JPS6317448B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は血管内に挿入して血液中の化学物質を
検知する化学物質検知器に関するものである。

血液中の化学物質、例えば水素、ナトリウム、
カリウム、塩素、炭酸等のイオン、酸素、炭酸ガ
ス等のガス、糖類、酵素等の濃度は身体の状態と
密接な関連を持つているため、これらの濃度を知
ることは病気の早期診断などにおいて極めて重要
である。従来血液中の化学物質の濃度を測定する
方法としては主として血液、特に動脈中の血液を
抜き取つて直接測定する方法が用いられている
が、この方法では経時的連続測定が不可能なこと
と患者に苦痛を与えることが問題であつた。特に
未熟児、新生児では頻繁な採血による侵襲が大き
いため実施に著しく困難を伴なつた。生体に侵襲
を与えない方法として最近経皮的測定方法が採用
されている。この方法は例えば血液中の酸素濃度
の測定はポーラログラフイを応用した電極により
皮膚表面に拡散してくる血液中の酸素分圧を測定
したり、また酸素と結合したヘモグロビンの量を
皮膚を通して血液の吸光度を測定することにより
測定している。しかし、これらの方法は特定の物
質に対してのみに適用でき、他の物質に適用する
ことは不可能でありその装置も高価なものが多
い。また非観血的測定方法のため測定精度も充分
ではなかつた。

このためICU、CCU等に収容されている重症
患者や手術中の患者、あるいは未熟児や新生児の
輸液、麻酔、呼吸のコントロールにわずかな侵襲
で精度よく血液中の化学物質濃度を測定できる装
置の開発が望まれている。かかる要望に答えるも
のとして従来より化学物質検知電極を直接血管内
に挿入する方法が提案されている。しかしながら
電極を血管内に挿入すると、例え血栓防止ポリマ
ーを電極表面に被覆したとしても電極周返への血
栓の生成を避けることができなかつた。また長期
にわたつて精密な測定を行なう場合には、時々較
正を行なう必要があるが血管内に電極を挿入した
状態で較正を行なうことは不可能で、較正の際に
は採血をせざるを得なかつた。したがつて電極を
血管内は挿入して血液中の化学物質を測定する方
法は未だ実用化されていない。

本発明者らは上述の血管内に挿入して血液中の
化学物質を測定する方法の欠点を解消し、長期間
にわたつて安定に、かつ較正時に血液を失うこと
なく安全に測定できる血液中の化学物質検知器を
提供するため鋭意検討した結果本発明に到達した
ものである。

すなわち、本発明は、一端に電気化学的活性部
分を有する絶縁された検知電極を内部に配置した
血管挿入用カテーテルと輸液溜めを輸液の流れを
制御する手段を介して導管で連結して、カテーテ
ル内へ供給される輸液を検知電極の電気化学的活
性部分と直接に接触させるとともに、少くとも該
カテーテル内に配置された検知電極の電気化学的
活性部分と接触するまで血液をカテーテル内に吸
引し、かつカテーテル内に吸引された血液を血管
内にもどし得る血液吸引手段を該導管またはカテ
ーテルに取着したことを特徴とする血液中の化学
物質検知器である。

本発明の特徴の一つは血液と比較電極とを橋絡
する電解液としての輸液をカテーテル内に連続的
に供給して電気化学的活性部分と常時接触させる
ことにある。かかる特徴によりカテーテルを血管
内に挿入したままで電極の較正が可能で、電極に
多少の零点や感度ドリフトがあつても常に正確な
測定が可能となつた。本発明の他の特徴は通常は
輸液が電極に接触しているが、測定時のみカテー
テル内に血液を吸引するため、測定時に血液が一
時的に電極に接触したとしても、測定後直ちに輸
液で洗滌されて電極表面への血栓の付着を防止で
きて常に安定な測定ができ、しかも測定時にのみ
血液がカテーテル内に吸引され、この吸引された
血液は測定後輸液とともに血管内に戻されるので
血液の損失を防止することができる。

本発明の検知器においては測定時に血液はカテ
ーテル内に吸引されるが、血管挿入用カテーテル
は小径のためカテーテル内に吸引された血液と輸
液との電極部での混合はほとんどなく、例え混合
したとしてもそれは無視することができるため測
定結果には全く影響はない。

次に本発明の血液中の化学物質検知器の一実施
例を図面にて説明する。第１図は化学物質検知器
の断面図であり、該検知器は血管１２内に挿入す
るカテーテル１と、該カテーテル内に装着された
先端に化学的活性部分７を有する検知電極３と、
輸液溜め１１とカテーテル１を連結する導管９お
よび測定時に血液をカテーテル内に吸引し、かつ
測定後にカテーテル内に吸引された血液を血管内
にもどし得る血液吸引手段で構成されている。血
管内に挿入するカテーテル１は公知のカテーテル
が用いられる。本発明の検知器ではカテーテルが
長時間血管内に留置されるためシリコンなどの抗
血栓性の優れた材質からなるカテーテルを用いる
ことが好ましい。測定時カテーテル内に吸引され
る血液は少ない程好ましい。身体に負担をかける
ことなく、充分に速やかな測定を可能とするため
にはカテーテルの内容積は10ml以下が適当であ
り、好ましくは１ml以下のものが使用される。

カテーテル内特にカテーテル後端の拡大された
内腔内に装着する検知電極３はカテーテル内に挿
入できる電極であればどのようなものでもよく例
えばガラス電極、液膜電極、固体膜電極のような
イオン電極、酸素電極のようなアンペロメトリー
を利用した電極、炭酸ガス電極、アンモニア電極
のようなイオン電極、ガス透過性膜を組合せた電
極、免疫電極、酵素電極のような生物電気センサ
ー等が使用可能である。またその形状も任意であ
る。これらのセンサーの二種以上を併用してもよ
い。中でもゲート絶縁型電界効果トランジスター
のゲート絶縁膜上に化学物質に選択的に感応する
膜を被覆した例えば特開昭51−139289号や特願昭
52−62446号などに開示されたFET電極は小型で
マルチ化が容易なため小さなカテーテルへの装着
が可能である。そのためFET電極を用いた検知
器は血管への侵襲を少くでき好ましく用いられ
る。

上記検知電極を共に用いられる比較電極２とし
ては甘こう電極、銀―塩化銀電極が好ましいが、
輸液剤の種類、濃度が一定であり、かつ比較電極
が血液と接触しない位置にあれば銀―塩化銀線、
白金線等を用いることもできる。これらの形態、
液絡部の形式等についてとくに制限はない。また
内部液も必ずしも塩化カリウム溶液である必要は
なく、輸液剤の組成に近いものを選ぶことができ
る。比較電極の位置は検知電極の近く、例えば検
知電極と比較電極が一体化させておくことが検知
器を小型化するために好ましいが、比較電極は検
知電極のように必ずしも血液と接する必要がな
く、またその位置も検知電極と血液及び輸液剤を
通じて電気的に接触していれば、どこにあつても
よいので、形状及び大きさの制限は検知電極ほど
厳しくはない。そのため第１図に示すように検知
電極と離して配置することもできる。

血液をカテーテル内に吸引し、かつ測定後にカ
テーテル内に吸引された血液を血管内にもどし得
る血液吸引手段は公知の手段が用いられる。通常
ローラーポンプやシリンジなどが好ましく用いら
れる。第１図ではシリンジを用いた例を示してい
る。第１図に示される検知器ではカテーテル１は
適当な電気絶縁材料製の管状体ないし導管９を連
結するための側枝１３を備え、該側枝と輸液溜め
１１が導管で連結されてそれを通じて輸液溜め１
１内の輸液１４がカテーテル１の内腔１６へ導入
されるようになつている。カテーテル１の先端は
血管１２内に挿入されており該カテーテルから血
管内に輸液が注入される。FETからなる検知電
極３は先端の活性部７をカテーテル１の後端の拡
大された内腔に露出した状態でカテーテル内に装
着されている。カテーテルの後端にはピストン６
が嵌挿されたシリンジ５が液密に嵌装されてい
る。測定時にピストンを作動させて血液をカテー
テルの後端の拡大された内腔内に装着した少なく
とも検知電極３まで吸引する。導管９は泡抜き用
のチヤンバー１０をへて輸液溜め１１に連結して
いる。輸液溜め１１とカテーテル１との中間位置
においては塩化銀被覆を持つた銀線からなる比較
電極２が導管９内に配置されている。比較電極２
に接続されたリード線１８は導管９の比較電極取
付用の開口を液密に閉鎖する蓋８を貫通し検知電
極３に接続されたリード線とともに制御器１５に
接続される。

第１図の検出器の動作に当つては、輸液溜め１
１の下流に設けられた流量調整手段１９により輸
液の流れが調節されて通常の輸液がなされてい
る。一方測定時には比較電極２の上流側に配置さ
れた弁４を閉止して輸液を止め、次いでカテーテ
ル１の他端に連結したシリンジ５内のピストン６
を作動させることにより血管１２内の血液を少な
くとも検知電極３に接触するまで吸引する。かか
る測定時には輸液が血液と比較電極２との間の塩
橋として役立つことはいうまでもない。測定後上
記ピストン６を逆に作動させることによりカテー
テル１内に吸引された血液を血管に戻すとともに
弁４を開けて輸液を行う。そのとき血液の付着し
た検知電極３の活性部分７は輸液で洗滌される。

第２図はカテーテル１の後端に比較電極２が配
置された化学物質検知器の例である。この例では
カテーテルの枝管１３と連結する導管９が２つの
枝管２０，２１に別れ、一方の枝管２１は弁４を
へて輸液溜め１１と連結し、他方の枝管２０は弁
２４をへてピストン６を有するシリンジ５と連結
している。そして非測定時には弁２４を閉じ、弁
４を開いて通常の輸液がなされている。測定時に
は弁４を閉じ、弁２４を開いてピストン６を作動
させることによりカテーテル１内に血液を検知電
極３が接触するまで吸引して血液中の化学物質の
測定を行う。

第３図は血液吸引手段としてローラポンプ２２
を使用した例である。通常のローラポンプを使用
する場合には正逆回転可能なローラポンプを用い
てローラポンプで輸液を行い、測定時にローラポ
ンプを逆転して血液をカテーテル内に吸引する。
この場合輸液の流れはローラポンプの回転数で制
御されるため輸液の流れを制御する手段として第
１図に示すような流量調整弁１９を設ける必要は
ない。すなわち正逆転可能なローラポンプを用い
る場合には、ローラポンプが輸液の流れを制御す
る手段としても用いられる。また、一方向にのみ
回転するローラポンプではローラ２３の設置され
た領域では血液の吸引が行われローラの設置され
ていない領域では輸液が行われるようにローラ２
３が偏心して配置されている。

以上のように本発明の血液中の化学物質検知器
は １ 血液は測定時のみ吸引され、測定後血管内へ
もどされるので血液のロスが少ない。

２ 通常は輸液がなされているので、検知電極へ
の血栓の付着がなく安定な測定が可能である。

３ 検知電極には輸液剤と血液が交互に接触する
ので、輸液剤によつて較正を行なうことがで
き、検知電極のドリフトをチエツクできる。

４ 電気回路が身体に挿入されることがないので
安全性が高い。

５ このようなモニタリング必要時に必要性の高
い輸液を同時に行なうことができる。

があげられ、本発明の検知器を用いることにより
はじめて血液損失の少ない安定した血液モニタリ
ングが可能となつたのである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の好適な実施例を示す血液中の化
学物質検知器の一例であり、第１図及び第２図は
吸引手段としてピストンを使用した例であり、第
３図はローラポンプを使用した例である。 １……カテーテル、２……比較電極、３……検
知電極、５……シリンジ、６……ピストン、７…
…検知電極活性部、９……導管、１１……輸液溜
め、１２……血管、１４……輸液。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 一端に電気化学的活性部分７を有する絶縁さ
   れた検知電極３を内部に配置した血管挿入用カテ
   ーテルと輸液溜め１１を輸液の流れを制御する手
   段を介して導管９で連結して、該カテーテル内へ
   供給される輸液を検知電極の電気化学的活性部分
   と直接に接触させるとともに、少くとも該カテー
   テル内に配置された検知電極の電気化学的活性部
   分と接触するまで血液をカテーテル内に吸引し、
   かつカテーテル内に吸引された血液を血管内にも
   どし得る血液吸引手段を該導管またはカテーテル
   に取着したことを特徴とする血液中の化学物質検
   知器。