JPS6220813B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、体液中のガス分圧を経皮的にポー
ラログラフ測定するための、自動的に温度調節さ
れた生理学用センサに関する。

たとえば血液などの体液中のガス、特に酸素の
分圧を経皮的にポーラログラフ測定するための生
理学用センサは、従来、アメリカ合衆国特許第
3929605号およびドイツの公表された出願第
2835730号に参照されるように、１または数個の
陰極および陽極を装備する。このような装置の開
発結果によれば、たとえば白金または金からなる
陰極は、ともに加熱される銀からなる陽極ブロツ
ク内に取付けられる薄い円筒状のチユーブあるい
は線である。この陰極は、ガラスまたはエポキシ
樹脂からなる絶縁性ブロツクによつて陽極ブロツ
クから電気的に孤立されており、そしてこの絶縁
性ブロツクは陽極ブロツク内に挿入されており、
かつ陰極を支持し、陰極を所定の位置に維持する
ために働く。

さらに、ガス分圧の経皮的ポーラログラフ測定
のための複数の陰極を有する生理学用センサが、
提案されてきた。そこでは、いくつかの陰極のそ
れぞれが、個々の絶縁体のなかに設けられてお
り、次に個々の絶縁体は対応する個々の加熱され
た陽極により囲まれており、これらの陽極は互い
に熱的および電気的に絶縁されている。
KIMMICH，H.P.、SPAAN，V.G.、
KREUZER，F.らの「トリプル電極装置による37
℃におけるPaO₂の経皮的測定」
（Transcoutaneous Measurement of paO₂ at 37
℃ with、ａ Triple Electrode System，Acta
Anaesth. Scand. Suppl.第68巻第28頁ないし第
32頁、1978年）を参照されたい。

異なる開発の結果によれば、微小陰極としてし
ばしば参照されるいくつかの比較的小さな陰極が
設けられており、各微小陰極は加熱されていない
共通の陽極内に支持される個々の絶縁体内に設け
られているような生理学用センサが構成されてい
る。FATT，ＩおよびHELEN，R.STの「複数の
陰極を有するポーラログラフ酸素センサおよびそ
の特性」（Ａ Multicathode Polarographic
Oxygen Sensor and its Performance，J.Appl.
Physiol.第27巻第435頁ないし第437頁、1969年）
を参照されたい。

経皮的ガス測定のための生理学用センサにおけ
る個々の微小陰極を有する複数陰極システムによ
り達成される利点は、次のようなものである。

測定されるべき量、すなわちたとえば酸素につ
いての分圧は、比較的大きな体表面積にわたる測
定手順を実行することにより決定される。陰極の
数に依存して、複数の測定電流が、微小陰極の有
利な特性、すなわち測定電流の増加が単一の陰極
の大きさの増加により達成されるような状態に比
べて比較的酸素についての小さな要求および比較
的小さな時定数、をそこなうことなしに複数の測
定電流が発生される。

この発明は、ガス分圧を経皮的ポーラログラフ
測定する形式の生理学用センサの改良を達成する
ものであり、特に、充血の増加およびガスの動脈
分圧との関係の改善を達成する目的のために、陽
極ブロツクを加熱し、さらに測定セルにより占め
られる領域および皮膚に熱を移動させることによ
り、温度コントロールを行なうものに関する。

この発明は、公知の温度制御された生理学用セ
ンサの比較的不充分な特性が、比較的大きな絶縁
ブロツクまたはプラグが陽極ブロツク内に挿入さ
れ、この絶縁体がさらに個々の陰極を挿入してい
るという事実に基づくものであることを考えて開
発された。これらの陰極のアセンブリはポーラロ
グラフセルを形成するので、陽極ブロツクの外表
面に付加される熱は、電極アセンブリ−この語
は、個々の陰極を支持するときの陽極ブロツクを
示すのに用いられる−全体に、充分に早くかつ有
効に分散されないと、理論付けられる。

この発明概念を展開すれば、単一の絶縁体がす
べての陰極を支持せずに、個々に絶縁された陰極
が用いられて、温度制御された生理学用センサに
ついての最適の結果が得られ得られることが理解
され、このようなワイヤから構成される個々に絶
縁された陰極では、各ワイヤはある長さのワイヤ
を適合させるたとえばガラス管あるいはプラスチ
ツクチユーブのような管状シールドにより陽極か
ら個々に絶縁されている。この構成要素の選択
は、絶縁された陰極の間に延ばされた陽極ブロツ
クの金属部分が、陽極部分として動作し、かつ絶
縁された陰極を支持するだけでなく、これらの金
属部分は第３の機能すなわち熱伝導体としての機
能をも果たすという事実により満たされる適当な
熱の分布を与える基本的概念を有する優れたセン
サを導びくということがわかつた。陽極ブロツク
の外表面に付加される熱は、このように電極アセ
ンブリの中央領域、特に、使用の間に適用される
体表面に密接する部分に伝えられる。

結果として、この発明は、所望の充血が所望の
範囲にかつ遅れることなしに達成されるように、
最初に、電極アセンブリ、特に膜および電解質に
隣接する部分を、適当に加熱させ得るものであ
る。

このように、この発明の広い局面によれば、体
液中のたとえば酸素のようなガスの分圧の経皮的
ポーラログラフ測定のための生理学用センサが与
えられる。このセンサは、金属の陽極ブロツク
と、ポーラログラフとして動作するセルを形成す
るために、陽極ブロツクにより支持される、少な
くとも２個のガス分圧測定のための金属陰極とを
含み、各セルは個々の陰極を有し、かつ少なくと
も１個の他のセルとともに共通の陽極ブロツクを
分割し、絶縁シールド手段と、好ましくはワイヤ
上である各陰極を陽極ブロツクからそれぞれ電気
的に絶縁するための適当な絶縁チユーブと、電極
アセンブリの温度を実質的に一定に維持するため
の温度制御手段とをさらに含む電極アセンブリを
備える。このように、ワイヤ上の陰極を装備する
絶縁チユーブのような個々の絶縁シールド手段の
間に延ばされる金属陽極ブロツクのこれらの部分
は、陽極ブロツク全体に熱を分散させる。

好ましくは、少なくとも３個のポーラログラフ
として動作するセルを形成するために、少なくと
も３個の金属陰極が用いられる。陰極は、正多角
形の角の部分に対応する位置に設けられてもよ
く、または円環状ラインに沿つて等間隔に分散さ
れる位置に設けられてもよい。陰極が、陽極ブロ
ツクの中央領域の位置に設けられ、相互に隣接す
る陰極間の距離が陽極ブロツクの外周面からの距
離よりも短いときに、良い結果が得られる。

以下に示されかつ述べられる実施例によれば、
各陰極は絶縁チユーブに装備されるある長さの金
属ワイヤであり、このチユーブは陽極ブロツクを
貫通する孔に実質的に平行に取付けられており、
各チユーブの間に延びかつ各チユーブを取囲む陽
極ブロツク材料は陽極ブロツク全体に熱を分散さ
せる手段を構成する。

ガス分圧の経皮的ポーラログラフ測定のための
生理学用センサがこの発明の教示により構成され
るとき、迅速かつ均一な熱の分散に対する要請
は、ポーラログラフイツクな生理学用センサを経
皮的に操作するために従来提案されていた複数陰
極システムの有利な特徴を何ら放棄することな
く、有利に満たされる。各単一の測定セルの断面
は、いくつかの陰極を備えるいずれの測定セルの
断面よりも実質的に小さく、かつ通常は銀である
良好な熱伝導特性を有する中間の陽極ブロツクの
厚い層が個々の測定セルの間に存在していること
を考慮するならば、陽極ブロツクの加熱される外
表面から陽極の中心までの熱の伝導は、測定セル
を形成する陰極が分散して配設されているところ
では、さまたげられない。これらの中間の層は、
優れた熱伝導素子を形成し、これらは熱を個々の
測定セルおよび使用の間にセンサがその上に載置
する皮膚の表面に伝導し、そのため充血が充分な
範囲に引き起こされる。したがつて、この発明の
生理学用センサのセンサ部分により覆われる身体
の部分の充血は、すべての実用的な目的のため
に、均一でありかつ遅延なく生じる。

この発明の利益を利用するためには、周囲の陽
極ブロツクと協働して３個の測定セルを形成する
少なくとも３個の陰極を設け、かつこれらを正多
角形の角の部分にまたは代わりに円の周辺に沿つ
て均一に配列することが適当である。そのとき、
陰極とそれらを絶縁するシールドとの間の中間の
金属陽極材料の厚みはそんなに大きい必要はな
く、そのため個々の絶縁された陰極の間の相互の
距離は、リムすなわち陽極ブロツクの外表面から
の距離よりも小さい。それ自体知られている陽極
ブロツクには、好ましくは抵抗が陽極ブロツクの
外表面を取囲んで巻かれている形態である電気的
ヒータが設けられる。陽極ブロツク内が予め定め
られた温度に維持されるように温度をコントロー
ルし、加熱出力を調整するためには、温度センサ
が陽極ブロツクに直接に適当に設けられ、この温
度センサはその制御装置が本来離れた測定装置内
に設けられている加熱用電源のための制御回路に
対して、信号ケーブル内に装備されるリード線に
より接続される。この装置は、温度を一定に維持
する。

この発明は、この発明を実施する生理学用セン
サの軸に沿つた断面図である図面の１つの図を参
照して、この発明の一実施例の以下の詳細な説明
により一層理解されるであろう。

説明および図面を単純化するために、表わされ
る装置は２つの陰極のみを有する。実用的な目的
のためには、好ましくは３個またはそれ以上の陰
極が存在するであろう。

この発明が関連するタイプのポーラログラフと
して動作する生理学用センサは、通常１ないし２
センチメートルの径の平担な、円盤状のまたはプ
レート状の形を有する。含まれる技術によれば測
定セルを構成する要素は、好ましくは白金または
白金線からなる陰極１および２、ならびに好まし
くは銀または銀の合金からなる参照電極５であ
る。この発明の表わされた実施例では、陽極は、
陽極ブロツク５の形態である。図面では、たつた
２個のこのような陰極が示されるが、好ましくは
３個または奇数のいくつかの付加的陰極が用いら
れるであろう。

酸素の存在および電圧の印加により、ポーラロ
グラフの電流は、これらの陰極１および２ならび
に陽極５の間を流れ、この電流は、信号ライン１
ａ，２ａおよび１３ａにより電流測定装置または
離れた記録およびモニタ装置（図示せず）へ流れ
る。信号ラインは、通常は１人の患者のケーブル
を形成するように接続される。

この発明の教示によれば、金属陰極１，２のそ
れぞれは、ガラスからなる個々の絶縁するチユー
ブ体、円筒体またはプリズム１ｂ，２ｂの中に取
付けられ、陽極５とともに協働するこのチユーブ
体とともに各陰極は、測定セルＭ１，Ｍ２を形成
する。チユーブ状エレメント１ｂ，２ｂは、陽極
ブロツク５から各陰極１，２を電気的に個々に絶
縁するための絶縁シールド手段を構成することが
理解されるであろう。この陰極の端部は、このチ
ユーブ体から電解質領域４の中に突出する。

電解質領域は、膜１５より閉じられ、すなわち
その周囲から分離されており、センサユニツトの
使用中この膜は、測定されるべき酸素分圧または
ガスの分圧が決定および連続的にモニタされるは
ずである皮膚または身体の部分に接続される。

このように、前述される要素は、好ましくはプ
ラスチツク材料からなる支持体１１の中に設けら
れる。膜１５は、プラスチツク材料からなるリン
グ８によりこの支持体１１の上でテンシヨンを有
するように維持され、それによつて電解質のため
の狭い中間領域４を維持する。この領域４に存在
する電解質を構成するペーストまたは液体は、陰
極１，２および陽極５の間に必要な伝導性接続を
供給する。プラスチツク材料からなるリング上の
ハウジング１０は、患者のケーブル９の端部が延
びる外部のコネクタを形成する。

電気的抵抗巻線６は、ヒータ部品を構成し、こ
れは陽極ブロツク５の外表面の上に取付けられ
る。ヒータ巻線６は、線６ａを接続する加熱出力
のための電源および制御回路（図示せず）に接続
される。温度のコントロールおよび調整のため
に、陽極ブロツク５の中に取付けられる温度セン
サ７がさらに設けられ、これは線７ａを通り制御
回路に接続される。装置が接触される皮膚の部分
に危険を与えることなしに充分な充血を達成する
ためには、陽極ブロツク５の温度は、自然の体温
以上の一定のレベルに適当に維持される。絶縁体
１ｂ，２ｂおよび陰極１，２を含む個々の測定セ
ルＭ１，Ｍ２は、陽極体５の中の孔に設けられ、
この孔は、陽極体の中央の領域内、たとえば正多
角形の角に対応する位置にまたは円環状ラインに
均一に沿つて、に均一に配置される。好ましく
は、陰極は、陽極ブロツクの中央領域内の位置に
ともに集中される。このとき、隣接する陰極相互
の間の距離は、陽極ブロツクの外表面からの距離
よりも小さいかもしれない。図面から明らかなよ
うに、説明される実施例では、各陰極１，２は絶
縁チユーブ１ｂ，２ｂの中に装備される一定の長
さの金属ワイヤであり、このチユーブは実質的に
陽極ブロツク５を貫通する孔に平行に取付けられ
ており、この陽極ブロツク材料は陽極ブロツク５
全体に熱を分散するための手段を構成するチユー
ブの間および周囲に延びる。

多くの変形が、添付された請求の範囲により規
定されるこの発明の範囲内に含まれる変化によ
り、ここにおいて開示された特徴と同等のものを
使用して、代替手段または付加によりなされ得る
ことを注意すべきである。

【図面の簡単な説明】

図面は、この発明の生理学用センサの一実施例
の軸方向に沿つた断面図である。 図において、１は金属陰極、１ｂは絶縁チユー
ブ、２は金属陰極、２ｂは絶縁チユーブ、５は陽
極ブロツク、６は温度制御手段としての抵抗巻線
Ｍ１およびＭ２は個々の測定セルを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 酸素のようなガスの分圧の経皮的ポーラログ
   ラフ測定のための生理学用センサであつて、 金属からなる陽極ブロツクと、 ポーラログラフとして動作するセルを形成する
   ために、前記陽極ブロツクにより支持される少な
   くとも２個のガス分圧測定のための金属陰極とを
   含み、 各セルは、個々の陰極を有し、かつ少なくとも
   １個の他のセルとともに共通の前記陽極ブロツク
   を分かち合い、 各陰極を前記陽極ブロツクから電気的に個々に
   絶縁するための絶縁シールド手段と、 電極アセンブリの温度を実質的に一定に維持す
   るための温度制御手段とをさらに含む、電極アセ
   ンブリを備える、生理学用センサ。 ２ 前記個々の絶縁シールド手段の間に延びる前
   記金属からなる陽極ブロツクの部分を含む、前記
   陽極ブロツク全体に熱を分散させるための手段を
   備える、特許請求の範囲第１項記載の生理学用セ
   ンサ。 ３ 少なくとも３個のポーラログラフとして動作
   するセルを形成するための少なくとも３個の金属
   陰極を備える、特許請求の範囲第１項記載の生理
   学用センサ。 ４ 前記陰極は、正多角形の角に対応する位置に
   設けられている、特許請求の範囲第１項ないし第
   ３項のいずれかに記載の生理学用センサ。 ５ 前記陰極は、円環状ラインに沿つて均一に分
   散される位置に設けられる、特許請求の範囲第１
   項ないし第３項のいずれかに記載の生理学用セン
   サ。 ６ 前記陰極は、前記陽極ブロツクの中央領域の
   位置に設けられ、相互に隣接する陰極間の距離は
   前記陽極ブロツクの外表面からの距離よりも短く
   されている、特許請求の範囲第１項ないし第３項
   のいずれかに記載の生理学用センサ。 ７ 各陰極は、絶縁チユーブの中に装着される一
   定長の金属ワイヤであり、前記チユーブは前記陽
   極ブロツクを貫通する孔に実質的に平行に取付け
   られており、前記陽極ブロツク材料は前記陽極ブ
   ロツク全体に熱を分散させるための手段を構成
   し、前記チユーブの間に延びかつ取囲む、特許請
   求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の
   生理学用センサ。