JPS6235451Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、血管又はその他の血液含有器管内の
血液の酸素飽和度を正確に測定する分光測光装置
と共に使用するためのカテーテルを提供するもの
である。

カテーテルは従来から血液の採取、薬剤の注入
などの目的で用いられている。血中の酸化ヘモグ
ロビンによる特定波長の光線の反射に基づいて血
液の酸素飽和度を測定する場合、カテーテルを通
して光学繊維を血液中へ導くことが行われる。し
かしこの場合、光学繊維の末端開口以外の部分が
薬剤や血液と接触すると両者が相互に影響を及ぼ
し得ることから、好ましくない。本考案はこの見
地からなされたものであり、血液中の酸素飽和度
を測定する装置に用いられるカテーテルであつ
て、人体の静脈または動脈中に挿入されるに適し
た直径を有する管と、該管をその長さ方向にわた
つて第一と第二の分離された通路に分離する管内
のセプタムと、前記第一の通路内にその長さ方向
に沿つて配置された可撓性のある一対の連続的な
光学的光案内体と、前記第一の通路は前記光案内
体の末梢端部の周りでシールされていることと、
前記一対の光案内体は略同じ直径を有し末梢端部
において並列して当接しあう状態で延びているこ
とと、前記末梢端部は前記光案内体の軸に対して
直角に延びる平坦な端面に終端していることと、
前記光案内体の一方は前記装置から光を送光する
光案内体であり他方の光案内体は末梢端部におい
て血液から後方散乱された光を受光し前記装置へ
と送る光案内体であること、及び前記第二の通路
は前記第一の通路内の光案内体と接触することな
しに液体を伝達せしめるよう両端が開放している
通路であることを特徴とする前記カテーテルを提
供することによつて問題の解決を図るものであ
る。

本考案のカテーテルには通路（ルーメン）が２
個設けてある。これら通路の中一方はカテーテル
の先方（末梢）端部に於いて血液の流れに開口し
ており、カテーテルが血液の採取、直接的な血圧
測定及び（又は）腸管外液体及び薬剤の注射目的
に使用されるよう、その手前端部には適当な連結
具が備えてある。そのため光案内体、即ち光学繊
維はその末梢端部の表面を除いては血液又はその
他の液体と接触せず、こうして光学繊維の主な作
成材料であるプラスチツク材による水の吸収を最
少にする。光学繊維は、送光繊維及び受光繊維の
間の望ましくない光学的漏れをもたらす光学繊維
内への光の漏れ及び光学繊維外への光の漏れをな
くす目的から、光学的に不透明な材料内に被包さ
れている。好ましい態様に於いては、光学繊維の
被包されている光学的に不透明な材料は水を通さ
ないチタニウム又はロジウムの如き比較的不活性
の金属である。この材料は、測定が時間と共に
「変動」することで明らかになる光学繊維の光学
的送光特性の変動をもたらす水の吸収に対して、
光学繊維を保護する。機械的応力の結果発生する
光学繊維の光学的送光特性の変動を阻止する歪み
除去手段になるよう、光学繊維を内包している通
路即ちルーメン内には１本以上のワイヤも設置し
てある。光学繊維を内包しているルーメンには、
末梢端部のカテーテル壁面を包囲する膨張自在型
バルーンを設け、このバルーンの内部と連通する
側部孔を末梢端部の付近に設けても良い。カテー
テルのこのルーメン及びルーメンの手前の連結具
によつてバルーンをカテーテルチツプが大静脈の
内側位置まで進められる時に、膨張させることが
できる。この膨張により、流れる普通の静脈血の
流れを用いて、カテーテルチツプを選択された静
脈及び心臓の心房、心室を経て肺動脈内の「中央
静脈」位置まで、フルオロスコープは必要とせず
且つ患者には最小の不快感をもたらすだけで進め
ることができる。たつた２本の光学繊維の光案内
体を使用してある本考案の好ましい態様によれ
ば、カテーテルの直径を十分に小さく削減せせる
ことができるので、カテーテルは針孔から末梢血
管内に挿入できる。これを行うのには僅か数秒を
必要とすするのみであり、こうして普通実施する
のに数分かかる外科の切開手術を必要としない。

同一反射率の波長である必要がない２種類の波
長の各々でもつて単一の送光用光学繊維へと送ら
れた光は、カテーテルチツプの傍を流れる血液か
ら後方へ散乱される。後方へ散乱された光の一部
分は受光用光学繊維の孔に入り、この光学繊維を
経てカテーテルの手前の端部に配設された検出器
まで戻される。各々の照明波長に於ける検出器の
応答は次に、血液の流速、血液のPH、ヘマトクリ
ート、ヘモグロビン等の変動に起因する酸素の飽
和測定の正確性の劣化を防止するようにして測定
される。

酸素飽和（O.S.）を測定する酸素飽和測定の
式は例えば O.S.＝Ａφ＋Ａ_１×Ｉ_（１）＋Ａ_２×Ｉ_（２）／Ｂφ
＋Ｂ_１×Ｉ_（１）＋Ｂ_２×Ｉ_（２）式(1) になり、ここで O.S.＝酸素飽和 Ａφ，A₁，A₂，Ｂφ，B₁，B₂＝校正係数 Ｉ₍₁₎，Ｉ₍₂₎＝同一反射率の波長である必要の
ない２種類の波長に於ける散乱した光の強さ 式(1)に別の校正係数Ａφ，Ｂφ，A₂，B₂が含
まれ、分母に別の第２の強さ従属項B₁I₍₁₎を含
む。

第１図を参照すると、この図には本考案のカテ
ーテルと共に使用する光源、光学的コンバイナー
（conbiner）及び集積器（integrator）手段、検出
器及び信号処理手段を含む概略的な図の一部分が
示されている。光源へ２個の発光ダイオード１
１，１２を含み、これらのダイオードは二叉状の
２本の分岐線１３，１４を交互に輝かせるよう配
列してある。発光ダイオード１１，１２は各々反
復性パルス発生器１５によりお互い重ならない関
係で典型的には作動サイクルの約25％の間交互に
励起される。従つて、各々の励起期間はサイクル
の約25％の時間ずつ続き、その間は発光ダイオー
ド１１又は１２のどちらか一方が励起されない。

発光ダイオード１１，１２は波長λ_１，λ_２で
発光する。この発光は１本以上の繊維を含む分岐
線１３，１４によつて集められる。分岐線１３，
１４はそれらの全断面積に等しい最小直径の面積
を有する発光インターフエイス５（即ち、分岐線
１３，１４が各々直径ｄの円である場合には、イ
ンターフエイス５に於ける直径はｄ√２である）
を形成するよう物理的に結合される。

インターフエイス５に於ける発光ダイオード１
１，１２からの光線は、波長λ_１で光を発する領
域が波長λ_２でも光を発することのないよう、波
長によつて高度に局部化される。インターフエイ
ス５に隣接して配列された光学的積分器６は少な
くともインターフエイス５の直径に等しい直径
と、インターフエイス５に於ける光線の放射が出
口孔６Ａ上に均一に分布されるのを確実にするた
め少なくとも30の長さ対直径の比率とを有する、
単一の光学繊維である。孔６Ａに設置された単一
送光繊維又か送光繊維の束はこうして２種類の波
長の各々で均一量の光線を受け入れ、これらの量
は光学的積分器６及び送光繊維９の間で発生する
かも知れない僅かの横方向の不整合によつてはあ
まり変化しない。これとは逆に、送光繊維がイン
ターフエイス５に配設してある場合には、横方向
の僅かの不整合が原因となつて、２種類の波長の
各々で受け入れられる光線に量的変化が相当発生
する。

カテーテル８の送光繊維９は光学的積分器６の
出口孔６Ａに近接して配列してある。送光案内体
９の直径は光案内体９に送光されたどちらか一方
の波長の光線に量的変化をあまりもたらすことな
しに送光繊維９及び出口孔６Ａの整合に横方向の
僅かの変動を可能にするよう、出口孔６Ａの直径
より小さくなつている。

本考案の好ましい態様に於ける送光繊維９及び
受光繊維１０は、各々たつた１本の光学繊維で構
成されている。このためカテーテルの構成は極め
て単純化され、広汎に使用される処分可能な低コ
ストのカテーテルにすることができる。更に、直
径が各々約15ミル（典型的には各々約10ミル）を
越えない光学繊維を２本だけ、可撓性カテーテル
を介した送光、受光の目的に使用することによつ
て、全体の直径は都合の良い寸法の中空型経皮針
を介して末梢動脈又は静脈内に挿入できる位十分
に小さくなる。このため挿入に要する時間はほん
の数秒に短縮され、血管を外科的に解剖及び分離
させる慣用方法に要する数分間とは比較にならな
い。更に重要なことだが、光学繊維は２本でけ使
用してあるので、カテーテル８の先方チツプに於
ける光学繊維の孔の間には容易に再現し得る且つ
固有の安定した幾何学的な関係を存在する。送光
繊維９及び受光繊維１０は、全てのカテーテルに
ついて同じにすることができ、且つ使用された
各々の個々のカテーテルの光学的形状の変動を補
償するのは校正を全く必要としない光学的測定幾
何学を提供するよう、末梢端部において軸方向に
平行に且つ相互に密接した状態で保持される。こ
れとは反対に、多数の光学繊維を使用する従来技
術のカテーテルは典型的には末端のチツプに於い
て特定の光学的図形を形成しないため、使用され
た各々個々のカテーテルに対し校正を行う必要が
ある。

カテーテル８のチツプは血管又はその他の血液
内包器管内の血液内に浸される。送光繊維９から
各々２種類の波長で出る光線は赤血球
（redcells）によつて選択的に吸収及び散乱さ
れ、散乱された光線の一部分は受光繊維１０の末
梢端部の孔に入る。カテーテル８の手前の端部に
於いては受光繊維１０の孔は検出器１６に隣接し
て配列してあるので、受光繊維１０から出される
光線の実質的に全てのものは検出器１６に衝突す
る。検出器１６で検出された信号は、素子１７〜
２４を有する第１図の如き回路によつて信号λ_１
及びλ_２とされ、この両者の比をとることで酸素
飽和度が測定される。しかし測定の詳細は本考案
の主題ではないので、ここでは省略する。

第２図を参照すると、この図には第１図のカテ
ーテル８の断面図が描かれている。カテーテルに
はセプタム（septum）５３で分離されている通
路即ちルーメン（Lumen）５２，５４を含む管
５１が含まれている。光学繊維９，１０（これら
は単一繊維又は繊維束でも良い）且つワイヤ又は
細いマルチストランドケーブル５５，５８を含む
ルーメン５４は光学繊維９，１０の末梢の端部に
於いてシールされている。

管５１は典型的には可撓性可塑材で作成してあ
るので、管５１を引張れば、光学繊維の光学的伝
達特性を改変する傾向のある大きい引張り力を光
学繊維９，１０内に生じさせる。ワイヤ５５，５
８は、引張り力が光学繊維９，１０の代わりにワ
イヤに対して与えられるのを確実にするため、光
学繊維の対応するヤング率より大きいヤング率を
引張り荷重に対し有するよう選択されている。ワ
イヤ５５，５８の直径は十分細いのでカテーテル
の曲げこわさはあまり増加しない。

ルーメン５２はその末梢端部の所で血管内に開
口するようになつており、その手前端部の所には
適当な連結具を有しているので、血液の試料採
血、直接的な血圧測定及び腸管外液体、薬剤、染
料等の注射に使用される。セプタム５３はルーメ
ン５２とルーメン５４を分離させるのに重要な機
能を果たす。光学繊維の光案内体９，１０のプラ
スチツク材料で吸収される液体の変動は、光学繊
維９，１０の光学的伝達特性の変動をもたらすの
で、セプタム５３は液体が通過するルーメン５２
及び光案内体を内包するルーメン５４の間に境界
を形成することによつて、光学繊維による水の吸
収を最少にする作用をする。光学繊維９，１０
は、これらに対する周囲からの光の侵入及びこれ
らからの光の漏洩を阻止し、且つ光学繊維相互の
間の光学的漏洩を阻止する目的で、光学的に不透
明な被覆材料５７内に被包されている。光学繊維
の材料であるプラスチツクによる液体の可変吸収
で発生する光学的伝達特性の変動から光学繊維
９，１０を更に保護する目的で、光学的に不透明
な被覆材料５７はチタニウム又はロジウムの如き
不活性金属又はその他の不透過性材料で作成され
る。その他に、光学繊維９，１０のプラスチツク
材料内への液体の可変吸収によつて発生する光学
的伝達特性の変動は、液体の伝達に対し不透過性
でない光学的な透明な材料で光案内体を被包し且
つ光学繊維９，１０のプラスチツク材料を飽和さ
せるため適当な液体のルーメン５４内に注入する
ことによつて抑制される。この別の態様に於いて
は、セプタム５３は（その末梢端部の所で開口し
ている）、ルーメン５４内に存在する材料がルー
メン５２を介して血液の流れ内に流入することに
よつて血液の流れの汚染を防止するという重要な
機能を果たす。

もしもカテーテルを酸素飽和の「中和静脈」監
視に使用する必要がある場合には、ルーメン５４
には、その末梢端部に於いてカテーテルの管５１
を包囲する膨張自在型バルーンの内部と連通する
側孔部を設けても良い。バルーン５４と連通する
手前の連結具を介してルーメン５４内にバルーン
用の注入を行う態様では、気体又は液体である流
体がバルーンを膨張させるのに使用される。カテ
ーテルチツプが静脈内に挿入されて十分な寸法を
持つ静脈まで進められた時にバルーンが膨張する
と、通常の静脈血の流れが大静脈及び心臓の各心
室を介して肺動脈内の中央静脈位置へバルーンを
詰め、こうしてフルオロスコープを必要とせず且
つ患者に対する不快感を最小として、カテーテル
テツプを適当に位置付ける。この位置に於いて、
本考案のカテーテル及びこれに組み合つた装置は
静脈の酸素飽和、呼吸器系及び心臓循環器系の一
体に結合された機能の優れたインデツクスを連続
的に監視することができる。

このような本考案による二重ルーメンカテーテ
ルの構成にすれば、血管の切開が要求され且つ毛
細血管が損傷するような慣用の外科的切開手術に
よるよりも、むしろ経皮型針の孔によつて挿入さ
れる直径が十分細いカテーテルを作成することが
できる。外科的切開作業が数分間かかかるのに対
し、カテーテルの経皮挿入はほんの数秒である。
その結果、本考案を適用することができる医学上
の分野は相当広げられる。

第３図を参照すると、この図には第１図に示さ
れたカテーテル−連結具の所に配設された締付け
手段の斜視図が示されている。この締付け手段に
よつて送光繊維９の手前の端部と光学的積分器の
出口孔６Ａとの間、及び受光繊維１０の手前の端
部と検出ダイオード１６との間の簡単で迅速な物
理的接続並びに整合が可能になる。少なくとも１
本のＶ字型溝６４が設けてあるブロツク６２はシ
リンダー６１（即ち、１本の光案内体）の中心部
６３が溝６４に対して一定の空間関係で保持され
るようシリンダー６１を溝６４内に正確に位置付
ける。実質的にシリンダー６１と同一の直径を有
する別のシリンダー６５が、その中央軸線がシリ
ンダー６１の中央軸線６６と並行になるよう別の
溝内に設置される。カテーテルの光学繊維はこれ
らのシリンダーと軸線が整合するように溝内に配
置される。光学繊維への光線はかくして効果的に
送られ、また受光繊維へと反射された光線はシリ
ンダーへと送り返される。締付け手段としては、
両シリンダーをＶ字形溝内で光学繊維と近接し且
つ軸方向に整合した状態に保持する目的で（中央
に設置された光案内体を含む）、シリンダー上に
横方向及び縦方向の締付け力を与える適当な機械
的手段を設けても良い。複数本の平行なＶ字形溝
を１本以上の光学的経路の接続及び整合をする目
的に使用できる。またＶ字形溝１本当り１個のシ
リンダーを（永久的な測定器機の一部として）ブ
ロツク内に永久的に締付ける一方、（処分可能な
カテーテルの一部として）別のシリンダーを酸素
飽和度測定中に最初のシリンダーと整合するよ
う、一時的に締め付けても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のカテーテル及びこれと共に用
いられるオキシメーターの部分的な概略図、第２
図は本考案のカテーテルの断面図、第３図は第１
図のカテーテルインターフエイス連結具の斜視図
である。 ５……インターフエイス、６……光学的積分
器、６Ａ……孔、８……カテーテル、９……送光
繊維、１０……受光繊維、１１，１２……発光ダ
イオード、１３，１４……分岐線、１５……反復
性パルス発生器、１６……検出器、５１……管、
５２，５４……ルーメン、５３……セプタム、５
５，５８……ワイヤ、５７……被覆材料、６１…
…シリンダー、６２……ブロツク、６３……中心
部、６４……溝、６５……シリンダー、６６……
中央軸線、λ_１，λ_２……信号。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 血液中の酸素飽和度を測定する装置に用いられ
   るカテーテルであつて、人体の静脈または動脈中
   に挿入されるに適した直径を有する管と、該管を
   その長さ方向にわたつて第一と第二の分離された
   通路に分離する管内のセプタムと、前記第一の通
   路内にその長さ方向に沿つて配置された可撓性の
   ある一対の連続的な光学的光案内体と、前記第一
   の通路は前記光案内体の末梢端部の周りでシール
   されていることと、前記一対の光案内体は略同じ
   直径を有し末梢端部において並列して当接しあう
   状態で延びていることと、前記末梢端部は前記光
   案内体の軸に対して直角に延びる平坦な端面に終
   端していることと、前記光案内体の一方は前記装
   置から光を送光する光案内体であり他方の光案内
   体は末梢端部において血液から後方散乱された光
   を受光し前記装置へと送る光案内体であること、
   及び前記第二の通路は前記第一の通路内の光案内
   体と接触することなしに液体を伝達せしめるよう
   両端が開放している通路であることを特徴とする
   前記カテーテル。