JPH0533623B2

JPH0533623B2 -

Info

Publication number: JPH0533623B2
Application number: JP63143364A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Myata; Takashi Kawabata; Kyoshi Takagi; Susumu Myahara
Original assignee: Nippon Zeon Co Ltd
Current assignee: Zeon Corp
Priority date: 1988-06-10
Filing date: 1988-06-10
Publication date: 1993-05-20
Also published as: JPH021230A

Description

【発明の詳細な説明】イ産業上の利用分野本発明は流量測定用カテーテル、特に熱希釈法
に基づく血流量測定用カテーテルに関するもので
ある。

ロ従来技術従来、血液の流速を測定する方法としては、レ
ーザードプラー法、パルス変調ドプラー法、超音
波ドプラー法、ピトー管カテーテル法、ホツトフ
イルム法等がある。また、心拍出量（トータル流
量）を原理的に測定できる方法として、インピー
ダンス法、電磁流量計法、アドミタンスプレスモ
グラフイー等がある。

他方、血管径の変化や血管内の流速分布の影響
を受けずに血流量（特に心拍出量）を測定できる
優れた方法として、フイツク（Fick）の法則を
利用した熱希釈法や色素希釈法が用いられてい
る。これらの方法は、冷水塊による低温や色素に
よる着色の如き体外から注入された物理量が血液
によつて希釈される速度を測定し、この測定値か
ら心拍出量を求めるものである。

熱希釈法によれば、第７図のように、大静脈１
を通してカテーテル２を心臓３の右心房４、更に
は右心室５を経て肺動脈６にまで導き、右心房４
内へ冷水７を注入し、先端付近のセンサ（通常は
サーミスタ）８によつて血液の温度変化を測定す
る。即ち、冷水７による低温状態から血流により
回復する様子をサーミスタ８により抵抗変化とし
て測定する。なお、図中の９は左心房、１０は左
心室、１１は肺静脈、１２は大動脈である。カテ
ーテル２は、第７図、第８図、第９図及び第１０
図に示すように、その本体１３には冷水注入用の
側孔１４をはじめ、サーミスタ８、バルーン１
６、バルーン１６への送気・排気用の側孔３１が
夫々設けられ、かつこれらに対応して冷水供給用
のルーメン（図示せず）、サーミスタ８の配線３
４用のルーメン１８、圧力測定用のルーメン１
９、バルーン１６への空気送り込み用のルーメン
２０、更には上流側の血圧測定用の第２の圧力測
定用のルーメン（図示せず）が夫々形成されるも
のである。そして、第９図の如くにカテーテル２
を挿入（通常は経皮挿入）して血流に乗せるに際
し、バルーン１６を膨らませて（第１０図では一
点鎖線のように）カテーテル２を運ぶ。

生体内に挿入されたカテーテル２に対し、各コ
ネクタ３３，３５，３６を介して夫々、血流量演
算表示装置３７、ルーメン拡張・収縮用のシリン
ジ４１、輸液ボトル４２（注射筒４３及び除菌フ
イルタ４４が付属）が接続されている。血流量演
算表示装置３７には、血流量計４７や条件設定キ
ー４６等が設けられている。上記に使用する注入
液７は所定温度に冷却されて注入されるが、その
種類として患者の体液維持に用いられる維持液、
又は栄養補給のための輸液を使用するのが望まし
い。即ち、そうした維持液又は輸液を用いること
により、血流量の測定と同時に維持液等の補給も
行え、非常に効率的であり、体液のバランスを失
うことなしに熱希釈法の実施に必要な注入液を供
給できる。

上記において、センサ８によつて得られた血液
の温度変化を下記式(1)により心拍出量に換算す
る。

Vb＝Vi（Tb−Ti）60／∫^∞／_pΔTb(t)dt×Ci−Si／Cb
・Sb……(1) 〔但し、Vb：心拍出量（血液流量） Vi：注入された冷水の量（ml） Tb：血液の冷水注入前の温度（℃） Ti：注入された冷水の温度（℃） Cb：血液の比熱 Sb：血液の比重 Ci：注入水の比熱 Si：注入水の比重ｔ：時間（秒） ΔTb：血液の温度変化この場合、血流量の測定において第９図に示す
フローに沿つて信号が処理される。即ち、カテー
テル２への注入液の温度を測定する測温部２１の
測定値をＡ／Ｄ変換器２６へ入れてデジタル化す
ると共に、カテーテル２のサーミスタ８で血液温
度を電気抵抗変化として検出し、これをブリツジ
回路２３で電流信号として取出して増巾回路２４
で増巾し、更に経時的なドリフトを補償する自動
ゼロ調整回路２５を経て上記Ａ／Ｄ変換器２６へ
入力される。そして、Ａ／Ｄ変換器２６の出力は
中央演算ユニツト（CPU）４５で処理され、血
流量が表示装置３７で表示され、更にはプリンタ
２７で記録される。

ところで、上記のカテーテル２においては、測
温部２８を構成するセンサ８が第９図、第１０図
に示すようにカテーテル本体１３に直接接触した
状態で接着剤２９で固定された構造になつている
ために、これらと外部を流れる血液との間の熱伝
導（即ち、血液からセンサ８への伝熱は、本体１
３及び接着剤２９を介して伝導されること）によ
つてセンサ８による測温が行われることになる。
しかし、本体１３及び接着剤を介しての伝熱で
は、伝熱量の一部が本体１３及び接着剤２９を加
温又は冷却するのに使われてしまい、結果として
伝熱速度が低下してしまうので、サーミスタから
なるセンサ８が所定の温度を検知するまでに要す
る応答時間が長くなる。即ち、センサ８が応答し
難い構造であるため、例えば第３図Ｂに示す如く
に温度t₁に達するまでの時間Ｔが1.0〜2.0秒と長
くなつてしまう（ここで、最高温度t₁を1.0とし
たとき、温度が０から（１−１／ｅ）に達する迄の時間をＴとする）。

従つて、センサ８の応答性が悪いため、作動中
の温度変化は第４図Ｂのように、真の血液温度に
対しセンサ８による温度出力（検出温度情報）は
大きくずれてしまい、毎拍動毎に（60bpmならば
１秒毎）に温度が変化する血管内の温度測定は大
きな誤差を含む結果しか得られない。換言すれ
ば、第４図Ｂに示した温度出力を積分し、上述の
フイツクの法則に基づいて血流量を算出しても、
これは真の血流量からかなり誤差の大きなものと
なつてしまう。この傾向は、特に心拍数が増える
に伴つて著しくなる。

ハ発明の目的本発明の目的は、測定誤差を大きく減らし、正
確な測定を可能にする流量測定用カテーテルを提
供することにある。

ニ発明の構成即ち、本発明は、熱希釈法による流体の流量測
定に用いるカテーテルにおいて、カテーテル本体
の外周に凹部が局部的に形成され、この局部的な
凹部の側面及び底面が前記カテーテル本体の外壁
面自体からなつており、前記流体の温度を測定す
るための測温部が前記カテーテル本体とは実質的
に断熱された状態で前記凹部に設けられているこ
とを特徴とする流量測定用カテーテルに係るもの
である。

ホ実施例以下、本発明の実施例を説明する。

第１図〜第２図は、本発明の第１の実施例によ
る熱希釈法に基づく血流量測定用カテーテル２２
を示すものである。但し、第７図〜第１０図で述
べた部分と共通の部分には共通符号を付し、その
説明を省略することがある。

このカテーテル２２は、既述した従来のカテー
テル２とは根本的に異なり、特に血流量測定のた
めのセンサ（即ち、サーミスタ）８をカテーテル
本体１３とは実質的に断熱された状態で設けてい
ることが特徴的である。

即ち、本体１３の所定箇所にてその外周に局部
的に凹部５０を形成し、この凹部内に多孔質の断
熱材５１（例えば高分子材料、無機材料を用いた
発泡体など）を充填し、サーミスタからなるセン
サ８を断熱体５１に固定している。そして、凹部
５０は、第９図に示した如きルーメン１８の開口
部（サーミスタ８を設ける箇所）とは違つて、側
面及び底面がカテーテル本体１３の外壁面自体か
らなつている。サーミスタ８からは既述した測定
回路系へ導かれる配線３４が延びている。なお、
サーミスタ８は実線のように血液側に露出してい
てもよいが、仮想線で示す如くに非断熱性のカバ
ー材５３（例えばステンレス鋼板など）をサーミ
スタの近傍に被着すると伝熱性を良好にしながら
周面を平坦化できる効果もある。

上記のように、本実施例の構造によれば、セン
サ８（従つて血液の測温部２８）は、断熱体５１
によつてカテーテル本体１３とは実質的に断熱さ
れた状態で固定されているため、測定時にセンサ
８と血液との間の熱伝達はもはやカテーテル本体
１３を介しては行われず、直接的に血液との間
で、又はカバー材５３を介して行われることにな
る（これは、血液による加熱、冷却のいずれの場
合にも行われる）。この結果、センサ８が血液の
温度変化に迅速に応答してその変化を検出できる
ことになるから、いわば測温時の熱的時定数が小
さくなり、例えば第３図Ａのように所定温度に達
する迄の時間Ｔが0.2〜1.0secと著しく短くなる。
これは、サーミスタ単体の熱的時定数が0.05〜
0.5sec位であることを考慮すれば、この時定数に
近いか若しくは同じであることを意味し、測定の
精度が向上する。

即ち、センサ８の応答速度が早いために、第４
図Ａのように、その温度出力は真の血液温度にほ
ぼ追随した誤差の著しく少ないものとなる。これ
は特に、心拍数が増える場合に顕著となり、第５
図に示すように、従来例では心拍数に応じて測定
誤差が大となつているのに対し、本発明に基づく
カテーテルの使用によつて測定誤差が小さくなる
上に誤差の分布範囲も小さくなることが分かつ
た。

また、凹部５０は局部的９であつてもその側面
及び底面はカテーテル本体１３の外壁自体からな
つているため、凹部５０に対し外部から断熱体５
１を充填した後にサーミスタ８を固定する作業を
行ない易く、その取付けが容易となる。

なお、本実施例においては、上記した金属板５
３に対するセンサ８の固定域の接触面積も小さい
（即ち、固定に接着剤を用いてもその使用量が少
ない）ために、接着剤による測定への影響は全く
ない。

第６図は、本発明の他の実施例を示すものであ
る。

この例によれば、第１図の例とは異なり、断熱
体５１を充填せずに同領域を空洞５４（即ち、空
気のみ）とし、カバー材５３の周辺だけでカテー
テル本体１３と接着している。この例でも、やは
り熱応答性が良くなり、測定誤差が少なくなる上
に、センサ８をカバー材５３を介して取り付け可
能であつてその取り付けが容易である。

以上、本発明を例示したが、上述の例は本発明
の技術的思想に基づいて更に変形が可能である。

例えば、上述の測温部の構造は種々変更してよ
く、センサ８をカバー材５３に設けた開口（図示
せず）に嵌め込み固定してよい。断熱体５１や金
属板５３の設ける領域は上述の例のようにセンサ
８の存在領域及びこの近傍のみならず、カテーテ
ル本体の外周面の全周に設けてもよい。金属板５
３の取り付けは嵌め込みによつてよいし、接着に
よつてもよい。

金属板５３自体は、センサ８の熱的応答性を助
長するために熱伝導率の良い材質であることが望
ましく、ステンレス鋼（例えばSUS304、316、
316L）以外にも、金、銀、白金等が挙げられる。
断熱体５１として他に、高分子材料、無機材料の
発泡体が使用できる。また、センサ８もサーミス
タ以外に熱電対を使用することができる。上述の
金属板５３は場合によつては使用しなくてもよ
い。また、カテーテルの各部分の種類、サイズ、
構造、材質等は種々変更できる。

なお、本発明のカテーテルは、上述の如くに心
臓に挿入するだけでなく、他の部位にも適用可能
である。

ヘ発明の作用効果本発明は上述した如く、血液等の流体の測温部
がカテーテル本体とは実質的に断熱された状態で
カテーテル本体に形成した局部的な凹部に設けら
れているため、測定時に測温部と流体との間の熱
伝導はもはやカテーテル本体を介しては行われ
ず、効率的に流体との間で行われることになる。
この結果、流体の温度変化に迅速に応答してその
変化を検出できることになるから、誤差を少なく
して正確な流量を測定することができる。また、
測温部を設ける凹部は局部的であつてもその側面
及び底面はカテーテル本体の外壁面自体からなつ
ているため、凹部に対し外部から測温部を固定す
る作業を行ない易く、その取付けが容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は本発明の実施例を示すもので
あつて、第１図はカテーテルの主要部の拡大断面
図、第２図は第１図の−線断面図、第３図は
熱的応答性を比較して示すグラフ、第４図は温度
出力を比較して示すグラフ、第５図は心拍数によ
る測定誤差を比較して示すグラフ、第６図は他の
例によるカテーテルの第１図と同様の断面図であ
る。第７図〜第１０図は従来例を示すものであつ
て、第７図は血流量測定時のカテーテル挿入状態
を示す概略断面図、第８図はカテーテルの概略正
面図、第９図は血管内でのカテーテルを回路系と
共に示す第８図の−線拡大断面図、第１０図
は第８図のＸ−Ｘ線拡大断面図である。なお、図面に示す符号において、１……大動
脈、２，２２……カテーテル、４……右心房、５
……右心室、６……肺動脈、７……注入液、８…
…センサ（サーミスタ）、１３……カテーテル本
体、２８……測温部、３４……配線、５０……凹
部、５１……断熱体、５３……カバー材、であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

１熱希釈法による流体の流量測定に用いるカテ
ーテルにおいて、カテーテル本体の外周に凹部が
局部的に形成され、この局部的な凹部の側面及び
底面が前記カテーテル本体の外壁面自体からなつ
ており、前記流体の温度を測定するための測温部
が前記カテーテル本体とは実質的に断熱された状
態で前記凹部に設けられていることを特徴とする
流量測定用カテーテル。