に位置している。径方向ショルダ７４は、第１端部７０と第２端部７２との間において、挿入部５８から外方に突出している。第１端部７０の近傍にて、挿入部５８は、円錐台形状部７６を備えている。該円錐台形状部は、挿入部５８の第１端部７０において小径を有し、径方向ショルダ７４に隣接する箇所にて大径を有する。円錐台形状部７６は外側テーパを有している。該外側テーパは、カテーテルハブ２６の内側領域７７の対応するテーパ７７と相補性を有する。それにより、円錐台形状部７６は、カテーテルハブ２６内に収容されるような大きさ及び形状となる。
【００２６】
挿入部５８は、第１端部７０と第２端部７２との間で挿入部５８を貫通する軸方向ボア７８を形成している。軸方向ボア７８は、挿入部５８の第２端部７２に隣接する大径部７９と、挿入部５８の第１端部７０を貫通する小径部８０と、を有している。テーパ状移行領域８２は、大径部７９と小径部８０との間に形成されている。
【００２７】
アダプタ２８’のカラー６０は、概ね円筒形状であることが好ましく、カテーテルハブ２６を収容する大きさの概ね円筒形状の内部チャンバ８４を形成する。カラー６０は、内部チャンバ８４内に位置している複数の雌ねじを形成していることが好ましい。雌ねじは、カラー６０がカテーテルハブ２６の外表面に形成されている対応する雄ねじと螺合するように形成されていることが好ましい。カラー６０は、更に、挿入部５８の第２端部７２を収容する大きさの中央開口８８を形成している径方向端部壁８６を備えている。
【００２８】
アダプタ２８’の流体マニホールド６２は、主要部９０と、該主要部９０から軸方向外方に突出している延長部９２と、を備えている。延長部９２は概ね円筒形状であり、内部軸方向開口９４を備えている。該内部軸方向開口９４は、挿入部５８の第２端部７２を収容する大きさである。延長部９２の反対側の端部にて、主要部９０は凹部９６を形成する。主要本体９０は、更に、軸方向に延びて凹部９６に突入している円周ショルダ９８を備えている。
【００２９】
アダプタ２８’の２重チューブ収容体６４は、第１ポート１００及び第２ポート１０２を形成している。第１ポート１００は、導管６６に接続されているステップダウンコネクタ６８を収容する大きさである。ステップダウンコネクタ６８は第１流路線３８の端部を収容する大きさである。第２ポート１０２は、第２流路線４０の端部を収容する大きさである。２重チューブ収容体６４は、流体マニホールド６２の凹部９６内に嵌合するような大きさの小径部１０４を備えている。
【００３０】
アダプタ２８’が組み立てた状態で図３及び図４に示されている。図３に示されるように、挿入部５８の第２端部７２は流体マニホールド６２の延長部９２内に挿入されている。また、２重チューブ収容体６４の小径部１０４は、流体マニホールド６２の凹部９６内に挿入されている。挿入部５８と流体マニホールド６２と２重チューブ収容体６４とは、好ましくは、互いに結合してアダプタ主要ア本体を形成する。
【００３１】
図４を参照すると、カラー６０は、挿入部５８の径方向ショルダ７４と流体マニホールド６２の延長部９２との間で回転可能に取り付けられている。また、ステップダウンコネクタ６８は、２重チューブ収容体６４の第１ポート１００内に取り付けられている。第１流路線３８はステップダウンコネクタ６８内に圧入されている。同様に、第２流路線４０は第２ポート１０２内に圧入されている。
【００３２】
図４を参照すると、導管６６は、ステップダウンコネクタ６８から２重チューブ収容体６４によって形成されている開口１０６を通り挿入部５８まで軸方向に延びている。挿入部５８内において、導管６６は、軸方向ボア７８内を軸方向に延びている。導管の端部１０８は、挿入部５８の第１端部７０から軸方向外方に突出している。
【００３３】
導管６６は、挿入部５８の小径部８０を通過して、挿入部５８から出る。ある実施例において、小径部８０は０．７６２ミリメートルの直径を有し、導管６６は０．４０６４ミリメートルの外径を有している。このような直径のバラツキによって、導管６６が小径部８０に比較的緩く嵌入される。導管６６が小径部８０に比較的に緩く嵌入されるので、流体が軸方向ボア７８及び小径部８０を通過して挿入部５８を出ることができる。軸方向ボア７８を出た流体は、小径部８０を通過する際、円周方向に／同心で導管６６を包囲する。
【００３４】
図４を参照すると、アダプタ２８’は、第２流路線４０から軸方向に延びて２重チューブ収容体６４によって形成されている開口１１０を通る流体通路を形成している。該通路は、流体マニホールド６２と２重チューブ収容体６４との間に形成されている径方向通路部１１２に沿って延びている。２重チューブ収容体６４の小径部１０４は、径方向通路部１１２の軸方向空間Ｓが維持されるように、流体マニホールド６２の円周ショルダ９８に当接している。径方向通路部１１２から、流体通路は、挿入部５８の軸方向ボア７８に沿って軸方向に延びている。
【００３５】
アダプタ２８がカテーテルハブ２６に接続されると、挿入部５８はカテーテルハブ２６内に嵌められ、カラー６０はカテーテルハブ２６の雄ねじと螺合する。この形状において、挿入部５８の第１端部７０はカテーテルハブ２６の内部キャビティ７７に突入し、導管６６の端部１０８は、カテーテルシース２４の内部に突入即ち延びている。導管６６の先端は、カテーテルシース２４の先端５７に隣接する流体交換領域５５’に位置していることが好ましい。アダプタ２８の軸方向ボア７８とカテーテルハブ２６の内部キャビティ７７とは軸方向ボア７８の小径部８０を介して流体連通している（即ち、軸方向ボア７８内の流体は導管６６と挿入部５８の小径部８０を形成している領域との間を流れることによってカテーテルハブ２６に進入することができる）。ハブ２６の内部キャビティ７７とカテーテルシース２４の内部とは流体連通している。例えば、ハブは端部開口８１を形成している。該端部開口８１は、流体がハブ２６の内部キャビティ７７と環状通路７９との間を自由に流れることができるように、導管６６よりも十分大きくなっている。該環状通路７９はシース２４内の導管６６を包囲している。環状通路７９は導管６６とカテーテルシース２４との間に形成されており、ハブ２６の内部キャビティ７７から流体を流体交換領域５５’に運搬するように形成されている。
【００３６】
図５及び図６を参照すると、センサアセンブリ２０との使用に適しているセンサ３０’が示されている。センサ３０’は上部片１１４を有しているハウジング１１３を備えている。該上部片１１４は、締め付け具（例えばねじ）等の従来の技術によって下部片１１６に固定されている。基板１１８は、上部片１１４と下部片１１６との間に配置されている。基板１１８は、基準電極１２０と、動作電極１２２と、カウンタ電極１２４と、を備えている。これらの電極は、導電性トレース１２８によってコネクタ１２６に結合している。コネクタ１２６は、センサアセンブリ２０のコントローラ１４４に接続されていることが好ましい。接着層１３０は、回路板１１８と上部片１１４との間に配置されている。接着層１３０は、電極１２０、１２２、１２４を渡るように延びているスロット１３２を形成している。これにより、スロット１３２は、センサ３０’のハウジング１１３内にて検査チャンバ１３４を形成するように機能する。
【００３７】
第１流路線３８を通過する流体は、Ｄの方向に流れてセンサハウジング１１３を通る。センサハウジングを通過する流路の少なくとも一部は弾性部材（例えばウレタン）１３６によって形成されている。該弾性部材は上部片１１４に圧入されている。弾性部材１３６の端部には、ノッチ１３８が形成されている。該ノッチは、センサハウジング１１３内にて横断（即ち、上）方向に延びる流路を提供する。例えば、図６に示されるように、第１流路線３８内の流れは第１ポート１４０を介してセンサハウジングに入り、一方のノッチ１３８に沿って下方に流れて検査チャンバ１３４に流れ、次いで、検査チャンバ１３４に沿って流れて電極１２０、１２２、１２４を渡り他方のノッチ１３８に沿って上方に流れて、第２ポート１４２を介してセンサハウジングを出る。
【００３８】
センサ３０’は、バイオアナライトを検出即ち測定するワイヤード酵素センサ（wired enzyme sensor）であることが好ましい。図示されているワイヤード酵素センサは米国特許第５２６４１０５号、５３５６７８６号、５２６２０３５号、５３２０７２５号に記載されている。
【００３９】
図５に戻って説明する。基準電極１２０、動作電極１２２、及びカウンタ電極１２４は、基板１１８上でそれぞれ独立した導電性線路即ちトレースである。センサ３０’が図６に示されるように組み立てられると、基準電極１２０、動作電極１２２、及びカウンタ電極１２４の少なくとも一部は、センサ３０’の検査チャンバ１３４に沿って配置されている。
【００４０】
動作電極１２２は、乳酸塩或いはグルコース等のアナライトが電気酸化或いは電気還元される電極である。動作電極１２２とカウンタ電極１２４との間で電流が流れる。基準電極１２４に対する動作電極１２２の電位が監視される。基準電極１２０には電流が実質的に流れないので、その電位は一定であり、回路を開いたときの値に等しい。この装置は３電極装置と呼ばれている。
【００４１】
電流が小さいとき、２電極装置が使用できる。即ち、カウンタ電極１２４を動作電極としても使用でき、基準電極１２０がカウンタ電極として動作する。電流が小さいので、基準電極１２０を流れる低電流は基準電極１２０に電位を発生させない。
【００４２】
基準電極１２０、動作電極１２２、及びカウンタ電極１２４は、検査チャンバ１３４内に配置されている。チャンバ１３４は、試料がチャンバ１３４内に提供されるとき、基準電極１２０、動作電極１２２、及びカウンタ電極１２４に流体接触するように、形成されている。これによって、電流が電極１２０、１２２、１２４間を流れてアナライトの電解（電気酸化或いは電気還元）を起こす。
【００４３】
動作電極／カウンタ電極１２２、１２４は導電性素材で形成できる。導電性素材の例としては、炭素、金、白金、グラファイト、パラジウム、酸化スズがある。動作電極１２２は検出層で被覆されている検査表面を有していることが好ましい。検出層は、好ましくは、レドックス化合物即ち媒介物を含んでいる。ここで使用されるレドックス化合物とは、酸化及び還元が可能な化合物を意味する。レドックス化合物の例としては、有機配位子を備えた遷移金属錯体が含まれる。好適なレドックス化合物／媒介物は、２，２’−ビピリジン（2,2'-bipyridine）等のヘテロ環を含む窒素を有する１以上の配位子を備えたオスミウム遷移金属錯体である。検出層は、更に、レドックス酵素を含むことができる。レドックス酵素とは、アナライトの酸化或いは還元の触媒となる酵素である。例えば、アナライトがグルコースの場合、ブドウ糖酸化酵素或いはグルコースデヒドロゲナーゼ（glucose dehydrogenase）が使用できる。また、アナライトが乳酸塩の場合、ラクタートオキシダーゼ（lactate oxidase）或いは乳酸脱水素酵素がこの役割を担う。記載されている装置において、これらの酵素は、アナライトと電極との間においてレドックス化合物で電子を移動させることによって、アナライトの電解の際に触媒として機能する。
【００４４】
基準電極１２０は、動作電極／カウンタ電極１２２、１２４と似たような方法で構成できる。基準電極１２０に適する素材としては、非導電性ベース素材に印刷されたＡｇ／ＡｇＣｌ或いはシルバーメタルベース（silver metal base）上の塩化銀である。
【００４５】
電気化学センサ３０’を使用する際、予め設定された電位を基準電極１２０及び動作電極１２２に加える。電位が加えられて、所望のアナライトを含有する流体試料が検査チャンバ１３４内にあるとき、電流が動作電極１２２、カウンタ電極１２４、及び基準電極１２０の間で流れる。電流は流体試料内のアナライトの電解の結果である。この電気化学反応は、レドックス化合物及び任意のレドックス酵素を介して起こる。所定の電位にて発生した電流を測定することによって、検査試料中の所定のアナライトの濃度を決定することができる。
【００４６】
クーロメトリー、ポテンシオメトリー、アンペロメトリー、ボルタンメトリーの各種技術及びその他の電気化学技術によって電流測定値が得られることは当業者には理解できよう。
【００４７】
典型的な非クーロメトリー技術によって得られた測定値は、実質的に温度に依存する。その結果、温度プローブによって得られた温度データを使用して、この技術における信頼性に富んだアナライトデータが得られる。本発明のある実施例において、温度プローブは、基板１１８上の線路として形成されている。若しくは、温度プローブは検査チャンバ１３４内の任意の場所、検査チャンバ１３４の外側、若しくは流路３８に沿った場所に置かれている。温度プローブはコントロールユニット１４４とインターフェース接続されていることが好ましい。
【００４８】
図１に戻って説明する。センサアセンブリ２０のカテーテル２２は従来のペリフェラルカテーテルであることが好ましい。無論、その他の種類のカテーテルを利用して患者から検査流体を除去してもよい。センサアセンブリ２０の第１流路線３６、第２流路線３８、及び第３流路線４０は、従来の医療用チューブで形成されることが好ましい。
【００４９】
１例として、センサアセンブリ２０のキャリブレーション流体源３２は、第２流路線３８を介して重力によってキャリブレーション流体をアダプタ２８に供給する従来の静脈（IV）の袋である。無論、注射器型ポンプ、空気ポンプ、ぜん動性ポンプ等のその他の装置を使用してもよい。好ましいキャリブレーション流体は、ラクタートセンサ（lactate sensor）用の乳酸塩、グルコースセンサ（glucose sensor）用のグルコース等の所定濃度のキャリブラントを含んでいる。キャリブレーション流体は、キャリブラント以外にも、各種他の成分を含んでいてもよい。例えば、クエン酸ナトリウム等の抗凝固薬を使用してもよい。好ましいキャリブレーション流体は、乳酸塩、食塩、及びクエン酸ナトリウムの溶液から成る。無論、ラクタートセンサが装置に使用される場合は、キャリブラントとしては乳酸塩のみが使用される。装置に使用できるキャリブラントとしては、他に、グルコース、カリウム、カルシウム、及びリンガーズラクタート（ringers lactate）がある。
【００５０】
センサアセンブリ２０を始動させる際、患者が準備を行い、カテーテル２２を適当な箇所（例えば、患者の下腕）に挿入する。次いで、キャリブレーション流体源３２及び廃棄物容器３６を適当な場所に配置する。例えば、キャリブレーション流体源３２が静脈（IV）袋から成る場合、該袋は、患者への注入が正確に行われるために、カテーテルの挿入箇所よりも十分に高い位置で吊される。また、廃棄物容器３６が廃棄物袋から成る場合、この袋は、カテーテル挿入箇所よりも低い位置にて吊されることが好ましい。装置の各種部品が組み立てられると、装置は空気を抜かれて、アダプタ２８がカテーテル２２のハブ２６（即ち、ルアーフィッティング）に取り付けられる。
【００５１】
上記の如く、センサアセンブリ２０が組み立てられると、第２流路線４０のピンチ弁４８が開いて、キャリブラントが患者に注入され始める。例えば、図７に示されるように、キャリブレーション流体はキャリブレーション流体源３２からアダプタ２８に流れる。アダプタ２８から、キャリブレーション流体は第２通路５６を通り、カテーテルシース２４内に形成されている流体交換領域５５に流れ込む。流体交換領域５５から、キャリブレーション流体が患者に注入される。
【００５２】
キャリブレーション流体が患者に流れた後、キャリブレーション段階に入る。該段階では、ポンプ３４（例えば、従来の注射器ドライバによって引かれる注射器）が低圧力勾配を起こし、カテーテルシース２４の流体交換領域５５内のキャリブレーション流体が（図８に示されるように）第１通路５４内に引き込まれる。第１通路５４から、キャリブレーション流体がセンサ３０に向かって第１流路線３８内を流れる。好ましくは、患者に向かって流れるキャリブレーション流体の流量は、ポンプ３４が引き抜く量の少なくとも常に２倍の比となるように調整される。例えば、ある実施例においては、センサ３０に向かって第１流路線３８を流れる流量は毎分約５０マイクロリットルであり、アダプタ２８に向かって第２流路線４０を流れるキャリブレーション流体の流量は、毎分約１００マイクロリットルである。その結果、キャリブレーション流体は、第２通路５６から流体交換領域５５に流れ込み、そのときの流量は、キャリブレーション流体が流体交換領域５５から引かれて第１通路５４を通るときの流量の２倍である。ポンプ３４が流体を自身に向けて引く際、第１逆止め弁４４は開いて流体は第１流路線３８を通りポンプ３４に向かって流れることができ、その一方で、第２逆止め弁４６は閉じてポンプ３４への流動を防止する。
【００５３】
キャリブレーション段階において、キャリブレーション流体は、キャリブレーション流体源３２から第２流路線４０を通り第２通路に流れ込む。第２通路５６はキャリブレーション流体を流体交換領域５５に運搬する。ポンプ３４が第１流路線３８で流体を引くとき、キャリブレーション流体は、第２通路５６の第３部６５（即ち、第１通路５４と同心なシース）から第１通路５４に対する同心路に向かい第１通路５４の開口端内に流れ込む。このように同心に形成した構成と、第２流線路４０によって提供される２倍の流量との組み合わせによって、ポンプ３４によってキャリブレーション流体のみが導管６６に引き込まれて第１流路線３８に流れ込む動作が促進される。余分なキャリブレーション流体はカテーテルシース２４から流出して患者の体内に流れ込む。それによって、血液が流体交換領域５５に進入することを防ぐ。
【００５４】
上記の流体状況が維持されながら、センサ３０はキャリブレーションされる。そして、血液のタンパク質が付着したり或いはクロットによって遮断されることがない。乳酸塩の分析を望む場合、（図９に示されるように）第２流路線４０を閉じるためにピンチ弁４８が使用される。第２流路線４０を閉じることによって、キャリブレーション流体のアダプタ２８への流れが止まる。キャリブレーション流体のアダプタ２８への流れが止まると、ポンプ３４は、流体交換領域５５から残存するキャリブレーション流体を直ちに取り除き、流体試料（例えば、血液）が患者からカテーテルシース２４に流れる。カテーテルシース２４から、血液は第１通路５４を通り第１流路線３８に流れ込む。第１流路線３８は血液をセンサ３０まで運ぶ。流体試料とキャリブレーション流体との混合物を含有している混合試料がセンサ３０を通過した後、実質的にキャリブラントを含んでない流体試料は、センサ３０に引き込まれる。実質的にキャリブラントが含まれていない流体試料がセンサ３０に引き込まれると、測定値（例えば乳酸塩の測定値）がセンサ３０によって得られる。
【００５５】
容積の小さい注射器等のポンプ（例えば約３立方センチメートル）によって、第１流路線３８を通過する流体の流量の制御を向上することができる。この注射器は、センサのライフサイクルの約１０時間のうち、約１時間の引き込み動作ができるので、センサの寿命が到来するまで、注射器は１０回のパージが可能になる。この注射器のパージは、ポンプ３４（例えば、注射器ドライバによって駆動される注射器）に命令して（図１０に示されるように）所定の移動速度で方向を逆にすることによって、実行できる。ポンプの動作方向を逆にすることによって、第１流路線３８内の流体は通常の流動方向に逆らって押し戻され、第１逆止め弁４４が閉じる。同時に、第１流路線３８内の逆流によって、第３流路線４２に沿って配置されている第２逆止め弁４６が開く。同時に、流体は第３流路線４２を通り廃棄物容器３６（例えば廃棄物袋）に流れる。このとき、第２流路線４０は好ましくは開いて、キャリブレーション流体がカテーテル２２を通過して凝固を防ぐ。廃棄物排出段階が終了すると、装置は、新しい検査試料が引かれるまでの図８のキャリブレーション段階に戻る。
【００５６】
若しくは、３０ｃｃ乃至６０ｃｃの範囲にある容積の大きな注射器の使用については、その使用によって装置に対して損傷を与えるような流動が起きなければ、可能である。注射器の全容積と所定のセンサのライフサイクルに合わせた予想される廃棄物の最大体積とを等しくして、逆止め弁４４、４６及び廃棄物容器３６を不必要にすることもできる。
【００５７】
ある例では、コントロールユニット１４４をプログラムで操作してセンサ構成体２０が所定の時間間隔で流体試料を採取するようにしてもよい。例えば、１時間毎、１５分毎、５分毎に試料を採取することができる。試料の採取の合間、センサ３０は、キャリブレーション流体に浸されていることが好ましい。
【００５８】
センサ構成体２０は、使い捨ての生体外ラクタートモニタ（lactate monitor）としての使用に特に適している。ラクタートモニタとして使用される場合、センサ構成体２０は、コントローラ１４４を介して、１時間毎、１５分毎、５分毎等の所定の時間間隔で乳酸塩の測定値を自動的に読みとることができる。乳酸塩の瞬時の測定値をディスプレイユニットに表示することができる。更に、乳酸塩濃度の増加及び減少並びに乳酸塩濃度の変化の割合等の傾向をコントローラ１４４に関連するメモリに記憶できる。このような情報は、乳酸塩値の記録、或いはある日における特定の患者の平均的な乳酸塩の測定値等のデータとして医師に提供できる情報である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の原理に従って構成された実施例におけるセンサアセンブリの概略図。
【図２】 図１のセンサアセンブリとの使用に適したアダプタの分解図
【図３】 組み立てられた図２のアダプタの斜視図
【図４】 図３のアダプタの長手方向の断面図
【図５】 図１のセンサアセンブリとの使用に適したセンサモジュールの分解図
【図６】 図５のセンサハウジングの流体通路に沿った該センサハウジングの断面図
【図７】 図１のセンサアセンブリが立ち上がり段階にあるときの概略図
【図８】 図１のセンサアセンブリがキャリブレーション段階にあるときの概略図
【図９】 図１のセンサアセンブリが検査段階にあるときの概略図
【図１０】 図１のセンサアセンブリが廃棄物排出段階にあるときの概略図

Claims (25)

1. 患者に挿入するために使用されるカテーテルシース（２４）を備えているカテーテル（２２）と、前記カテーテルシース（２４）に接続されているカテーテルハブ（２６）と、前記カテーテルハブ（２６）に接続され、第１ポート（１００）及び第２ポート（１０２）を備えているアダプタ（２８、２８’）と、第１流体通路（５４）と流体連通して配置されているセンサ（３０、３０’）と、第２流体通路（５６）と流体連通しているキャリブレーション流体源（３２）と、前記第１流体通路（５４）と流体連通しているポンプ（３４）と、から成り、前記キャリブレーション流体源（３２）は、前記第２流体通路（５６）を介して前記カテーテルシース（２４）の内部領域（５０）に運搬されるキャリブレーション流体を含んでおり、前記キャリブレーション流体はキャリブラントを含んでおり、前記センサ（３０、３０’）をキャリブレーションする際に使用され、前記ポンプ（３４）は、前記カテーテルシース（２４）の前記内部領域（５０）から流体を前記センサ（３０、３０’）まで引くために使用される乳酸塩等のバイオアナライトを測定するセンサアセンブリ（２０）であって、
   （ａ） 前記第１流体通路（５４）は前記カテーテルシース（２４）内で延びており、前記カテーテルシース（２４）の先端（５７）に隣接する箇所にある前記カテーテルシース（２４）の前記内部領域（５０）内の流体交換領域（５５）にて終結しており、
   （ｂ） 前記第２流体通路（５６）は前記第１流体通路（５４）とは別の通路であり、前記カテーテルシース（２４）を通り前記流体交換領域（５５）まで延びている部分（６５）を備えており、前記流体交換領域（５５）は前記カテーテルシース（２４）の前記先端（５７）に隣接していることを特徴とするセンサアセンブリ。
2. 前記キャリブレーション流体源（３２）はキャリブレーション流体を保有するための容器（３２）であることを特徴とする請求項１に記載のセンサアセンブリ（２０）。
3. 前記第１流体通路（５４）は、前記アダプタ（２８、２８’）と前記ポンプ（３４）との間で延びており、前記アダプタ（２８、２８’）の前記第１ポート（１００）に接続され、前記カテーテルシース（２４）の前記内部領域（５０）と流体連通している第１流路線（３８）から成ることを特徴とする請求項１に記載のセンサアセンブリ（２０）。
4. 前記第２流体通路（５６）は、前記アダプタ（２８、２８’）と前記流体源（３２）との間で延びており、前記アダプタ（２８、２８’）の前記第２ポート（１０２）に接続され、前記カテーテルハブ（２６）の内側領域（７７）と流体連通している第２流路線（４０）から成ることを特徴とする請求項１に記載のセンサアセンブリ（２０）。
5. 前記第１流体通路（５４）と流体連通して配置されている前記センサ（３０、３０’）は、前記第１流路線（３８）上において前記アダプタ（２８、２８’）と前記ポンプ（３４）との間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のセンサアセンブリ（２０）。
6. 前記センサはラクタートセンサから成ることを特徴とする請求項１に記載のセンサアセンブリ（２０）。
7. 前記キャリブレーション流体源（３２）は静脈の袋から成ることを特徴とする請求項１に記載のセンサアセンブリ（２０）。
8. 前記ポンプ（３４）は注射器から成ることを特徴とする請求項１に記載のセンサアセンブリ（２０）。
9. 前記アダプタ（２８、２８’）は前記カテーテルハブ（２６）に嵌る挿入部（５８）を備えており、前記第１流体通路（５４）は、前記挿入部（５８）を通る導管（６６）によって形成され、前記導管（６６）は、前記挿入部（５８）から外方に延びて前記カテーテルシース（２４）内まで延びている端部（１０８）を有していることを特徴とする請求項１に記載のセンサアセンブリ（２０）。
10. 前記挿入部（５８）は円錐台形状部（７６）を備えており、前記円錐台形状部（７６）は小径部（８０）を有する第１端部（７０）と、大径部（７９）を有する第２端部と、を有し、前記導管（６６）の前記端部は前記第１端部（７０）から軸方向外方に突出していることを特徴とする請求項９に記載のセンサアセンブリ（２０）。
11. 前記アダプタ（２８、２８’）の前記挿入部（５８）は、前記第２流体通路（５６）の少なくとも一部を形成していることを特徴とする請求項９に記載のセンサアセンブリ（２０）。
12. 前記アダプタ（２８、２８’）の前記挿入部（５８）によって形成されている前記第２流体通路（５６）の前記一部は、前記第１流体通路（５４）を形成している前記導管（６６）を少なくとも一部包囲していることを特徴とする請求項１１に記載のセンサアセンブリ（２０）。
13. 前記アダプタ（２８、２８’）の前記挿入部（５８）によって形成されている前記第２流体通路（５６）の前記一部は前記第１流体通路（５４）を形成している前記導管（６６）を同心で包囲することを特徴とする請求項１１に記載のセンサアセンブリ（２０）。
14. 前記第１流体通路（５４）は、少なくとも一部が導管（６６）によって形成されており、前記導管（６６）は、前記カテーテルシース（２４）内に延びており、前記カテーテルシース（２４）の先端（５７）に隣接して終結していることを特徴とする請求項１に記載のセンサアセンブリ（２０）。
15. 前記導管（６６）は、前記カテーテルシース（２４）の前記先端（５７）から１センチメートル以下の場所にて終結していることを特徴とする請求項１４に記載のセンサアセンブリ（２０）。
16. 前記導管（６６）は、前記カテーテルシース（２４）の前記先端（５７）から１ミリメートル以下の場所にて終結していることを特徴とする請求項１４に記載のセンサアセンブリ（２０）。
17. 前記第１流体通路（５４）は、前記カテーテルシース（２４）内に挿入されている導管（６６）を備えており、前記導管（６６）は、前記第１流体通路（５４）を少なくとも一部形成しており、前記導管（６６）は、前記カテーテル（２２）の先端（５７）に隣接している場所にて、前記カテーテルシース（２４）内に配置されている端部（１０８）を有していることを特徴とする請求項１に記載のセンサアセンブリ（２０）。
18. 前記第２流体通路（５６）は、前記導管（６６）と前記カテーテルシース（２４）との間に少なくとも一部形成されていることを特徴とする請求項１７に記載のセンサアセンブリ（２０）。
19. 前記第２流体通路（５６）の少なくとも一部は、前記カテーテルシース（２４）内にて前記導管（６６）を円周方向に包囲していることを特徴とする請求項１７に記載のセンサアセンブリ（２０）。
20. 医療用チューブに接続される第１及び第２ポート（１００、１０２）を形成しているアダプタ本体（２８、２８’）と、前記アダプタ本体（２８、２８’）をカテーテルハブ（２６）に固定するための連結部材（６０）と、から成り、前記カテーテルハブ（２６）に接続されていて患者に挿入するために使用されるカテーテルシース（２４）を備えているカテーテル（２２）とともに使用されるアダプタ（２８、２８’）であって、
    （ａ） 前記アダプタ（２８、２８’）は、前記第１ポート（１００）から前記アダプタ本体（２８、２８’）内を通る導管（６６）を備え、前記導管（６６）は、前記アダプタ本体（２８、２８’）から外方に突出している端部（１０８）を備えており、前記端部（１０８）は、前記アダプタ本体（２８、２８’）が前記カテーテルハブ（２６）に接続されたとき、前記カテーテルシース（２４）の内部領域（５０）内に嵌るような形状を有する構成であり、
    （ｂ） 前記アダプタ本体（２８、２８’）は、前記第２ポート（１０２）から前記アダプタ本体（２８、２８’）内を通り、前記導管（６６）とは別の通路（１１２、７８）を形成する構造体を備え、前記通路は、前記アダプタ本体（２８、２８’）が前記カテーテルハブ（２６）に接続されたとき、前記第２ポート（１０２）と前記カテーテルハブ（２６）の内側領域（７７）とを流体連通させるような形状を有する構成であることを特徴とするアダプタ。
21. 前記アダプタ（２８、２８’）は、前記カテーテルハブ（２６）内に嵌るような形状を有する大きさである挿入部（５８）を備えており、前記導管（６６）の前記端部（１０８）は前記挿入部（５８）から外方に延びていることを特徴とする請求項２０のアダプタ（２８、２８’）。
22. 前記挿入部（５８）は、概ね円錐台形状部（７６）を備えており、前記円錐台形状部（７６）は、小径部（８０）を有する第１端部と大径部（７９）を有する第２端部とを有しており、前記導管（６６）の前記端部（１０８）は前記第１端部（７０）から軸方向外方に突出していることを特徴とする請求項２１に記載のアダプタ（２８、２８’）。
23. 前記アダプタ（２８、２８’）の前記挿入部（５８）は、前記通路の少なくとも一部を形成していることを特徴とする請求項２１に記載のアダプタ（２８、２８’）。
24. 前記アダプタ（２８、２８’）の前記挿入部（５８）によって形成されている前記通路の前記一部は、前記挿入部（５８）内にて前記導管（６６）を少なくとも一部包囲していることを特徴とする請求項２３に記載のアダプタ（２８、２８’）。
25. 前記アダプタ（２８、２８’）の前記挿入部（５８）によって形成されている前記通路の前記一部は、前記挿入部（５８）内にて前記導管（６６）を同心で包囲していることを特徴とする請求項２３に記載のアダプタ（２８、２８’）。

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