JPS61115538A - 経皮センサ - Google Patents

経皮センサ

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JPS61115538A
JPS61115538A JP59237098A JP23709884A JPS61115538A JP S61115538 A JPS61115538 A JP S61115538A JP 59237098 A JP59237098 A JP 59237098A JP 23709884 A JP23709884 A JP 23709884A JP S61115538 A JPS61115538 A JP S61115538A
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JP
Japan
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sensor
transcutaneous
electrode
skin
interstitial fluid
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Application number
JP59237098A
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English (en)
Inventor
渡辺 吉雄
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、経皮センサに関し、特に体内のPH。
酸素分圧、炭酸ガス分圧などを無侵襲に生体表面から連
続的に測定するガス測定装置に好適な経皮センサに関す
るものである。
〔発明の背景〕
従来の生体内PH・酸素分圧・炭酸ガス分圧の連続測定
では、各小型センサを血管内、あるいは組織内に挟入す
るか、血管内へ挟入したカテーテルから体外へ導いた血
液にPH・酸素・炭酸ガスの各センサを接するかの方法
がとられていた。また、これら諸量の間欠的測定は、採
血後各センサで測定している。特に、PH・酸素分圧・
炭酸ガス分圧を行うものは、Radion+et、er
社、1.L、社。
Corning社などから血液ガス測定装置として販売
されている。しかし、これらの血液ガス測定装置では直
接体内から採血して行うため、消毒、感染。
精神的・肉体的苦痛、血液の減少、生体成分付着による
性能劣化9間欠的測定による情報不足などの問題がある
なお、体表面にセンサを装着して無侵襲に血中ガス分圧
を連続測定する経皮的ガス分圧測定としては、特開昭5
0−141186号公報、特開昭53−137590号
公報、特開昭54−60788号公報などの例がある。
また、吸引ATR法(内部減衰全反射法)によるグルコ
ースの経皮測定については、雑誌医用電子と生体工学第
22巻特別号772〜773(1984)における富山
らによる「吸引ATR法による生体物質計測に関する検
討Jが発表されている。しかし、このような従来の方法
では、分光光学的方法によりグルコース濃度を求めよう
としており、ATRプリズムと体表間の間質液の液膜厚
の影響を受けたり、皮膚が直接吸引されるため生体保護
上、抜気圧に限界が生じたり、他成分の影響を受けたり
、測定対象がいまのところグルコースのみであるという
問題がある。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、このような従来の欠点を解消し、体内
のPH・酸素分圧・炭酸ガス分圧などを体表面から無侵
襲に連続測定することにより、患者に与える測定時の負
担を少なくするようなPH・酸素・炭酸ガスなどの検知
ができる経皮センサを提供することにある。
〔発明の概要〕
上記目的を達成するために、本発明では、1つの側が皮
膚と接する箱状体の中にイオン、ガス、    ′有機
物などを測定する生化学センサ部を具備し、前記センサ
部の皮膚装着面の周囲に生体表面を吸引して体内からの
間質液を浸出させる吸引室を有する経皮センサにおいて
、該経皮センサが間質液に常に接するとともに、吸引に
よる皮膚の損傷を防止するための物質を、前記センサ部
と吸引室の体表面側に張ったことに特徴がある。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例を図面により説明する。
まず、最初に本発明の詳細な説明する。
間質液(細胞間液)は主として毛細血管の動脈側の静水
圧とコロイド浸透圧の差により半透性の毛細血管から浸
出したものであり、その成分組成は、血液のそれと似て
いる。また、生体表面の角質層は一般的に物質の透過性
が悪いが、粘着テープによる15〜20回のストリッピ
ングで、はぼ完全にはく離されることが知られている(
山水尚武。
山本辰馬: 粘着テープを用いた表皮角質層のはく離量
について、医用電子と生体工学、13.PP。
360〜361.1975)。角質層をはく離して、該
部位体表面を300Torr程度に抜気すると間質液が
浸出する(富山端居ほか:吸引ATR法による生体物質
計測に関する検討、医用電子と生体工学、22−特別号
、PP、772〜773.1984)ので、前記部位体
表面にPH・酸素・炭酸ガスなどの複合センサを装着す
ることで1体内のPH・酸素分圧・炭酸ガス分圧などが
経皮的に測定できる。ここで、体表面から吸引して間質
液を浸出させるとき、吸引による皮膚の損傷が発生した
ので、センサの体表面側に皮膚をおさえる物体を備える
ことで、皮膚の損傷を防止した。
第1図は本発明の第1実施例を示す経皮センサの断面図
、第2図は本経皮センサの概略図、第3図は第2図の切
断面AからDでの断面図である。
第1図、第2図、第3図において、1はPHセンサ部、
2は酸素センサ部、3は炭酸ガスセンサ部、4は温度セ
ンサ、5は本経皮センサを皮膚に吸引するための吸引室
、6は耐食性金、属や人工高分子のメツシュあるいは多
孔質物質、7はボディー。
8はセンサ部のシールド4線、9は温度センサ4のリー
ド導線、10は接続管、11は角質層、12は皮膚であ
る。
本経皮センサは、PHセンサ部1.酸素センサ部2、炭
酸ガスセンサ部3、これら3個のセンサの温度補正用の
サーミスタなどの温′度センサ4、本経皮センサを皮膚
に吸引するための吸引室5゜PHセンサ部1.酸素セン
サ部2.炭酸ガスセンサ部3と吸引室5の体表面側に張
るステンレスのような耐食性金属や人工高分子のメツシ
ュあるいは多孔質物質6、およびこれらを被覆するボデ
ィー7が主な構成要素であるが、さらにPHセンサ部1
、酸素センサ部2.炭酸ガスセンサ部3などのシールド
導線8、温度センサ4のリード導線9゜吸引室5を除圧
にするために真空ポンプに接続する接続管10からなる
上述の経皮センサは角質層11を剥離した皮膚12に除
圧により吸着するが、リング状面面テープあるいはサー
ジカルテープで補強するとしっかり固定される。なお、
メツシュあるいは多孔質物質6は、P Hセンサ部■、
酸素センサ部2.炭酸ガスセンサ部3に体内より浸出し
た間質液を常に接触させるためと、吸引による内出血な
どの皮膚の損傷を防ぐ生体保護のために用いている。P
 Hセンサ部1.酸素センサ部2.炭酸ガスセンサ部3
の各センサ部の配置は自由であり、これらのセンサ部の
構造は後述する。また、PHセンサ部の出力インピーダ
ンスは非常に高いので、S/N比改善のためにインピー
ダンス変換を行うプリアンプを内蔵することも考えられ
る。
第4図は、各センサ部の一例を示す図であり、(a)が
PHセンサ部1.(b)が炭酸ガスセンサ部2゜(c)
が酸素センサ部3の例である。これらの各センサは一般
に知られたものであり、ここでは構造のみを示し、その
動作原理は省略する。
第4図において、20.35はガラス感応薄膜。
21.39はガラス膜、22.38は内部電極。
23.36はP H既知の電極内部液、24は液絡部、
254;J:塩橋、  264;を比MftIii用内
部電tri(銀・塩化銀電極あるいは甘木電極)、 2
7は飽和KC1、よ、3]よよ□l!!、3[よ□、イ
ー、32.′41はO−リング、33.42は電解液、
34゜43はスペーサi、40は絶縁物質、44は白金
陰極、45は銀陽極、37.46は人工高分子膜である
(a)のPHセンサ部lは、ガラス電極と比較電極の組
合せで構成される。ここで、ガラス電極は、水素イオン
のみ通過させるガラス感応薄膜20、このガラス感応薄
膜20の支持体であるガラス膜21、ガラス膜21の内
部に入れるPH既知の電極内部液(通常0.1N HC
l2)23、電極内部液23に浸されている銀・塩化銀
電極、あるいは甘木電極からなる内部電極22で構成さ
れる。また、比較電極は、液絡部24を持っ塩橋25、
この内部に入れる飽和KCQ溶液27、および飽和KC
l1溶液27中に浸す比較電極用内部電極(銀・塩化銀
電極あるいは甘木電極)26から構成されるが、飽和K
CQl溶液27の補給口も設ける必要がある。なお、P
Hセンサ部1はIS  FETを用いてもよい。
(b’)の炭酸ガスセンサ部2は、内部にガラス電極方
式のPHセンサを用いているが、l5FETのPHセン
サも可能である。ガラス電極は、ガラス感応薄膜35.
電極内部液36.内部W1極38、ガラス膜39で構成
され、銀・塩化銀などの比較電極30は裸のままで電解
液(NaHCO3)33に浸される。他の構成要素とし
ては、スペーサー34.炭酸ガス透過性のあるテフロン
膜のような人工高分子膜371人工高分子膜37を留め
るためのO−リング32.ボディー31がある6(c)
の酸素センサ部3は、白金陰極44、銀陽極45、エポ
キシ樹脂などの絶縁物質40.スペーサー43.電解液
42.酸素透過性のあるポリプロピレン膜のような人工
高分子膜46、O−リング41から構成される。
次に1本発明の第2実施例を図面により説明する。
第5図は、本発明の第2実施例を示す経皮PHセンサの
一般形の断面図である。これは、第1図のPHセンサ部
1を単体として用いて経皮PHセンサを構成したもので
ある。
経皮PHセンサは、ガラス電極、キンヒドロン電極、水
素電極、アンチモン電極などのいずれか1つと銀・塩化
銀または甘木の対照fttiの組合せ、あるいは丁s 
 FETなどのPHセンサ部(以下、PHセンサという
)1と、PHセンサlの体表面側に設けて間質液を吸収
・保存し、かつ吸引による皮膚・の損傷を防止するメツ
シュ、あるいは多孔質物質6、角質層11を剥離した皮
膚12に経皮PHセンサが吸収されるための吸引室5と
、吸引室5を除圧にするための真空ポンプに接続する接
続管101本体ボディー7、PHセンサ1の出力用シー
ルド導線8′から構成される。
なお、経皮PHセンサ1は、除圧のための皮膚を吸引し
て固定される力で、リング状両面テープやサージカルテ
ープで補強するとしっかり固定される。これにより、経
皮的にPHが測定できる6第6図は1本発明によるガラ
ス電極と比較′R極の組合せをPHセンサとして用いた
経皮PHセンサの実施例の断面図である。
P Hセンサ1のガラス電極は、水素イオンのみ通過さ
せるガラス感応薄膜2o、この薄膜12の支持体である
ガラス膜21、ガラス膜2oの内部に入れるPH既知(
PH1)でc12−イオンを含む1!極内部液23(通
常0.1’NHCQを使用)、この内部液23に浸され
ている銀・塩化銀電極あるいは甘木電極からなる内部電
極22(通常前者を使用)で構成される。
PHセンサ1の比較電極は、液絡部24を持つ塩橋25
.この内部に入れる飽和KCQ溶液27、およびKCQ
溶液27中に浸す比較電極用内部電極(銀、・塩化銀電
極あるいは甘木電極)26から構成されるが、飽和KC
Q溶液27の補給口も設ける必要がある。これば一般の
PH電極と同じなので図示を省略する。経皮PHセンサ
の他の構成要素は第5図の説明と同じである。
浸出した間質液はメツシュ、あるいは多孔質物質6に吸
収・保存され、ガラス電極、比較電極は常に間質液に接
し1間質液のPH(PH2)変化を連続的に測定できる
。平衡状態でのガラス電極の膜電位EmはNernst
:の式に従い、           ^Em=R’ 
 T −S/ 100(PH2PH1)・・・・(1) となる。ただし、R’ TはN ernst fact
or、 Sは電極の理論値に対するガラス電極の感度で
ある。
この他にもガラス電極−比較電極間の電位差には幾つか
の要素が関係するが、これらは一定と見なされ、基本的
には式(1)で間質液のPH(PH2)が測定できる。
第7図は、第6図の経皮PHセンサ、に、吸引をより強
固にするための○−リング17、PHセンサ1の温度補
正用のサーミスタなどの温度センサ11、および温度セ
ンサ4のリード導線9を加えたものである。
第8図は、第6図の経皮PHセンサに、温度センサ4.
温度センサ4のリード導線9、およびガラス膜21の電
気抵抗が高いためにインピーダンスを低減し、S/N比
を向上させるためにプリアンプ16を付加したものであ
る。
第7図、および第8図で付加した、O−リング17、温
度センサ4.プリアンプ16は目的に応して自由な組合
せで第6図に加えることができるのは自明のことである
このようにして、本実施例によれば1体内のPH・酸素
分圧・炭酸ガス分圧を体表面から無侵襲に連続測定でき
るようになる。また、本発明は、その他にもグルコース
センサ、乳液などの有機物センサ、CQ、に、Ca、N
などのイオンセンサ。
金属センサなどの種々のセンサを組合せて測定装置を構
成するものにも利用できる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、簡便な方法によ
り体内のPH・酸素分圧・炭酸ガス分圧などを体表面か
ら無侵襲に連続測定できるので、感染、患者の精神的・
肉体的苦痛、血液の消耗を防ぐことができ、また、セン
サに血球等が付着しないので性能劣化が少なく、長期に
亙りPH・酸素分圧・炭酸ガス分圧などを安定に測定で
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例を示す経皮複合センサの概
略構成断面図、第2図は第1図の概略図、第3図は第2
図のA−Dの断面図、第4図はPHセンサ・酸素センサ
・炭酸ガスセンサの各横断面図、第5図は本発明の第2
実施例を示す経皮PHセンサの概略構成断面図、第6図
はその実施例、第7図〜第8図は第6図に機能を追加し
たものである。 1 : PHセンサ部、2:酸素センサ部、3:炭酸ガ
スセンサ部、4:温度センサ、5:吸引室。 6:メツシュあるいは多孔質物質、11:角質層、]6
:プリアンプ、20,35ニガラス感応薄膜、21−.
38 ニガラス電極用内部電極、23,36:電極内部
液、26:比較電極用内部電極、27:(g和KcQ7
3M、24 : 68部、 37 : テアoン膜等、
30?比較電極、17,32,41 :O−リング、3
3二電解液、44:白金陰極、45:銀陽極、46:ポ
リプロピレン膜等。 第    1    ) 第2図 第3図 (A)                 [F])藁
    4   図 ja)              (b)累    
5   図 第6図 第7図 第8図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)1つの側が皮膚と接する箱状体の中にイオン、ガ
    ス、有機物などを測定する生化学センサ部を具備し、前
    記センサ部の皮膚装着面の周囲に生体表面を吸引して体
    内からの間質液を浸出させる吸引室を有する経皮センサ
    において、該経皮センサが間質液に常に接するとともに
    、吸引による皮膚の損傷を防止するための物質を、前記
    センサ部と吸引室の体表面側に張ったことを特徴とする
    経皮センサ。
  2. (2)1つの側が皮膚と接する箱状体の中にイオン、ガ
    ス、有機物などのいずれかを測定する生化学センサ部を
    具備し、前記センサ部の皮膚装着面の周囲に生体表面を
    吸引して体内からの間質液を浸出させる吸引室を有する
    経皮センサにおいて、前記箱状体内に高入力インピーダ
    ンスと低出力インピーダンスを持つプリアンプ、または
    、温度補正用のサーミスタ等の温度センサを内蔵し、前
    記経皮センサが間質液に常に接するとともに、吸引によ
    る皮膚の損傷を防止するための物質を、前記センサ部と
    吸引室の体表面側に張ったことを特徴とする経皮センサ
  3. (3)前記物質は、ステンレスのような耐食性金属、あ
    るいは人工高分子のメッシュ、あるいは多孔質物質であ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項または第2項
    記載の経皮センサ。
JP59237098A 1984-11-10 1984-11-10 経皮センサ Pending JPS61115538A (ja)

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