JPH10506471A - 生理学的ラインに存在するセンサーのためのインサイチュ較正システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明の方法は、血液のような生理学的流体の特性を分析するために使用される較正センサー（14）を提供する。本方法は、生理学的ライン（28）およびコンジット通路（16）を用いた伝達において分析物応答性センサー（14）を有するセンサーアセンブリ（12）の使用を包含する。本方法は、センサー（14）を参照試料に曝す工程、これによりセンサー応答を得る工程を包含する。本方法はまた、センサー（14）において品質コントロールを実施し得る。また、請求した方法を実施し得る装置（10）を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】 生理学的ラインに存在するセンサーのためのインサイチュ較正システム 技術分野 本発明は、一般に化学的センサーに関する。より詳細には、本発明は、例えば 血液のような生理学的流体の化学的特性をモニターするために使用するセンサー を較正するための方法および装置に関する。背景 患者の管理に関する臨床的な解決は、しばしば血液の化学的性質の分析に基づ いて行われる。様々な手順がこのような分析を行うために使用されてきたが、こ れらの全てが欠点を有する。 血液の化学的性質は、しばしば取り出された血液サンプルについて測定され、 次いでこれは分析が行われる現場施設に輸送される。血液の化学的性質の分析は 、血液サンプルと接触する危険を生じるような方法により行われ、患者の院内感 染の危険、および空気塞栓が血流に導入され得る可能性、サンプルの汚染の潜在 的な可能性、そして診断者の視点からおそらく最も重要なことは、血液の化学的 性質を必要とする解決と分析の結果に基づく治療との間の長い遅延を増大する。 臨界の血液変数（例えば、O₂、CO₂、およびpH）を分析するための臨床システ ムの要求は、環境に過敏な較正された光学センサーまたは電気化学センサーを患 者の動脈または静脈に直接挿入ことによって取り組まれてきた。代表的には、動 脈内または静脈内のセンサーは、既知のO₂分圧およびCO₂分圧（すなわち、pO₂お よびpCO₂）を有する溶液を提供するために、例えばO₂およびCO₂の既知の濃度を 用いて泡立たせることにより平衡化した溶液に浸すことにより較正される。次い で、pO₂およびpCO₂を検出するセンサーの能力が、既知のpO₂およびpCO₂と比較さ れる；このプロセスは、トノメーターによる較正として表される。 このシステムの主な欠点は、一旦、較正センサーが患者の血管内に挿入される と、再挿入され得る前に、再較正および再滅菌するために血管から取り出さなけ ればならないことである。さらに、センサーが機能的に適切かどうかを決定する ための品質コントロール測定も同様に困難である。再較正能力がないので、セン サーが挿入された後にシステムが適切に機能するかどうかの決定が非常に難かし い。実際、不十分な作動がしばしば見られる。なぜなら、(1)動脈内または静脈 内のセンサーは、血栓形成の傾向にあり、これは深刻な測定エラーを引き起こし 得る、そして(2)患者の動きは脈壁とセンサーとの接触を引き起こし得、これは また、一時的または持続的な測定エラーを引き起こし得るからである。 別のアプローチは、臨床的な血液の化学的性質の分析のための体内システムま たは体外システムである。体内システムは、患者の動脈カテーテルに非常に隣接 した生理学的ライン内にセンサーを配置する。このアプローチは、血栓症および 患者の動きに関連する問題を取り除く基本的な利点を有し、そしてさらに、イン サイチュ較正および滅菌状態に妥協することなしに品質コントロールチェックを 実施する能力を提供する。 体内設計は、センサーが生理学的ライン（例えば、動脈ラインまたは静脈ライ ン）にあるか、または生理学的ラインから取り出される（すなわち、エキソビボ ）かのいずれかにある間に、較正され得る。さらに、品質コントロールチエック は、センサーの寿命を通じて任意の時期に行われ得る。 従って、新規のインサイチュ較正またはエキソビボ較正の実施方法、および品 質コントロール試験は、生理学的ラインに位置するか、または生理学的ラインか らの分離されるセンサーの使用を提供する。関連技術 以下の参考文献は、一般に、血液の化学的性質をモニターするため、および／ またはそのために使用されるシステムを較正するための方法およびシステムに関 する。 1978年８月29日に発行されたClarkらの米国特許第4,109,505号は、内在するカ テーテルを使用して血液を分析するためのシステムを記載する。これにより自動 的な血液の回収および自動的な較正を果たし得る。 1978年10月10日に発行されたClemensの米国特許第4,119,406号は、センサーを 通じて汲み上げられ得るサンプル溶液および較正溶液を通じて種々に使用される 較正システムにおいて使用される装置を記載する。 1988年４月26日に発行されたDrbalの米国特許第4,739,645号は、バイアルの中 で保存され、ガスを泡立てることにより較正される血液ガスセンサー中の較正バ イアルを記載する。 1989年５月16日に発行されたMaxwellの米国特許第4,830,013号は、内在カテー テル中に設けられるセンサーを用いて血液の種々のパラメーターを測定するため の装置を記載する。 1989年10月３日に発行されたEnzerらの米国特許第4,871,439号は、体外シャン トを連結するため電極または血液の化学的性質の分析および電極の較正を提供す るエキソビボの血液のソースを含有する使い捨てのカートリッジシステムを記載 する。 1991年10月15日に発行されたMaxwellらの米国特許第5,057,278号は、種々の血 液パラメーターをモニターするために使用される較正センサーのための無菌のル ープシステムを提供する。発明の要旨 従って、本発明の第１の目的は、生理学的流体の特性を分析するために使用さ れる較正センサーのための方法を提供することにより、当該分野において、上記 の要求に取り組むことである。 本発明の他の目的は、生理学的ラインに置かれたセンサーをインサイチュ較正 し得るような方法を提供することにより、当該分野において上記の欠点に取り組 むことである。 本発明のなおさらなる目的は、生理学的流体の特性を分析するために使用され るセンサーの精度を確かめるための品質コントロールを行う方法を提供すること である。 本発明のさらに別の目的は、生理学的流体の特性を分析するためのシステムを 較正するための装置を提供することである。 さらなる目的は、本発明の効果および新規な特性が以下の明細書の一部に示す ことであり、そしてその一部は、以下を調べることにより当業者において明らか であり、または本発明の実施により学び得る。 １つの局面において、生理学的流体の特性を分析するためのシステムを較正す るための方法が提供される。この方法は、生理学的流体中の分析物の特性に応答 する少なくとも１つのセンサーを有するセンサーアセンブリの使用を包含し、こ こで、上記センサーは上記分析物に直接または間接に接触し、そしてセンサーア センブリは、さらに、生理学的ラインおよび参照試料が通路に導入され得るコン ジットを分離可能に取り付けられ、および切換可能に流体連絡している少なくと も１つの通路を有し、そしてここで、上記のセンサーはこの通路と連絡されてい る。この方法は、センサーを参照試料に曝す工程を包含し、それによりセンサー 応答を生じ、そしておよび参照試料中の分析物の特性に対するセンサー応答の相 関を生じる。 別の局面において、生理学的流体の特性を分析するシステムの精度を確かめる ための品質コントロールを行う方法を提供する。この方法は、上記の、少なくと も１つの生理学的流体中の分析物の特性に応答する較正されたセンサーを有する センサーアセンブリの使用を包含する。この方法は、参照試料に較正されたセン サーを曝す工程、それによりセンサー応答を生じる工程、センサー応答から参照 試料中の分析物について組成物の値を計算する工程、および参照試料中の分析物 の既知の濃度と計算した分析物の組成物値を比較する工程を包含する。 さらに別の局面において、生理学的流体の特性を分析するためのシステムを較 正するための装置を提供する。この装置は、上記のセンサーアセンブリを含み、 そしてさらに、生理学的ラインおよび参照試料が通路に導入され得るコンジット に分離可能に取り付けられ、および切換可能に流体連絡される通路を有し、そし てここで、上記のセンサーはこの通路と連絡する。図面の簡単な説明 本明細書中において、添付された図面が参照され、ここで類似部分は、本明細 書を通じておよび本明細書中の類似部分を示す： 図１は、本発明の技術により較正システムに組み込まれる生理学的流体の特性 をモニターするためのシステムの概略図である。 図２は、センサーアセンブリの好ましい実施態様を示す図１の一部の拡大図で ある。 図３は、センサーアセンブリの別の実施態様を示す図１の一部の拡大図である 。 図４は、センサーアセンブリのさらなる実施態様を示す図１の一部の拡大図で ある。 図５は、センサーアセンブリのさらなる実施態様を示す図１の一部の拡大図で ある。 図６は、本発明のさらなる実施態様の概略図である。発明の詳細な説明 本インサイチュセンサー較正方法および装置が開示および記載される前では、 本発明は特定のセンサー形式、参照試料、または例えば、当然変化し得る分析物 に限定されないと理解されるべきである。また、本明細書中で用いられる用語は 、特定の実施態様を記載することのみを目的とし、限定を意図しないと理解され るべきである。 本明細書中および添付の請求の範囲で使用されているように、単一の形態の「 a」、「an」、および「the」は、文脈が他を明確に示さない限りは、複数の指示 対象を包含する。従って、例えば「参照試料」または「較正」は１より多い参照 試料または較正を包含し、「較正測定」または「品質コントロール測定」は１よ り多いこのような測定を包含し、「緩衝溶液」は、２以上の緩衝溶液の混合物な どを包含する。 本発明の記載および請求の範囲において、以下の用語が以下に示される定義に 従って使用される。 「生理学的ライン」は、任意のカニューレまたはカテーテルを意味し、その一 端は、流体を排出または注入し得るために、体腔、管、または血管内に配置され ることを意味する。カニューレまたはカテーテルに加えて、生理学的ラインは、 それらに関連する管またはコンジットを包含し得る。さらに、カニューレまたは カテーテルは、センサーが格納式に挿入され得る内部バレルを有する中空管を提 供する。 「参照試料」は、既知の濃度の目的分析物を含有する液体状または気体状組成 物である。「標準」または「較正物質」は、分析物に対する測定システムの応答 を確立するために使用される参照試料である。このように、較正参考は典型的に は、分析機器が規定範囲内で機能するかどうかを示す標準的な種々のタイプのい ずれでも良く、そしてこれによって、規定範囲からの任意の偏差を校正するため に調整が分析測定システムについてなされ得る。 センサーを「較正すること」は、参照試料、標準、または較正物質にセンサー を曝すことにより、センサー出力における変化（光ファイバーの場合にはセンサ ーの光学特性における変化）（この変化は標準中の分析物の既知の濃度に関連し ている）を平均して決定することを意味する。光ファイバーセンサーについては 、化学センサー組成物の光学特性は、典型的には、色、色強度、または両方にお ける変化を包含する。調製物の詳細な考察および光ファーバーセンサーの使用は 、同時係属中のOlsteinの米国特許出願シリアルNo.07/911,175号および0lstein らの第08/074,749号において提供される（これらの両方は本明細書中で参考とし て援用される）。 用語「品質保証」は、計画の連続または規則正しい作動を意味する。すなわち 、「品質コントロール測定」は、分析機器が規定範囲内で作動する信頼を提供す るために必要であり、それにより、機器により得られる結果が所定の要求を満足 させることを保証する。従って、本発明の文脈において、「品質コントロール測 定」は、センサーが規定範囲内で作動していることを保証するために、較正セン サーが参照試料に曝されることがその１つである。このような測定は、典型的に は、既に決定されたスケジュール（例えば、24時間ごと、および生理学的流体中 の分析物濃度の測定前、測定後、または測定前と測定後の両方）に従って周期的 な基準で行われ、分析物測定が試料中の分析物レベルを正確に反映するかどうか を決定する。品質コントロール測定が規定範囲内で分析物濃度に応答しないこと を示す場合、センサーは、再較正されるかまたは代用センサーと置き換えられる かのいずれかでなければならない。 本発明は、さらなる特性およびその利点とともに、図面に関連する以下の記載 を参考することにより最も理解され得る。 図１を参照して、システム10は、化学的特性（例えば、ヒトまたは動物被験体 由来の生理学的流体のpO₂、pCO₂、またはpH）の分析に使用される較正センサー を提供する。このシステムは、センサーアセンブリ12を包含し、アセンブリ58の 拡大図を図２に示す。これは、生理学的流体の第１通路16と直接的または間接的 に連絡する少なくとも１つのセンサー14を含む。該第１通路に生理学的流体、注 入媒体または参照試料が吸引され得るか、または他の方法で導入される。通路の 第１および第２の対向する末端は、それぞれ18および20で示され、それぞれ22お よび24で示される近位および遠位のポートを有し、そこを通って、通路の中へま たは外への流体の移動が有効である。いずれのポートも、流体を第１通路16へ導 入するための供給口として、または通路から排廃物リザーバー26へ流体を排出す るための排出口として機能し得る。分離可能に取り付けられた近位および遠位の 流れの切換手段（それぞれ32および34で示す）であるポートによって、第１の通 路16は、生理学的ライン28および注入媒体コンジット30と流体連絡し、そしてこ の切換手段は流体の流れを通路の中または外に向ける。生理学的ライン28および 注入媒体コンジット30は、近位の32および遠位34の流れの切換手段に順番に分離 可能に取り付けられる。センサーからの出力は、適切に覆われた伝達ケーブル36 により、センサー接続器および出力手段として作動する機器38に伝達される。 センサーアセンブリの代表的な装置において、生理学的ライン28は動脈のカニ ューレである。図１で示されるこのシステムのさらなる部品は、注入媒体40の加 圧されたソースを包含し、これは注入媒体コンジット30と流体連絡している。注 入媒体のソースと注入媒体コンジットとの間の挿入物は、注入媒体流量絞り器42 である。速い排出機構44が、流量絞り器をバイパスするために提供され、ここで 速い排出機構はバイパスコンジット46、およびそこに組み込まれた排出バルブ48 を含む。注入媒介コンジットとの連絡において、患者または被験者の血圧をモニ ターするために圧力変換器50が使用される。一般に、これらの付加的な部品は、 一体的アセンブリにおいて設けられる。 参照試料または較正物質52のソースが設けられ、これは、該ソースから通路へ 参照試料を移動させるために参照試料コンジット54と液体連絡している。このコ ンジットは切換手段34と液体連絡し、それによって参照試料が装置の無菌状態を 損なうことなく通路16に導入され得る。 効力のなくなった参照試料を処理するための光学的排廃物リザーバー26が、図 １に示される。該排廃物リザーバーは、排出コンジット56を通してセンサーアセ ンブリと液体連絡し、このコンジットは流れの切換手段32によりセンサーアセン ブリのポート22に分離可能に取り付けられている。 なお図１を参照して、参照試料32のソースは注入媒体40のソースとは区別され て示されるが、当業者にとっては、注入媒体は同様に参照試料として機能し得る ことを論議するであろう。さらに、参照試料52のソースは、参照試料コンジット 54を介して遠位の流れの転換手段34と連絡していることが示され、そして排廃物 リザーバー26は、排水コンジット56を介して近位の流れの切換手段32と連絡して いるに伝達されることが示される。参照試料ソースおよび排廃物リザーバーは、 交換可能に近位および遠位の流れの切換手段に連絡し得ることが明らかである。 センサーアセンブリの別の実施態様を図３に示し、そして典型的には60で示す 。センサーアセンブリ通路16は、少なくとも部分的に一次チャンバーおよび二次 チャンバー（それぞれ62および64で示される）に外側に分割され得る。一次チャ ンバーと二次チャンバーとの間に挿入されたセンサーを覆うものは半透膜66であ り、センサーアセンブリ流体通路からセンサーを分離する滅菌バリアを提供する 。各センサーは、それぞれ膜で覆われ得、これは、参照試料および／または生理 学的流体の特定の分析物成分を選択的に透過し得るが、サンプルおよび流体自身 は透過しない。あるいは、単層の、半透膜が１以上のセンサーをまとめて覆うた めに用いられ得る。このような膜は個々のガス種、例えば、CO₂、O₂などを通過 し得、そしてイオン選択性膜であることが当業者に周知である。 図４はセンサーアセンブリのさらなる実施態様を例示する。さらに詳細には、 分路70を有するセンサーアセンブリ68が示される。この分路およびセンサーアセ ンブリは、それぞれ72および74で示される近位および遠位の分路フロー切換手段 により生理学的ライン28と切換可能に流体連絡する。72および74は、それ ぞれ76および78で示される近位および遠位の分路バイパスコンジットを経由して 、近位フロー切換手段32および遠位フロー切換手段34と切換可能に流体連絡する 。 図５は、一般に80で示されるセンサーアセンブリの別の実施態様を示し、ここ でセンサーアセンブリは、それぞれ16および82で示される第１および第２の通路 で構成される。第１と第２の通路との間に挿入され、そしてそれらの間の界面を 規定するものは半透膜66であり、生理学的ラインからセンサーを分離する滅菌バ リアを提供する。この実施態様は、センサーの再較正または品質のコントロール チェックの運転中でさえも圧力波形を連続してモニターする能力を提供する。さ らに、第１と第２の通路を分離する滅菌バリアの存在のために、生体適合性の参 照試料を使用すること、または生体適合性材料からセンサーを構成することは必 要でない。 参照試料は生体適合性であり得、従って既知の分析物濃度を含有する安定、滅 菌、非発熱性、等張性の媒体で作製され得る。このような分析物には、例えば、 O₂、CO₂など、または水素イオン、すなわち、pHまたは、例えばグルコースのよ うなその存在を生理学的流体中で評価することが望ましくあり得る他の生物学的 分析物を含む。さらに、参照試料は生物適合的な緩衝液（例えば、重炭酸塩、リ ン酸塩および過フッ化炭化水素ベースの合成緩衝液）を含み得る。好ましくは、 参照試料は、前パッケージ形態またはプレトノメーター形態において提供される ；しかし、臨床トノメーターにより調製された参照試料は、本発明の方法および 装置において使用され得る。参照試料を調製するためのこの組成物および方法は 当該分野で周知である。このような組成物は、例えば、Petersenの米国特許第3, 380,331号、Wilforeらの第3,681255号、Sorensenの第4,116,331号に記載されて おり、これらは本明細書中に参考として援用される。 参照試料は、パッケージの保存生存時間を維持する分析濃度を保証する任意の 装置または材料にパッケージされ得る。例えば、参照試料は、ガラスアンプル、 シリンジまたは好ましくは可撓性のバッグにパッケージされ得る。さらに、この パッケージング材料は、使用するまで、センサー装置を輸送し、そして保存する ための保存媒体として使用され得る。さらに、センサー較正の読み出しは、セン サーアセンブリが保存されるかまたはシップされるパッケージング溶液または標 準注入媒体を用いて行われる。参照試料は使い捨ての（すなわち一度の使用のた めの適用として提供される）ものが好ましい。 図１について再びいえば、参照試料は、ソース52からセンサーアセンブリ通路 16へ起動手段により移される。起動手段は、ポンプ、流体静力学圧力、参照試料 パッケージの与圧、通路、シリンジなどの目的のポートへの吸引の適用を含む。 原動手段は通路へ量子量の試料の移行を提供するインパルス型であり得、ここで 、試料は較正プロセスのあいだ静的なままであるか、または試料にセンサーの動 的な曝露を提供する連続的なフロー型である。 参照試料は、従来の３方コックまたは本発明の目的に適切な任意の他のタイプ のバルブ、および、例えば、ニードルポートのようなエントリーポート、または それらの任意の組み合わせを含むフロー切換手段34を経由することによって無菌 を損なうことなしに通路16に導入される。さらに、フロー切換手段は１より多い 栓、エントリーポートなどの組み合わせを含み得る。従って、本発明の文脈にお いて、参照試料を通路16へ導入するため、または通路16から参照試料を除去する ために、栓およびニードルポートの両方を有することが所望され得る。標準の３ 方コックは、１より多いソースまたは通路の外からの流体の流れを指向する機能 としてのフロー切換手段の好ましい実施態様である。しかし、フロー切換手段の 主要な機能は、通路の中へまたは通路外で参照試料の無菌の、非侵入性の導入を 許容する適切な手段により働き得る。 通路16のアウトレットポート22は、ドレインコンジット56を経て廃棄物レザバ ー26に切換可能に連結され得る。分離されたドレインコンジットおよび消費され た参照試料の貯蔵のための廃棄物レザバーの組込みは、少なくとも部分的に、セ ンサーアセンブリ通路の容量に依存し、従ってセンサーの較正に用いられる参照 試料およびその組成物の容量にも依存する。例えば、新生児において、装置が生 理学的なライン28（例えば、動脈カテーテル）に取り付けられる場合、患者に流 体の不必要な量を導入することは望ましくない。結果として、さらなるドレイン コンジット56および廃棄物レザバー26は新生児の設置において有用であろう。反 対に、装置が成人患者の内在する動脈ラインに接続されれば、外来の流体容量 を吸収するために患者はより耐性を持つようになるであろう。このように、ドレ インコンジット56または廃棄物レザバー26の必要は除去され、患者は「廃棄物レ ザバー」として実質的に働く。ドレインコンジット56または廃棄物レザバー26は 、バッグまたはボトルのような、通路16のアウトレットポート22と切換可能に流 体通過する付加的な構成部品であり得る。しかし、被検体の年齢、サイズ、状態 などに依存して、ドレインまたはリザバーはそれ自身または患者の生理学的ライ ン28であり得る。必要に応じて、参照試料のセンサーアセンブリ通路16への導入 および較正プロセスの完了後に、参照試料は本来の保存パッケージに戻され得る 。 通路16と連絡するセンサー14は、好ましくは血液ガスセンサーまたはpHセンサ ーである。随意に、温度をモニターする手段（例えば、サーミスター）も、血液 試料の温度を測定するための通路に連絡し得る。しかし、クレームされた本発明 は、血液ガスセンサーおよびpHセンサーに限定することを意図しない。本発明は 、イオンセンサー、グルコースセンサー、ヘモグロビンセンサーなどのようなセ ンサーもまた使用し得る。さらに、本発明は、センサーの形式に関しては限定さ れない。；センサー形式は光学センサー、電気化学的センサーなどを含み得る。 センサー14は、生理学的流体または参照試料の存在下で、直接、または非直接 的に、分析物と物理的、化学的または光学的に連絡する。センサーの出力は、適 切に覆われたコミュニケーションケーブル36によって読み出し手段38に連結され る。この読み出し手段38は、さらなる回路を制御するか、またはセンサーの出力 に基づいて分析物レベルを算出する、ディスプレイ、プリンター、またはマイク ロプロセッサーであり得る。 代表的な臨床設置において、例えば、センサーアセンブリ12は標準動脈カテー テル28と、それから変圧器50および注入媒体ソース40に導くコンジットとの間に 挿入される。センサーアセンブリ12の近位のポート22および遠位のポート24は、 それぞれ32および34で示される３方リュアーロック(luer-lock)コックに別々に 添付される。正常な操作部位において、言い換えればシステムが動脈の血圧をモ ニターするように操作される場合、患者および、近位の栓32は、変圧器50に向か って開かれた遠位の栓34に向かって開かれる。較正またはコントロール 測定の質のために、栓は、患者および変圧器50に関して閉じられ得る。このよう な場合、流体移行は原動手段により、アセンブリ通路16および次いでアウトレッ トポート栓34からドレインコンジット56および廃棄物レザバー26を通じて、参照 試料コンジット54を経由して参照試料ソース52からもたらされ得る。通常、動脈 カテーテル内の変圧器50は、ヘパリン化生理食塩水または他の適切な緩衝化滅菌 溶液でカテーテルを流すために用いられ得る注入媒体による急速排出機構44に関 連する。このような溶液の例および同様の調製方法は、国際特許出願第WO 94/06 019(発明者Wongら)に提供される。 従って、センサーアセンブリ通路16は、遠位の栓34を注入媒体コンジット30に 向かって開放し、および近位の栓をドレインコンジット56および廃棄物レザバー 26または患者に向かって開放すること、ならびに急速排出機構44を活性化するこ とにより流される。動脈ライン28を同様の手段で流す。あるいは、通路16および このシステムの他の構成成分は、例えば、新生児装置で、シリンジ原動法を用い て流し得る。 最初の設置時およびその後時々、センサーアセンブリ12内のセンサー14は再較 正され得る。再較正手順を行う必要性はしばしば、所定の側底誤差の範囲外の結 果となる品質コントロール測定によって示される。 センサーアセンブリ通路16と連絡するセンサー14を較正するために、通路およ び動脈ライン28、またはその両方、を注入媒体で流す。近位の３方コック32を患 者に関して閉め、通路16およびドレインコンジット56に関して開ける。遠位の３ 方コック34を注入媒体コンジット30に関して閉める。参照試料を遠位の３方コッ ク34を経由して通路16へ導入する。センサー14を参照試料で平衡化した後、読み 取り値がセンサーから得られる。この参照試料を標準注入媒体とともに通路16か ら流し、そしてこのプロセスをさらなる参照試料を用いて繰り返し得、それによ りマルチポイント較正を提供するか、または全ての栓が、遠位の栓34を通路16お よび変圧器50に関して開き、かつ近位の栓32を通路16および患者に関して開くよ うに開かれ得る。さらなる較正点はセンサー応答の特徴づけを改善する。 非生体適合性参照流体は、続いてこの生体適合性流体がセンサーアセンブリ通 路16から効果的に排出される場合に、センサーアセンブリ中のセンサー14を較正 するために使用され得る。このように、生体不適合性流体はインサイチュまたは オフラインのいずれかのセンサー較正のために用いられ得る。 オフラインセンサー較正は、センサーアセンブリ12が生理学的ライン28に結合 されない場合に行われる較正または定量的コントロール測定に関係する。例えば 、センサー較正は、遠位のフロー切換手段34を経由してセンサーアセンブリ12が 注入媒体ソース40および参照試料ソース52に結合し、かつ近位のフロー変換手段 32を経由して廃棄物レザバー26に結合するが、生理学的ライン28から分離する場 合に行われ得る。このようなオフライン較正は、センサーアセンブリ12を生理学 的ライン28中に設置することが期待されるセンサーを較正するに有用である。こ の較正方法は新生児用装置においてもまた好ましくあり得る。 続いて、図６を参照すると、請求された方法および装置を用いてまた、動脈内 に存在するカニューレ28のバレル84内に引き込み式で挿入されるセンサー14で較 正または品質コントロール測定が行われ得る。動脈血液の特性の分析の間、セン サー86のチップ（すなわち、センサー86の環境感受性末端）は動脈へのカニュー レの動脈内末端を超えて伸びる。この配置において、動脈内カニューレ28は、注 入媒体コンジット30を経由して注入媒体ソース40結合し、かつフロー切換手段32 により参照試料コンジット54を経由して参照試料ソース30に結合し、そして患者 は参照試料または注入媒体のレザバーとして働く。較正または品質コントロール チェックの実行の準備において、センサー14は、センサーチップ86がカニューレ のバレル84内に位置するように引き込まれ得る。カニューレ内に存在する任意の 生理学的流体が患者に流され、そしてセンサーチップ86が参照試料に対して曝露 されるように、参照試料をフロー切換手段32を通して注入する。次いでセンサー 14は較正され得るかまたは上記のように行われる品質コントロール測定される。 例えば、図１に示されるような代表的な装置では、動脈血液ガス値、pH値また は他の分析物値が、センサーアセンブリ流体通路16へ動脈血液試料を引き込むこ とによりモニターされる。センサー14を試料で平衡化させるために、センサーの 読み出しを記録し、そしてO₂、CO₂およびpH値を決定した。次いで、血液を急速 排出機構44を活性化するか、または他の手段により（例えば、シリンジ出水を用 いて流体通路16を流すことにより）、患者へ血液を戻し得る。 システムの実行は質コントロール測定を行うことにより確かめ得る。このよう な測定は、所定のスケジュールに従い、動脈血液分析物の値をモニターして、セ ンサーが較正外に乱れておらず、そして誤った結果を生じないことを確認する直 前、前後の両方、および後に行われ得る。品質コントロール測定を行うために、 近位の栓32を患者に関して閉める。センサーシステム通路16は変圧器50で急速排 出機構44を活性化することにより流体溶液で流す。参照試料を、センサーアセン ブリ流体通路16に導入し、そしてセンサー14を参照試料で平衡化する。単一また は複数のセンサーからの読み出しを行った後、読み出し値および参照試料におけ る既知の値を基にして計算されたO₂、CO₂およびpH値の間で比較を行う。計算さ れた値が計測される前の許容範囲の範囲外であれば、このシステムは再較正され 得る。 インサイチュおよびエクソビボセンサー較正について開示された方法および装 置が、ヒトまたは動物被検体における動脈ラインに配置された血液ガス(O₂およ びCO₂)およびpHセンサーを用いて使用されるように設計される。しかし、有用性 は任意の生理学的ライン、疑似体(paracorporeal)または体外センサーに存在す る任意のタイプのセンサー、あるいはセンサーは動脈に存在するカニューレ内に 引き込み式で挿入されたセンサーに拡張され得る。このような配置において、本 発明は、第１のセンサー較正、第２のまたは次の較正、参照チェック、または品 質コントロールチェックのために使用され得る。 さらに、本発明は、他の流体の特徴を分析するために使用し得るセンサーを較 正することの有用性を見い出し、その無菌状態が最も重要であり、そして再挿入 の前に較正のためにセンサーを除去することにより潜在的に妥協される。例えば 、このシステムは、細胞培養発酵槽などに関連する生物学的ラインに据え付けら れるセンサーアセンブリを較正するために有用である。 従って、本発明は、生理学的ライン、ならびにそれに関連する装置に据え付け られたセンサーのインサイチュ較正のための新規の方法を提供する。本発明の目 的の好ましい実施態様を詳細に記載したが、明らかな改変が、添付の請求の範囲 に定義されるように、本発明の意図および範囲を逸脱することなく作製され得る ことを理解される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リンチ， ローリー イー. アメリカ合衆国 ミネソタ 55346， エ デン プレーリー，マリアン ドライブ 6970 (72)発明者 ピアースカラ， アービン ティー. アメリカ合衆国 ミネソタ 55422， ロ ビンズデール，レーク ドライブ 3801 (72)発明者 ポーター， クリストファー エイチ. アメリカ合衆国 ワシントン 98072， ウッディンビル，エヌ．イー． 127ティ ーエイチ プレイス 19756

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．生理学的流体の特性を分析するためのシステムを較正する方法であって、以 下の工程を包含する方法： ａ）生理学的ラインに配置されたセンサーアセンブリを提供する工程であって、 該アセンブリは（i）生理学的流体中の分析物の特性に応答性である少なくとも １つのセンサーであり、該センサーが直接または間接に分析物と接触する、セン サー、ならびに（ii）生理学的ラインおよびコンジットに分離可能に取り付けら れ、かつ、切換可能に流体連絡している少なくとも１つの通路であって、それに より、既知の濃度の分析物を有する少なくとも１つの参照資料が該通路に導入さ れ得、そしてここで、該センサーが通路と連絡している通路、を含むアセンブリ である、工程； ｂ）該センサーアセンブリ中のセンサーを参照試料に曝す工程であって、それに よりセンサー応答を生じる工程；および ｃ）該参照試料中の分析物の特性にセンサー応答を相関させる工程。 ２．前記参照試料が注入媒体、較正物質、または両方を含有する、請求項１に記 載の方法。 ３．前記参照試料が較正物質を含有する、請求項２に記載の方法。 ４．前記較正物質が生体適合性である、請求項３に記載の方法。 ５．前記較正物質が合成の較正物質である、請求項４に記載の法方法。 ６．前記合成の較正物質が血液基質である、請求項５に記載の方法。 ７．前記センサーを前記参照試料に曝す工程が、参照試料をセンサーに直接的に 接触させる工程を包含する、請求項１に記載の方法。 ８．前記センサーを接触させる工程が動的接触を包含する、請求項７に記載の方 法。 ９．前記センサーを接触させる工程が静的接触を包含する、請求項７に記載の方 法。 １０．前記通路が生理学的流体、参照試料、または両方を、該通路を通じて通過 させる手段を有する、請求項１に記載の方法。 １１．前記通路が分路を有する、請求項１０に記載の方法。 １２．前記分路が切換可能な流体連絡において第１および第２の通路を有し、該 第１および第２の通路が、それぞれ生理学的ラインおよびセンサーアセンブリを 有する、請求項１１に記載の方法。 １３．前記第１の通路が前記生理学的流体を通過させる手段を有し、そして前記 センサーが前記第２の通路と直接的に接触する、請求項１２に記載の方法。 １４．前記分路が近隣の第１および第２の通路と、そしてそれらの間に挿入され た半透膜とを有する、請求項１１に記載の方法。 １５．前記半透膜が分析物を透過し、そして前記生理学的流体および前記参照試 料を透過しない、請求項１４に記載の方法。 １６．前記第１の通路が生理学的流体を通過させる手段を包含し、そして前記セ ンサーが直接的に前記第２の通路と接触する、請求項１５に記載の方法。 １７．前記通路が前記参照試料を通過させる手段を包含する、請求項１に記載の 方法。 １８．請求項１７に記載の方法であって、前記参照試料を通過させる手段が、該 参照試料を保存するための保存手段、該保存手段から前記通路へ該参照試料を伝 達するための起動手段、該参照試料を通路へ導入するための導入手段、該通路か ら該参照試料を除去するための排出手段、および除去された該参照試料を収容す るためのリザーバー手段を包含する、方法。 １９．工程（a）の前に、前もって混合した形態の前記参照試料を提供する工程 をさらに包含する、請求項１に記載の方法。 ２０．前記参照試料が、音振動測定器を使用して前混合されることにより提供さ れる、請求項１９に記載の方法。 ２１．１を越える参照試料に前記センサーをさらに曝す工程を包含する、請求項 １に記載の方法。 ２２．前記１を越えるの参照試料が、異なる既知の分析物濃度を有する第１およ び第２の参照試料を含有する、請求項２１に記載の方法。 ２３．前記参照試料が、注入媒体、較正物質、またはそれらの組み合わせを含有 する、請求項２１に記載の方法。 ２４．前記通路が前記生理学的ラインから外される、請求項１に記載の方法。 ２５．請求項１に記載の方法であって、前記通路が、内部バレルを有し、および 動脈に末端が位置する内在する動脈内のカニューレを包含し、そして該センサー は格納可能にカニューレに挿入されたチップを含有し、それにより該チップは動 脈内にカニューレの末端を越えて伸長し、該方法は、さらに工程（b）の前に、 カニューレのバレル内に配置されたセンサーのチップを格納する工程を包含する 、方法。 ２６．生理学的流体の特性を分析するためのシステムの精度を確かめるための品 質コントロールを行う方法であって、以下の工程を包含する方法： ａ）生物学的ラインに配置されたセンサーアセンブリを提供する工程であって、 該アセンブリは（i）生理学的流体中の分析物の特性に応答性である少なくとも １つのセンサーであり、該センサーが直接または間接に分析物と接触する、セン サー、ならびに（ii）生理学的ラインおよびコンジットに分離可能に取り付けら れ、かつ、切換可能に流体連絡している少なくとも１つの通路であって、それに より、既知の濃度の分析物を有する少なくとも１つの参照資料が該通路に導入さ れ得、そしてここで、該センサーが通路と連絡している通路、を含むアセンブリ である、工程； ｂ）該センサーを参照試料に曝す工程であって、それにより該センサー応答を生 じる工程； ｃ）該センサー応答から参照試料中の分析物について組成物量を計算する工程； および ｄ）該参照試料中の既知の濃度の分析物を用いて、分析物について計算された組 成物量を比較する工程。 ２７．前記参照試料が、注入媒体、品質コントロール媒体、較正物質、またはこ れらの組み合わせを包含する、請求項２６に記載の方法。 ２８．前記参照試料が、品質コントロール媒体を包含する、請求項２７に記載の 方法。 ２９．前記品質コントロール媒体が生体適応性である、請求項２８に記載の方法 。 ３０．前記品質コントロール媒体が合成の品質コントロール媒体である、請求項 ２９に記載の方法。 ３１．前記合成の品質コントロール媒体が血液の代用物である、請求項３０に記 載の方法。 ３２．前記センサーアセンブリを参照試料に曝す工程が、該参照試料に該センサ ーアセンブリを直接接触させる工程を包含する、請求項２６に記載の方法。 ３３．前記センサーの接触工程が動的接触工程を包含する、請求項３２に記載の 方法。 ３４．前記センサーの接触工程が静的接触工程を包含する、請求項３２に記載の 方法。 ３５．前記品質コントロール媒体が注入媒体からなる、請求項２８に記載の方法 。 ３６．前記通路が、前記生理学的流体、参照試料、または両方を、該通路を通じ て通過させる方法を包含する、請求項２６に記載の方法。 ３７．前記通路が分路を包含する、請求項３６に記載の方法。 ３８．前記分路が、切換可能な流体連絡における第１および第２の通路を包含し 、ここで該第１および該第２の通路はそれぞれ生理学的ラインおよびセンサーア センブリを包含する、請求項３７に記載の方法。 ３９．前記第１の通路が生理学的流体を通過させる方法を包含し、そして前記セ ンサーが第２の流体通路内とで直接接触する、請求項３８に記載の方法。 ４０．前記通路が、近隣の第１および第２の流体連絡を包含し、そして半透膜が その間に挿入される、請求項３７に記載の方法。 ４１．前記半透膜が、前記分析物を透過し、そして前記生理学的流体および前記 参照試料を透過しない、請求項４０に記載の方法。 ４２．前記第１の通路が生理学的流体を通過する手段を包含し、そして較正され た前記センサーが前記第２の通路内と直接接触する、請求項４１に記載の方法。 ４３．前記通路が、前記参照試料を通過する手段を包含する、請求項２６に記載 の方法。 ４４．請求項４３に記載の方法であって、前記生理学的流体、参照試料、または 両方を通過する手段が、該参照試料を保存するための保存方法、該保存方法から 前記通路へ参照試料を送達するための起動方法、該参照試料を該通路へ誘導する ための誘導方法、該通路から該参照試料を除去するための排出方法、および除去 された参照試料を包含するための貯蔵方法を包含する、方法。 ４５．工程（a）の前に、前もって混合した品質コントロール媒体を提供する工 程をさらに包含する、請求項２６に記載の方法。 ４６．前記品質コントロール媒体が、音振動測定器を使用して前もって混合され ることにより提供される、請求項４５に記載の方法。 ４７．前記通路が生理学的ラインから外される、請求項２６に記載の方法。 ４８．生理学的流体の特性を分析するためのシステムの精度を確かめるための品 質コントロールを行う方法であって、以下の工程を包含する方法： ａ）センサーアセンブリを提供する工程であって、該センサーアセンブリは、（ i）生理学的流体における分析物の特性に対して応答し、請求項１に記載の方 法に従って較正される少なくとも１つのセンサーであって、該センサーが直接ま たは間接的に分析物に接触する、センサーアセンブリ、および（ii）生理学的ラ インおよびコンジットを用いて、切換可能な流体の連絡中に分離可能に取り付け られた少なくとも１つの通路により、既知の濃度の分析物を含有する少なくとも １つの参照試料が通路内に誘導され得、そしてここで該センサーが該通路に連絡 される通路、を包含する工程； ｂ）該較正されたセンサーを参照試料に曝す工程であって、これにより、センサ ー応答を生じる工程； ｃ）該センサー応答から該参考サンプル中の分析物について組成物量を計算する 工程；および ｄ）該分析物に対する該計算された組成物量と該参照試料中の既知の濃度の該分 析物とを比較する工程。 ４９．請求項１に記載の方法であって、前記通路が、動脈中に配置されるの内部 バレルおよび末端を有する内在する動脈内カニューレを備え、そして前記センサ ーは格納可能にカニューレに挿入されたチップを備え、それにより該チップは該 動脈内のカニューレの末端を越えて伸長し、前記方法は、工程（b）の前に、該 カニューレの円筒部内に配置されたセンサーのチップを格納する工程をさらに包 含する、方法。 ５０．生理学的流体中の分析物を検出する方法であって、請求項１に記載の方法 に従ってセンサーを較正する工程を包含する、方法。 ５１．流体中の分析物を検出する方法であって、請求項２６に記載の方法に従っ て品質コントロールを行う工程を包含する、方法。 ５２．流体中の分析物を検出する方法であって、請求項４８に記載の方法に従っ て品質コントロールを行う工程を包含する、方法。 ５３．分析物を含有する、または含有することが予測される生理学的流体の特性 を分析するためのシステムを較正する装置であって、該装置は生理学的ライン内 に配置されたセンサーアセンブリを備え、該アセンブリは、（a）特性に応答す る少なくとも１つのセンサーであって、該センサーは直接または間接的に分析物 と接触するセンサー、および（b）生理学的ラインおよびコンジットと切換可能 な流体連絡中に分離可能に取り付けられた少なくとも１つの通路であって、それ により、少なくとも１つの参照試料が通路に誘導され得、ここで該センサーが該 通路との連絡部分に存在する、装置。 ５４．前記通路が、生理学的流体、参照試料、またはその両方を、該通路を通じ て通過させる手段を有する、請求項５３に記載の装置。 ５５．前記通路が分路を有する、請求項５４に記載の装置。 ５６．前記分路が、転換可能な流体連絡部分における第１および第２の通路を有 し、ここで該第１および第２の通路はそれぞれ生理学的ラインおよびセンサーア センブリを備える、請求項５５に記載の装置。 ５７．前記第１の通路が生理学的流体を通過させる手段を有し、そして前記セン サーが該第２の通路内で直接接触する、請求項５６に記載の装置。 ５８．前記分路が、近接する第１および第２の通路を有し、そしてこれらの間に 半透膜が挿入される、請求項５５に記載の装置。 ５９．前記半透膜が、分析物に対して透過性であり、そして生理学的流体および 参照試料に対して不透過性である、請求項５８に記載の装置。 ６０．前記第１の通路が生理学的流体を透過する手段を有し、そして前記センサ ーが前記第２の流体通路内で直接接触する、請求項５９に記載の装置。 ６１．前記第２の通路が生理学的流体を通過させる手段を有し、そして前記セン サーが第２の流体通路内で直接接触する、請求項５９に記載の装置。 ６２．前記通路が、参照試料を通過する手段を包含する、請求項５５に記載の装 置。 ６３．請求項６２に記載の装置であって、前記参照試料を通過する手段が、参照 試料を保存するための保存手段、該保存手段から通路へ参照試料を伝達するため の起動手段、該参照試料を該通路内へ誘導するための誘導手段、該通路から参照 試料を除去するための排出手段、および除去された参照試料を収容するための貯 蔵手段を備える、装置。 ６４．請求項５３に記載の装置であって、前記通路が、動脈に配置される内部バ レルおよび末端を有する内在する動脈内のカニューレを備え、そして前記センサ ーは収縮可能にカニューレに挿入されたチップを備え、それにより該チップは該 動脈内カニューレの末端を越えて伸長する、装置。