JPH0370491B2 - - Google Patents

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JPH0370491B2
JPH0370491B2 JP58225216A JP22521683A JPH0370491B2 JP H0370491 B2 JPH0370491 B2 JP H0370491B2 JP 58225216 A JP58225216 A JP 58225216A JP 22521683 A JP22521683 A JP 22521683A JP H0370491 B2 JPH0370491 B2 JP H0370491B2
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JP
Japan
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infusion
gas
blood
sensor
measurement chamber
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP58225216A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS60116332A (en
Inventor
Makoto Yano
Michihiro Nakamura
Kyoichiro Shibatani
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Nippon Koden Corp
Original Assignee
Nippon Koden Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Koden Corp filed Critical Nippon Koden Corp
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Publication of JPS60116332A publication Critical patent/JPS60116332A/en
Publication of JPH0370491B2 publication Critical patent/JPH0370491B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、血液中のガス濃度(又は分圧)を測
定ないし監視する装置に関するのである。更に詳
しく言えば、生体内監視用途において特別の有用
性を示す血管内に挿入可能な血液中の気体濃度測
定用装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a device for measuring or monitoring gas concentration (or partial pressure) in blood. More particularly, the present invention relates to an intravascularly insertable device for measuring gas concentration in blood, which has particular utility in in-vivo monitoring applications.

血液中の酸素、炭酸ガス等の気体成分の濃度を
知ることは生体の呼吸及び代謝機能の良否を知る
ために臨床検査においては極めて重要である。従
来、血液中の気体成分の濃度(又は分圧)を測定
する方法としては血液、特に動脈中の血液を抜き
取つて直接測定する方法が主として用いられる
が、この方法では経時的連続測定が不可能なこと
と患者に与えることが問題であつた。特に未熟
児、新生児の場合には頻繁な採血による侵襲が大
きいため実施に著しく困難を伴なつた。そのため
従来より血液中の気体成分の濃度を経時的連続測
定を行う方法として経皮的測定方法が主として用
いられている。この方法は例えば血液中の酸素濃
度の測定はポーラログラフイを応用した電極によ
り皮膚表面に拡散してくる血液中の酸素分圧を測
定したり、また酸素と接合したヘモグロビンの量
を皮膚を通して血液の吸光度の測定により求めら
れている。しかし、これらの方法は特定の物質に
対してのみ適用でき、他の物質に適用することは
不可能でありその装置も高価なものが多い。また
悲観血的測定方法のため測定精度も不充分であつ
た。このためICU、CCU等に収容されている重
症患者や手術中の患者あるいは未熟児や新生児の
輸液、麻酔、呼吸のコントロールに血液中の気体
成分の濃度をわずかな侵襲で精度良く連続的に測
定すことのできる血液中の気体濃度測定用装置の
開発が望まれていいる。
Knowing the concentration of gaseous components such as oxygen and carbon dioxide in the blood is extremely important in clinical tests in order to know the quality of the respiratory and metabolic functions of living organisms. Conventionally, the main method used to measure the concentration (or partial pressure) of gaseous components in blood is to draw blood, especially blood from arteries, and directly measure it, but this method does not allow for continuous measurement over time. The question was what was possible and what could be given to the patient. Particularly in the case of premature infants and newborns, the procedure is extremely invasive due to frequent blood sampling, making it extremely difficult to carry out. For this reason, transcutaneous measurement methods have conventionally been mainly used to continuously measure the concentration of gaseous components in blood over time. For example, this method measures the oxygen concentration in the blood by measuring the partial pressure of oxygen in the blood that diffuses to the skin surface using an electrode that applies polarography, or measures the amount of hemoglobin combined with oxygen in the blood through the skin. It is determined by measuring absorbance. However, these methods can only be applied to specific substances, and cannot be applied to other substances, and the equipment used therefor is often expensive. Furthermore, the measurement accuracy was insufficient due to the pessimistic measurement method. For this reason, the concentration of gaseous components in the blood can be accurately and continuously measured with minimal invasion to control the infusion, anesthesia, and breathing of critically ill patients in ICUs, CCUs, etc., patients undergoing surgery, premature infants, and newborns. It is desired to develop a device for measuring gas concentration in blood that can be used to measure gas concentrations in blood.

本発明者らは血液中の化学物質の濃度をモニタ
リングする装置として、既に血管内にカテーテル
を挿入し、そのカテーテル中にセンサーを留置し
て、常時輸液をカテーテル内に供給するとともに
測定時のカテーテル内に血液を吸引することによ
つて血液中の化学物質を測定する装置を特開昭55
−76639号に提案した。この装置によつて血液中
のK+、Na+、Cl-、Ca++等のイオン、グルコー
ス、尿素等の基質はそれぞれに対応するセンサー
を使用することにより非常にわずかな侵襲で血液
中の化学物質を連続的に測定することが可能であ
る。また、この装置ではセンサーは非測定時には
輸液と接触しているため輸液により常時較正を行
うことが可能でセンサーの零点や感度ドリフトが
あつても常に正しい値を得ることができるという
優れた効果を有しているが、この装置では血液中
のイオン等を測定することはできても血液中の気
体成分の測定を行うことは困難である。
As a device for monitoring the concentration of chemical substances in blood, the present inventors have already inserted a catheter into a blood vessel, placed a sensor in the catheter, and constantly supplied infusion fluid into the catheter. Unexamined Japanese Patent Publication 1983 (1983) developed a device for measuring chemical substances in blood by suctioning blood into the chamber.
-Suggested in No. 76639. With this device, ions such as K + , Na + , Cl - , Ca ++ and substrates such as glucose and urea in the blood can be detected in the blood with very little invasion by using corresponding sensors. It is possible to measure chemicals continuously. In addition, with this device, the sensor is in contact with the infusion when not measuring, so it is possible to constantly calibrate with the infusion, which has the excellent effect of always obtaining correct values even if there is a sensor zero point or sensitivity drift. However, although this device can measure ions, etc. in blood, it is difficult to measure gas components in blood.

本発明者らは上記装置で血液中の気体成分濃度
を測定するため鋭意検討した結果本発明に到達し
たものである。
The present inventors have arrived at the present invention as a result of intensive studies to measure the concentration of gaseous components in blood using the above device.

すなわち本発明は血管内に挿入されるカテーテ
ルに連結された測定室内に気体分圧センサーを装
着し、該測定室と金属箔と有機高分子膜のラミネ
ートによつて構成され、かつ大気圧によつて平形
し得る輸液溜めとを導管で連結して該測定室内に
一定濃度の気体成分を含有する輸液を供給すると
ともに、該測定室内の輸液を吸引する手段により
適宜血液をカテーテル及び測定室内に吸引して上
記気体分圧センサーの少くとも検出部が血液と接
触するよう構成したことを特徴とする血液中の気
体濃度測定用装置である。
That is, the present invention installs a gas partial pressure sensor in a measurement chamber connected to a catheter inserted into a blood vessel, and comprises a laminate of a metal foil and an organic polymer film with the measurement chamber. An infusion solution containing a certain concentration of gas components is supplied into the measurement chamber by connecting the transfusion reservoir, which can be flat, with a conduit, and blood is sucked into the catheter and the measurement chamber as appropriate by means of sucking the infusion solution in the measurement chamber. A device for measuring a gas concentration in blood is characterized in that at least a detection part of the gas partial pressure sensor is configured to come into contact with blood.

本発明の特徴の一つは一定濃度の気体成分を含
有する輸液を測定室内に供給して、輸液をセンサ
ー感応部と常時接触させることにある。かかる特
徴により血液中の気体濃度を連続的な測定が初め
て可能になつたのであり、かつカテーテルを血管
内に挿入したままでセンサーの較正が可能で、セ
ンサーに多少の零点や感度ドリフトがあつても常
に測定が可能なことである。本発明のもう一つの
特徴は血液を測定室に適宜吸引する手段を設けた
ことにある。かかる特徴により測定時にのみ測定
室内に血液を吸引させ、通常はセンサーは輸液と
しているので、センサーへの血栓の付着がなく安
定な測定が可能であることである。また測定時の
み血液が測定室内に吸引され、測定後血管内に戻
されるので血液の損失がないという利点を有して
いる。
One of the features of the present invention is that an infusion solution containing a gas component at a constant concentration is supplied into a measurement chamber so that the infusion solution is constantly in contact with the sensor sensitive part. These features made it possible for the first time to continuously measure gas concentrations in blood, and the sensor could be calibrated while the catheter was inserted into the blood vessel, eliminating the possibility of some zero point or sensitivity drift in the sensor. can always be measured. Another feature of the present invention is the provision of means for appropriately sucking blood into the measurement chamber. Due to this feature, blood is sucked into the measurement chamber only during measurement, and since the sensor is normally used as an infusion, stable measurement is possible without the attachment of blood clots to the sensor. Another advantage is that there is no loss of blood because blood is sucked into the measurement chamber only during measurement and returned to the blood vessel after measurement.

次に本発明装置の一実施例を図面にて説明す
る。第1図に示されているように本発明装置は血
管12内に挿入するカテーテル1と該カテーテル
1に連結された測定室3内に装着された気体成分
の濃度を測定するセンサー2と、一定濃度の気体
成分を含有する液体を収容した輸液溜め11と、
該輸液溜めと測定室3を連結する導管9及び該測
定室内に血液を吸引する吸引手段(第1図ではロ
ーラーポンプ22を使用している)で構成されて
いる。8はカテーテルにセンサー2を挿入するた
めの栓体、15は測定回路、10はドロツプチヤ
ンバー、16は皮膚である。
Next, one embodiment of the device of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the device of the present invention includes a catheter 1 inserted into a blood vessel 12, a sensor 2 installed in a measurement chamber 3 connected to the catheter 1, and a sensor 2 for measuring the concentration of a gas component. an infusion reservoir 11 containing a liquid containing a concentrated gas component;
It is comprised of a conduit 9 that connects the infusion reservoir and the measurement chamber 3, and a suction means (a roller pump 22 is used in FIG. 1) that sucks blood into the measurement chamber. 8 is a stopper for inserting the sensor 2 into the catheter, 15 is a measurement circuit, 10 is a drop chamber, and 16 is the skin.

本発明装置においてはモニタリングの間輸液の
ガス濃度を一定に保つことが重要である。このよ
うな方法としては予め一定のガス濃度の輸液を用
意しておき、その輸液を第1図で示す装置でカテ
ーテルへ供給する方法がある。この場合は輸液溜
め中のガスが測定あるいは保存中に容器を通して
外に逃げないことと、測定中に輸液溜めの液面が
下降して輸液溜めが減圧になつて輸液中のガス濃
度が変化しないように工夫する必要がある。この
ような方法としては(A)輸液溜めとしてその全部あ
るいは一部に気体不透過性で、かつ外圧により容
易に変形する袋状容器を用いる。(B)圧力により変
形しない金属やガラス容器を用いる。この場合に
は測定中に輸液に伴う容器内の減圧を積極的に防
止する必要がある。例えば第2図aに示すように
輸液溜め11に容器内の液面上部空間に開口する
排気管14と液面下に開口するガス供給管25を
取着し、該ガス供給管25に減菌フイルター13
を取り付ける方法、あるいは第2図bに示すよう
に輸液溜め11の液面下に開口するガス供給管1
7の一端を水を収容した密閉容器18の上部空間
に接続し該容器の水面下に減菌フイルター13を
介してガス管を連結し、さらに容器の上部に排気
管19を取り付ける方法により液溜め11に常時
一定濃度のガスを輸液減量分より過剰に供給し
て、余分なガスを排気管より排気して液溜め内に
収容した輸液のガス濃度を一定に保つ必要があ
る。
In the device of the present invention, it is important to keep the gas concentration of the infusion constant during monitoring. As such a method, there is a method in which an infusion solution with a certain gas concentration is prepared in advance and the infusion solution is supplied to a catheter using the device shown in FIG. In this case, the gas in the infusion reservoir will not escape through the container during measurement or storage, and the gas concentration in the infusion will not change due to the liquid level in the infusion reservoir falling during measurement and reducing the pressure in the infusion reservoir. It is necessary to devise such a method. In such a method, (A) a bag-like container is used as an infusion reservoir, which is partially or entirely gas-impermeable and which is easily deformed by external pressure. (B) Use metal or glass containers that do not deform under pressure. In this case, it is necessary to actively prevent pressure reduction inside the container due to the infusion during measurement. For example, as shown in FIG. 2a, an exhaust pipe 14 that opens into the space above the liquid level in the container and a gas supply pipe 25 that opens below the liquid level are attached to the infusion reservoir 11, and the gas supply pipe 25 is used for sterilization. Filter 13
or the gas supply pipe 1 that opens below the liquid level of the infusion reservoir 11 as shown in Figure 2b.
A liquid reservoir is created by connecting one end of 7 to the upper space of a sealed container 18 containing water, connecting a gas pipe below the water surface of the container via a sterilizing filter 13, and further attaching an exhaust pipe 19 to the upper part of the container. It is necessary to constantly supply gas at a constant concentration in excess of the amount reduced by the infusion to 11, and to exhaust the excess gas from the exhaust pipe to maintain the gas concentration of the infusion stored in the reservoir at a constant level.

(c)第3図に示すように輸液溜め11とカテーテ
ル1または測定室3を連結する導管9に中空繊維
状、平膜状あるいはチユーブ状のガスを透過する
膜を用いる。この場合例えばシリコン膜やテフロ
ン多孔膜20を匡体21内に収容して匡体内に膜
を介して輸液室とガス室を形成し、該ガス室に水
で飽和された一定濃度のガスを連続的に供給する
ガス分圧平衡装置32を用いることができる。第
3図aはガスの入口23、出口24及び輸液の入
口25、出口26を有する匡体21内にシリコン
チユーブ20を収容し、該中空繊維の両端を輸液
の入口、出口に液密に取着した例であり、第3図
bは両端を樹脂で接着固定し、かつ該接着剤に端
部を開口を有するシリコン製の中空繊維をガスの
入口23及び出口24を有する円筒状の匡体内に
収容し、該匡体の両端に輸液入口25及び出口2
6を有するキヤツプを取着した例である。本発明
の装置では輸液の量は非常に少なくてよいので、
小型のガス分圧平衡装置で外のガス分圧と等しい
ガス分圧を含む輸液を容易に得ることが出来る。
(c) As shown in FIG. 3, the conduit 9 connecting the infusion reservoir 11 and the catheter 1 or the measurement chamber 3 is a hollow fiber, flat membrane, or tube-shaped membrane that is permeable to gas. In this case, for example, a silicone membrane or a Teflon porous membrane 20 is housed in the casing 21 to form an infusion chamber and a gas chamber within the casing via the membrane, and a gas saturated with water at a constant concentration is continuously supplied to the gas chamber. A gas partial pressure equalization device 32 can be used. FIG. 3a shows a silicon tube 20 housed in a casing 21 having a gas inlet 23 and an outlet 24 and an infusion inlet 25 and an outlet 26, and both ends of the hollow fibers are connected to the infusion inlet and outlet in a fluid-tight manner. Fig. 3b shows an example in which both ends are adhesively fixed with a resin, and a silicon hollow fiber having an opening at the end is inserted into a cylindrical case having a gas inlet 23 and an outlet 24. and an infusion inlet 25 and an outlet 2 at both ends of the case.
This is an example in which a cap with 6 is attached. The device of the present invention requires only a very small amount of infusion;
A small-sized gas partial pressure balancing device can easily obtain an infusion containing a gas partial pressure equal to the outside gas partial pressure.

一定の濃度のガスを溶存する輸液を供給する上
記(A)、(B)、および(C)の方法のうち、(B)と(C)はいず
れも測定現場に標準ガスボンベを持ち込む必要が
あり、操作が煩雑となる。(A)の方法では定ガス輸
液の量が減少しても容器が大気圧によつて変形縮
小するので容器内のガス分圧は変化しない。その
ために測定現場に標準ガスボンベを持ち込む必要
がないのみならず、ガス補強装置やガス分圧平衡
装置を必要としないので、システムが単純化され
る。また操作も簡単である。(A)の方法に用いられ
る輸液溜め容器はます第1にガス透過性が十分小
さいことが必要である。この輸液溜め容器中には
工場で定ガス輸液が封入され、その後長期間の保
存中に輸液中のガス濃度が不変であることが必要
である。このような条件を満足するためには容器
としてガス不透過性の材料を用いることが必要で
ある。第2に輸液溜め容器は大気圧によつて変形
可能な程度の可撓性を有していることが必要であ
る。同一材料を用いた時、容器の器壁の厚みを増
すとガス透過性は減少するが、可撓性が失なわら
れる。通常の有機高分子材料のみを用いて、可撓
性とガス不透過性の両条件を満足する輸液溜めを
作ることは困難である。ポリビニルアルコールや
エチレン−ビニルアルコール共重合体は高分子材
料の中で最もガス透過性の小さい材料として知ら
れているが、それらの高分子膜を一つの層とする
ラミネートフイルムを用いても上記の2条件を満
足する容器を得ることは困難である。例えば40μ
の厚みのエチレン−ビニルアルコール共重合体層
をそれぞれの厚みが200μの2つのポリエチレン
の層ではさんだ3層ラミネートより成る容器は大
気圧でからうじて変形し得る可撓性を有している
が、それでもこの容器中に水と共に封入された炭
酸ガスは37℃で30日間保存の後、封入時の1/100
に減少してしまう。
Of the above methods (A), (B), and (C) for supplying an infusion with a certain concentration of gas dissolved in it, both (B) and (C) require a standard gas cylinder to be brought to the measurement site. , operation becomes complicated. In method (A), even if the amount of constant gas infusion decreases, the gas partial pressure inside the container does not change because the container deforms and contracts due to atmospheric pressure. Therefore, not only is it not necessary to bring a standard gas cylinder to the measurement site, but also a gas reinforcing device or a gas partial pressure balancing device is not required, which simplifies the system. It is also easy to operate. First of all, the infusion reservoir used in method (A) must have sufficiently low gas permeability. A constant gas infusion solution is sealed in this infusion reservoir container at the factory, and it is necessary that the gas concentration in the infusion solution remains unchanged during long-term storage. In order to satisfy these conditions, it is necessary to use a gas-impermeable material for the container. Second, the infusion reservoir needs to have enough flexibility to be deformed by atmospheric pressure. When using the same materials, increasing the thickness of the container wall reduces gas permeability, but at the expense of flexibility. It is difficult to create an infusion reservoir that satisfies both flexibility and gas impermeability using only ordinary organic polymer materials. Polyvinyl alcohol and ethylene-vinyl alcohol copolymer are known to have the lowest gas permeability among polymer materials, but even if a laminate film with one layer of these polymer membranes is used, the above-mentioned problems will occur. It is difficult to obtain a container that satisfies both conditions. For example 40μ
A container made of a three-layer laminate consisting of a layer of ethylene-vinyl alcohol copolymer with a thickness of However, after being stored at 37°C for 30 days, the carbon dioxide gas sealed together with water in this container will be reduced to 1/100 of the time when it was sealed.
It will decrease to.

種々の検討の結果、可撓性とガス不透過性の両
条件を満足する容器の材料としては金属箔と有機
高分子膜のラミネートが最も優れていることが明
らかとなつた。金属としてはアルミニウム、クロ
ム、ニツケル、銅、モリブデン等各種のものが使
用できるが、価格や製造の容易さからアルミニウ
ムが好適である。金属箔の厚みとしては0.01ない
し100μが好ましい。厚みが0.01μ以下ではガス不
透過性が不十分となり、厚みが100μ以上では可
撓性が不十分になる。このような金属箔は通常の
方法で作られたものでもよいし、蒸着やスパツタ
リングによつてラミネート用の高分子膜上に形成
されたものでもよい。ラミネートに用いる高分子
膜としてはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ
エステル、ポリアミド、ポリ塩化ビニル等各種の
ものを用いるこができる。金属と高分子膜のラミ
ネートとしては通常高分子膜/金属膜/高分子膜
の3層構造のものが用いられる。ラミネート全体
の厚みは可撓性を失わないように設計されるべき
であるが、通常30ないし1000μ程度である。
As a result of various studies, it has become clear that a laminate of metal foil and organic polymer film is the best material for containers that satisfies both flexibility and gas impermeability. Various metals such as aluminum, chromium, nickel, copper, and molybdenum can be used, but aluminum is preferred because of its cost and ease of manufacture. The thickness of the metal foil is preferably 0.01 to 100μ. If the thickness is less than 0.01μ, the gas impermeability will be insufficient, and if the thickness is more than 100μ, the flexibility will be insufficient. Such a metal foil may be made by a conventional method, or may be formed on a polymer film for lamination by vapor deposition or sputtering. As the polymer membrane used for lamination, various materials such as polyethylene, polypropylene, polyester, polyamide, polyvinyl chloride, etc. can be used. The laminate of metal and polymer film usually has a three-layer structure of polymer film/metal film/polymer film. The overall thickness of the laminate should be designed to maintain flexibility, but is usually on the order of 30 to 1000 microns.

本発明に使用される気体分圧センサーは公知の
センサーを用いることができる。このセンサーは
例えばポーラログラフ式の酸素センサー、セベリ
ングハウス法による炭酸ガス電極、アンモニア電
極等をあげることができる。患者への侵襲による
影響を少くし、かつ逆流させる血液の量を少なく
するため、カテーテルまたは/及び測定室を小型
することが必要である。そのためセンサーは小型
であればある程好ましい。その意味で、前記ポー
ラログラフ式酸素センサーやFETを利用した気
体分圧センサーが好ましい。特に本願出願人が特
開昭56−2546号で提案したガスセンサーは小型で
かつ高精度のため本発明に用いるセンサーとして
好ましいものである。また特定のガス濃度を測定
するセンサーだけでなく精度のガスセンサー、例
えば酸素と炭酸ガスセンサーをカテーテル内に挿
入することもできる。この場合一度に多成分のガ
ス濃度を同時に測定することが出来適用範囲が広
まる利点がある。また気体分圧センサーの他に
H+、Na+、K+、Ca++、Cl-等のイオン電極、グ
ルコース、尿素等のセンサーを併用して使用する
ことも可能である。しかしガスセンサーは比較電
極と一体化して用いられるが、イオンセンサー等
は別に比較電極を設ける必要がある。この場合比
較電極は輸液等の電動性の液によりイオンセンサ
ーと電気的につながつているばよい。従つて比較
電極は、輸液の導管あるいはカテーテル内に設け
ることができる。センサー部を小型化するために
は比較電極をセンサーと一体化することが好まし
い。
A known sensor can be used as the gas partial pressure sensor used in the present invention. Examples of this sensor include a polarographic oxygen sensor, a carbon dioxide electrode based on the Severinghaus method, and an ammonia electrode. In order to reduce the impact of the invasion on the patient and to reduce the amount of blood that is refluxed, it is necessary to downsize the catheter and/or the measurement chamber. Therefore, the smaller the sensor, the better. In that sense, the polarographic oxygen sensor and gas partial pressure sensor using FET are preferable. In particular, the gas sensor proposed by the applicant in Japanese Patent Laid-Open No. 56-2546 is small and highly accurate, and is therefore preferable as a sensor for use in the present invention. In addition to sensors that measure specific gas concentrations, precision gas sensors, such as oxygen and carbon dioxide sensors, can also be inserted into the catheter. In this case, there is an advantage that the gas concentrations of multiple components can be measured at the same time, and the range of application can be expanded. In addition to gas partial pressure sensors,
It is also possible to use ion electrodes such as H + , Na + , K + , Ca ++ , Cl - and sensors such as glucose and urea in combination. However, while gas sensors are used integrally with a reference electrode, ion sensors and the like require a separate reference electrode. In this case, the reference electrode may be electrically connected to the ion sensor through an electrolytic liquid such as an infusion solution. The reference electrode can therefore be provided within the infusion conduit or catheter. In order to downsize the sensor section, it is preferable to integrate the reference electrode with the sensor.

またこれらのセンサーのカテーテルの挿入方法
は直接カテーテル内に挿入されていなくても第1
図に示すようにカテーテルの後端に連結された測
定室内に挿入してもよい。
In addition, the catheter insertion method for these sensors is the first one, even if it is not directly inserted into the catheter.
It may be inserted into a measurement chamber connected to the rear end of the catheter as shown.

本発明の装置においては血液がセンサを収納し
ているカテーテルもしくは測定室内に逆流され、
1回の測定が完了すると血液は輸液によつて再び
生体中に押し戻される。この時、センサの表面に
血栓が生成するとセンサの応答速度が遅くなつた
り、感度が低下したりする。そのために、センサ
表面への血栓生成を防止することは本発明の装置
の実用化に際して極めて重要である。本発明者ら
はセンサ表面への血栓生成について詳細な検討を
おこなつた結果、センサを収納している測定室の
輸液入口と出口を結ぶベクトル(以下これを輸液
流ベクトルと称す)と気体分圧センサの長軸方向
のなす角度(θ)が0ないし45゜である時に血栓
の生成が少ないことを見出した。角度θの定義に
ついて図を用いて説明する。第4図においては2
本のセンサ31がセンサ支持棒37の先端に取り
付けられ、測定室容器33の中に収納されてい
る。34は輸液の入口でありポンプおよび輸液バ
ツクに連結されている。35は輸液の出口であり
患者の血管に至る。センサ支持棒を測定室容器に
固定するための栓体である。第4図において輸液
入口Aと同出口Bを結ぶベクトルABが輸液流ベ
ルトルであり、センサの長軸方向はCDの方向で
ある。この両者のなす角度は図中にθで示された
角度である。第4図においてθは45゜以下である
ことが明らかである。第5図においては41はセ
ンサ、42は測定室容器、43と44はそれぞれ
輸液の入口と出口である。この場合輸液流ベクト
ルABとセンサの長軸方向CD90゜に交叉している
ことがわかる。本発明者らは測定室容器の構造や
測定室内でのセンサの配置等と血栓の生成のしや
すさについて検討し、その結果輸液もしくは血液
の流れる方向とセンサの長軸方向とのなす角度が
血栓生成を支配する重要な因子であることを見出
した。すなわち第5図のように輸液流ベクトルと
センサの長軸方向とが直交している場合、センサ
の周囲に最も血栓が生成しやすい。それに対して
第4図のように輸液流ベクトルとセンサの長軸方
向とのなす角度が45゜以下の場合血栓は生成しに
くくなる。
In the device of the invention, blood is flowed back into the catheter or measurement chamber housing the sensor;
When one measurement is completed, the blood is pumped back into the living body by infusion. At this time, if a blood clot forms on the surface of the sensor, the response speed of the sensor becomes slow and the sensitivity decreases. Therefore, it is extremely important to prevent thrombus formation on the sensor surface when putting the device of the present invention into practical use. The present inventors conducted a detailed study on the formation of blood clots on the sensor surface, and found that the vector connecting the infusion inlet and outlet of the measurement chamber housing the sensor (hereinafter referred to as the infusion flow vector) and the gas flow vector It has been found that when the angle (θ) formed by the long axis direction of the pressure sensor is between 0 and 45 degrees, there is less thrombus formation. The definition of the angle θ will be explained using figures. In Figure 4, 2
A book sensor 31 is attached to the tip of a sensor support rod 37 and housed in a measurement chamber container 33. 34 is an inlet for infusion fluid and is connected to a pump and an infusion bag. 35 is an infusion outlet leading to the patient's blood vessel. This is a plug for fixing the sensor support rod to the measurement chamber container. In FIG. 4, the vector AB connecting the infusion inlet A and the infusion outlet B is the infusion flow belt, and the long axis direction of the sensor is the direction CD. The angle formed by these two is the angle shown by θ in the figure. It is clear in FIG. 4 that θ is less than 45°. In FIG. 5, 41 is a sensor, 42 is a measuring chamber container, and 43 and 44 are an inlet and an outlet for infusion, respectively. In this case, it can be seen that the infusion flow vector AB intersects with the long axis direction CD of the sensor at 90°. The present inventors investigated the structure of the measurement chamber container, the arrangement of the sensor within the measurement chamber, and the ease of thrombus formation, and found that the angle between the direction of infusion or blood flow and the long axis direction of the sensor We found that this is an important factor governing thrombus formation. That is, when the infusion flow vector and the long axis direction of the sensor are perpendicular to each other as shown in FIG. 5, thrombus is most likely to be generated around the sensor. On the other hand, as shown in FIG. 4, when the angle between the infusion flow vector and the long axis direction of the sensor is less than 45 degrees, thrombi are less likely to form.

第1図において輸液の導管9及びカテーテル1
は公知のものを用いることができるが、これらの
材質は輸液中のガス成分の濃度がセンサー部へ届
くまでに変化しないように、適度のガスバリアー
性が必要である。これらの材質及び管壁の厚さ
は、測定するガスの種類に応じて選ぶことができ
るが通常ポリ塩化ビニルチユーブ、ナイロンチユ
ーブ、あるいは内厚のシリコンチユーブが好適に
使用できる。
In FIG. 1, an infusion conduit 9 and a catheter 1
Although known materials can be used, these materials need to have appropriate gas barrier properties so that the concentration of gas components in the infusion does not change before reaching the sensor section. The material and the thickness of the tube wall can be selected depending on the type of gas to be measured, but polyvinyl chloride tubes, nylon tubes, or silicon tubes with inner thickness are usually preferably used.

気体分圧と同時にイオン等の化学物質を測定す
る場合には、輸液留めとして一定濃度の気体とそ
れらのイオン種を含有させておけば、一種の輸液
によつて多種類のセンサーの較正をおこなうこと
ができる。センサーの零点のみを較正するために
は輸液の種類としては一種類で十分であるが、零
点と感度の2点較正を必要とする場合には各成分
濃度の異なる2種類の輸液を設けて順次別々の輸
液によりセンサーの較正を行うことが必要であ
る。
When measuring chemical substances such as ions at the same time as gas partial pressure, if the infusion solution contains a certain concentration of gas and its ionic species, it is possible to calibrate many types of sensors using one type of infusion solution. be able to. One type of infusion is sufficient to calibrate only the zero point of the sensor, but if two-point calibration of the zero point and sensitivity is required, two types of infusion with different concentrations of each component should be prepared and calibrated sequentially. It is necessary to perform sensor calibration with separate infusions.

輸液をカテーテルまたは測定室へ供給する手段
としては通常ポンプを用いる。第1図ではローラ
ーポンプを用いた例を示している。かかるポンプ
はローラ30を偏心して配置することによりポン
プ22の回転に伴いローラ30の設置された領域
では血液の吸引が行われローラの設置されていな
い領域では輸液が行われるため自動的に測定でき
る利点がある。またマイクロコンピユーターでロ
ーラーポンプを適宜正逆方向に回転させてもよ
い。
A pump is usually used as a means for supplying infusion fluid to the catheter or measurement chamber. FIG. 1 shows an example using a roller pump. In such a pump, by arranging the roller 30 eccentrically, as the pump 22 rotates, blood is suctioned in the area where the roller 30 is installed and infusion is performed in the area where the roller is not installed, so that measurement can be performed automatically. There are advantages. Further, the roller pump may be rotated in forward and reverse directions as appropriate using a microcomputer.

本発明の装置において気体分圧センサーを設置
する測定室は一定の温度に保持することが望まし
い。通常の気体分圧センサーやイオンセンサーの
感度やゼロ点は温度によつて敏感に変化する。ま
た血液中の気体の分圧やイオンの活量自身も温度
と共に変化する。したがつて、通常血液中の気体
分圧やイオン活量は37℃付近で測定される。本装
置においても測定室の温度を37℃付近に保持して
測定をおこなうことが望ましい。そのために測定
室を恒温箱に収納することが望ましい。
In the apparatus of the present invention, it is desirable that the measurement chamber in which the gas partial pressure sensor is installed be maintained at a constant temperature. The sensitivity and zero point of ordinary gas partial pressure sensors and ion sensors change sensitively depending on temperature. Furthermore, the partial pressure of gases in blood and the activity of ions themselves change with temperature. Therefore, gas partial pressure and ionic activity in blood are usually measured at around 37°C. In this device as well, it is desirable to perform measurements while maintaining the temperature of the measurement chamber at around 37°C. For this reason, it is desirable to house the measurement chamber in a thermostatic box.

以上のように本発明の血液中の気体濃度測定用
装置は、 (1) 血液は測定時のみ吸引され、測定後血管内へ
もどされるので血液のロスが少ない。
As described above, the device for measuring gas concentration in blood of the present invention has the following features: (1) Blood is sucked only during measurement and returned into the blood vessel after measurement, so there is little blood loss.

(2) 通常は輸液がなされているので、センサーへ
の血栓の付着がなく安定な測定が可能である。
(2) Since infusion is usually used, stable measurements are possible without the attachment of blood clots to the sensor.

(3) センサーには輸液剤と血液が交互に接触する
ので、輸液剤によつて較正を行なうことがで
き、センサーのドリフトをチエツクできる。
(3) Since the sensor is alternately contacted with the transfusion agent and blood, it is possible to perform calibration using the infusion agent and check for sensor drift.

(4) 電気回路が身体に挿入されることがないので
安全性が高い。
(4) High safety because no electrical circuit is inserted into the body.

があげられ、本発明の装置を用いることによりは
じめて血液損失の少ない安定した血液中の気体成
分のモニタリングが可能となぬつたのである。
By using the device of the present invention, stable monitoring of gaseous components in blood with little blood loss became possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

図は本発明装置の一実施例を示すものであり、
第1図は本発明装置の一部断面図である。第2図
及び第3図は輸液中のガス分圧を一定にするため
の装置の一例を示す説明図である。第4図および
第5図は測定室内におけるセンサの配置例を示す
説明図である。
The figure shows an embodiment of the device of the present invention,
FIG. 1 is a partial sectional view of the device of the present invention. FIGS. 2 and 3 are explanatory diagrams showing an example of a device for making the partial pressure of gas in an infusion constant. FIGS. 4 and 5 are explanatory diagrams showing examples of the arrangement of sensors in the measurement chamber.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 血管内に挿入されるカテーテルに連結された
測定室内に気体分圧センサーを装着し、該測定室
と金属箔と有機高分子膜のラミネートによつて構
成され、かつ大気圧によつて変形し得る輸液溜め
とを導管で連結して、該測定室内に一定濃度の気
体成分を含有する輸液を供給するとともに、該測
定室内の輸液を吸引する手段により適宜血液をカ
テーテル及び測定室内に吸引して、上記気体分圧
センサーの少くとも検出部が血液と接触するよう
構成したことを特徴とする血液中の気体濃度測定
用装置である。
1 A gas partial pressure sensor is installed in a measurement chamber connected to a catheter inserted into a blood vessel, and the measurement chamber is composed of a laminate of metal foil and an organic polymer film, and is deformed by atmospheric pressure. A conduit is connected to the infusion reservoir to be obtained, and an infusion containing a gas component at a certain concentration is supplied into the measurement chamber, and blood is appropriately sucked into the catheter and the measurement chamber by a means for sucking the infusion in the measurement chamber. , a device for measuring gas concentration in blood, characterized in that at least a detection part of the gas partial pressure sensor is configured to come into contact with blood.
JP58225216A 1983-11-28 1983-11-28 Apparatus for measuring gas concentration in blood Granted JPS60116332A (en)

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