JPS63181738A - 流動媒体の検査装置およびその作動方法 - Google Patents

流動媒体の検査装置およびその作動方法

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JPS63181738A JP62322648A JP32264887A JPS63181738A JP S63181738 A JPS63181738 A JP S63181738A JP 62322648 A JP62322648 A JP 62322648A JP 32264887 A JP32264887 A JP 32264887A JP S63181738 A JPS63181738 A JP S63181738A
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、カテーテルと接続されており、測定センサお
よび参照センサを設けられており、また測定媒体または
注入液を供給され得る測定チャネルと、測定センサと参
照センサとの間の差を測定するための測定装置とを有す
る流動媒体、特に血液の検査装置およびその作動方法に
関する。
〔従来の技術〕
血液パラメータを電気化学的に求めるための測定装置に
より同時に患者を監視することが可能である。患者の身
体内のたとえばカルシウムＣａ２“、カリウムに＋およ
びナトリウムＮａ＋のような重要な血液電解質またはた
とえば二酸化炭素または酸素のような血液気体の濃度ま
たはｐＨ値またはそれらの時間的変化が測定される。カ
ルシウムは身体内で種々の生物学的プロセス、たとえば
筋肉収縮およびホルモンの解放を制御する。従って、こ
のような濃度を臨床的に測定し調節することは大きな意
義がある。さらに、存生分子、たとえば葡萄糖が測定さ
れ得る。
測定センサとしては、シリコンチップ上に集積されてい
るイオン敏感電界効果トランジスタが適している。制御
電極としては、測定媒、体に対する境界面を形成するダ
イアフラムが用いられる。測定されるのは境界面におけ
るイオンの移動による電位変化である。ｌ５ＦＥＴまた
はＣｈ　ｅ　ｍ　−ＦＥＴと呼ばれるこれらの公知の測
定プローブに交互に較正液または血液が供給される。弁
が熱交換器を経て流れる血液流もしくは較正液を解放し
、またそれにより供給された血液を室温に冷却する。
参照センサとしては主として、金属電極をこの金属の＠
溶性の塩でおおった電極から成り、電解質液のなかに浸
漬され、またダイアフラムで閉じられている電気化学的
基準電極が設けられていてよい。この基準電極は供給さ
れる血液の流れ方向にＣｈｅｍ−ＦＥＴの後ろに配置さ
れており、また場合によってはさらに橋かけ電解質およ
び別のダイアフラムを介して測定液と接続されていてよ
い。
このような測定装置は確かにセンサのエクスビボ（ｅｘ
ｖｉｖｏ）配置によるオンライン測定を可能にするが、
較正の間に血液の流れが供給管のなかで止まり、従って
ヘパリン化が必要である。さらに、全体構成が比較的複
雑である。（文献「メディカル・アンド・バイオロジカ
ル・エンジニアリング・アンド・コンピユーテイングＪ
Ｍｅｄ。
＆　　Ｂｉｏｌ、Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　　＆　　Ｃ
ｏｍｐｕｔｉｎｇ）１９８５年７月第３２９〜３３８頁
参照）。
血液分析のための測定装置の別の公知の例では測定セン
サとして、カテーテルの端の内壁に配置されているＣｈ
ｅｍ−ＦＥＴが設けられている。
この測定センサは電気化学的基準電極および切換可能な
ポンプを介して較正媒体の容器に接続されている。基準
電極は別の切換可能なポンプを介して注入液または洗浄
媒体に接続されている。弁と接続されているポンプによ
り測定センサに交互に血液または較正媒体または注入液
が供給される。
従って、この例では較正媒体も洗浄媒体も患者の血液循
環路への注入に適していなければならない。
擾乱電位が基準電極の分極を生じさせ、従ってまた測定
結果を誤らせる（ドイツ連邦共和国特許第３０３８８８
３号明細書参照）。
さらに、測定センサとして、また参照センサとしてそれ
ぞれ１つのイオン敏感電界効果トランジスタが設けられ
ており、それらの間に定システムの零電位にある溶液接
触部が配置されている血液検査装置は公知である。セン
サを有する測定区間はカテーテルのなかに配置されてい
る。測定センサはカテーテルの外側で血液流のなかに配
置されており、また血行路内にとどまる。この配置では
センサは容器壁への接触によりおおわれ、従ってまたそ
の機能を阻害され得る。さらに、測定センサがきれいに
洗浄され得す、また身体の刺激反応が防止され得ない（
ヨーロッパ特許出願公開第０１５５７２５号明細書参照
）。
少なくとも１つの測定センサおよび１つの参照センサは
測定チャネルと共に１つの共通の構成ユニットを成して
もよい。センサとしては小形のイオン敏感電極が用いら
れる。一端でカテーテルを介して血液流と接続されてい
る測定チャネルは他端で切換可能なポンプを介して較正
液と接続されている。較正のために測定チャネルは先ず
注入液で満たされる。続いて血液が、測定電極が血液中
に位置するまで測定チャネルのなかに引き入れられ、ま
た次いで差測定が行われる。測定のために吸引された血
液は続いて血液流のなかに戻される（米国特許第４５３
５７８６号明細書参照）。
従って、この公知の装置では、センサの少なくとも１つ
と接触させられる測定液または較正液が患者に再び供給
される。従って、センサのダイアフラムは殺菌されてい
なければならない。ダイアフラムから毒素が出ると、ま
たはダイアフラムが溶解すると、患者の健康に有害であ
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明の目的は、これらの公知の測定装置を簡単化し、
かつ改良することである。特に、測定媒体が取り出し位
置に戻されてはならず、また取り出し位置には、ダイア
フラムから溶解した物質が取り出し位置に到達して毒性
または殺菌の問題を惹起しないように、センサと接触さ
せられない注入液のみが現れなければならない。
さらに、血液中の気体、電解質および糖分を測定するた
め、二重ルーメンのカテーテルを使用し、その１つのル
ーメンを電極チャンバおよび別の較正チャンバを介して
、他のルーメンと直接に接続されている切換可能なポン
プに接続しておくことは公知である。電極チャンバはＣ
Ｏ□またはｐＨ電極、酸素電極および参照電極を含んで
いる。キャリア液が閉じられた循環路のなかを循環させ
られ、またカテーテルのなかの通気性の壁を通じて血液
から気体を受は入れる（米国特許第４２２１５６７号明
細書参照）。
血液の葡＠糖測定の際には、取り出された血液をヘパリ
ン液と混合するため既に二重ルーメン針が使用されてい
る。この二重挿管は、ヘパリン化された血液を導き出す
ため外管よりも若干短い内管を含んでおり外管の開口よ
りも若干後退した位置に開口を有する細い合成樹脂管か
ら成っている（文献ｒＡｎｎ、ＮＹ、Ａｃａｄ、Ｓｃ、
Ｊ第８７巻（１９６０）第６５８〜６６８頁参照）。
〔問題点を解決するための手段〕
前記の目的は、本発明によれば、この公知の装置に特許
請求の範囲第１項に記載の特徴を具備することにより達
成される。注入液が測定装置にカテーテルを介して供給
されるこの装置では、汚れやすいダイアフラムを有する
電気化学的基準電極も特別な橋かけ電解質液も必要でな
い。装置のすべてのセンサは時間的に平均して同じ液を
与えられ、従って理想的なドリフト補償が保証されてい
る。この装置のなかで両センサがそれぞれ交互に測定セ
ンサとしても参照センサとしても用いられるが、以下の
説明では測定センサおよび参照センサという呼び方が保
たれる。
測定および参照センサとしてＣｈｅｍ−ＦＥＴが設けら
れており、それらのうち互いに対応付けられている測定
または参照センサが同一のダイアフラムを設けられてい
ることは好ましい。両ｃｈｅｍ−ＦＥＴＯ間の測定チャ
ネルは好ましくは熱交換器としてのカバーチップにより
構成されていてよい。たとえば、好ましくはカバーチッ
プ内の溝として構成されていてよいチャネルを蛇行状に
することにより、測定液への十分な熱伝達が保証され得
る。
〔実施例〕
以下、図面に示されている実施例により本発明を一層詳
細に説明する。
図面には示されていない患者の血管３を通って流れる流
動測定媒体２としての血液を検査するための第１図によ
る装置では、たとえば同心に配置されたルーメンを有す
る二重ルーメンのカテーテル４が血液流のなかに導入さ
れている。開口８が血液流のなかに達している外側ルー
メン５は注入管１４と流れ方向逆転のための装置、たと
えば切換可能なポンプ１５とを介して注入液１６を有す
る容器に接続されている。開ロアが外側ルーメン５の内
部に位置している内側ルーメン６は注入管９と測定チャ
ネルエ２と予め定められた流出速度を保つための装置１
８を有する注入管１７とを介して出口１９に接続されて
いる。
装置１８として、一定の測定流を保証するチューブポン
プが有利に使用され得る。さらに、たとえば絞り弁も適
している。測定チャネル１２は、この装置のなかでそれ
ぞれ交互に測定センサとしても参照センサとしても用い
られるが以下の説明では測定センサｌＯおよび参照セン
サ１１と呼ばれる２つのセンサ、特にＣｈｅｍ−ＦＥＴ
を接続する。
測定センサ１０または参照センサ１１が共通のチップ２
２（第２図）の上に集積されていることは好ましい。そ
れらに、好ましくは同じくチップ２２と共に１つの構成
ユニットを形成し特にこのチップの上に集積されていて
よい共通の評価電子回路２４および場合によっては温度
センサが付設されている。それによってセンサブロック
２０の非常にコンパクトな構造が得られ、全体寸法Ａは
約１０ｍｍを著しく越えず、特に１０ｍｍ未満とするこ
とができ、また有利にカテーテルと共に１つの共通のユ
ニットを形成することができる。測定装置には、同時に
参照および洗浄液として用いられる注入液と接触する電
気的な溶液接触部３０も付設されている。この溶液接触
部３ｏはチャネル９またはチャネル１７のなかに、好ま
しくは測定チャネル１２のなかに両センサ１０および１
１の間に、特に参照センサ１１の近くに配置されていて
よい。溶液接触部３０は測定媒体２または注入液１６と
評価電子回路２４の電気的基準零電位との間の電気的接
触を形成する。
測定媒体２および注入液１６は出口１９から測定装置を
去る。
第１図による測定装置の特に簡単な実施例では、流れ方
向を切換えるためにカテーテル開口８のなかにたとえば
圧挟弁が設けられていてよい。
第２図によれば、センサブロック２０は、好ましくはシ
リコンから成りまた評価電子回路２４を含んでいてよい
チップ２２を設けられている基板２１を含んでいる。セ
ンサブロック２０はカバーチップ２５でおおわれている
。チップ２２のなかに測定センサ１０および参照センサ
１１も集積されている。チャネル１２が溝、特に蛇行状
の溝−１５〜 としてカバーチップ２５のなかに加工されていることは
有利である。
特別な実施例では、カバーチップ２５は測定チャネル１
２のなかの測定媒体２および注入液１６の温度を安定化
するための図示されていない加熱装置をも含んでいてよ
い。この目的でたとえば基板２１、好ましくはカバーチ
ップ２５は図示されていない半導体−抵抗ヒーターまた
は金属−抵抗ヒーターを設けられていてよい。この実施
例では、測定装置は患者の体温に加熱されるので、計算
機によるＰＨ値の補正は省略される。さもなければ、た
とえば体温から室温への冷却の際に、測定値のオーダー
に達し得る補正を必要とする。
測定装置の始動のためには先ず注入液１６、好ましくは
生理学的電解質、特にリンゲル液がポンプ１５により注
入管１４を通じてカテーテル４の外側ルーメン５に、さ
らに患者の血液循環路に圧送される。同時に装置１８に
よりルーメン６の開ロアを介してこの注入液の一部分が
測定センサ１０および注入センサ１１を介して引かれる
。
たとえばポンプ１５の切換による開口８における流れの
逆転により、ルーメン６の開ロアにルーメン６に流入す
る測定液２が引かれる。予め定められた量の測定液２が
内側ルーメン６に流入し終わると、ポンプ１５は再び切
換えられる。
ポンプ１５の切換のリズムで装置１８から測定媒体２お
よび注入液１６のそれぞれ交互に同一の仕切り部分の列
がセンサ１０および１１を介して引かれる。測定チャネ
ル１２のなかの仕切り部分の大きさは第３図によれば、
それぞれ交互に一方のセンサ、たとえば測定センサ１０
が注入液１６に接する時に他方のセンサ、たとえば参照
センサ１１が測定液２に接するように選定される。こう
して交互に一方のセンサが測定センサとして、また他方
のセンサが参照センサとしての役割をする。
第３図中には図面を簡単にするため単に計器として示さ
れている評価電子回路２４による測定の際、測定電位Φ
、および較正電位Φ、により電位差ΔΦ、＝Φ６−Φア が得られ、また第４図による後続の測定の際には電位差 ΔΦ２＝Φ、−Φ８＝−ΔΦ１ が得られる。
第１図による実施例には、一方のルーメンが他方のルー
メンにより同心に囲まれているカテーテルが示されてい
る。しかし、測定媒体２に対する１つの共通の開口を有
するたとえば２つまたはそれ以上の分離されたルーメン
が並び合って配置されていてもよい。さらに、外側のル
ーメンが複数個の分離された別のルーメンを含んでいて
もよい。
第３図および第４図中の図示と異なり、たとえば第３図
によるそれぞれ一回の測定の後に再び一回の較正が行わ
れてもよい。この場合には、各測定の後に注入液１６が
両センサに接する。この作動の仕方の際にはセンサと測
定液２との間の接触が時間的に減ぜられ、こうして汚染
、たとえばセンサのダイアフラム上への蛋白質の堆積の
危険が相応に減ぜられる。
実施例では、流動媒体の検査装置が血液検査に使用され
ている。しかし、本装置は他の用途にも、たとえばバイ
オテクノロジーでバイオリアクタのなかのプロセス監視
およびプロセス制御のため、またたとえば河川のｐＨ値
および有害イオン濃度の連続記録のためにも有利に使用
され得る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による測定装置の概要を示す平面図、第
２図は第１図の一部分の断面図、第３図および第４図は
測定装置の有利な作動の仕方を説明するための図である
。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）カテーテルと接続されており、測定センサおよび参
    照センサを設けられており、また測定媒体または注入液
    を供給され得る測定チャネルと、測定センサと参照セン
    サとの間の差を測定するための測定装置とを有する流動
    媒体の検査装置において、 ａ）カテーテル（４）が測定媒体（２）への共通の開口
    （８）を有する複数個のルーメン（５、６）を含んでお
    り、 ｂ）少なくとも１つのルーメン（５）がそれぞれ注入液
    （１６）に接続されており、このルーメン（５）のカテ
    ーテル（４）の開口（８）における流れ方向が逆転可能
    であり、 ｃ）他のルーメン（６）が測定チャネル（１２）に接続
    されており、このルーメン（６）は予め定められた流出
    速度を保つための装置（１８）を設けられており、 ｄ）測定チャネル（１２）が少なくとも１つの測定セン
    サ（１０）を少なくとも１つの参照センサ（１１）と接
    続し、 ｅ）測定チャネル（１２）の大きさが、それぞれ交互に
    一方のセンサ（たとえば１１）が注入液（１６）に、ま
    た同時に他方のセンサ（たとえば１０）が測定媒体（２
    ）に接するように選定されている ことを特徴とする流動媒体の検査装置。 ２）測定センサ（１０）として、また参照センサ（１１
    ）としてそれぞれ１つのイオン敏感電界効果トランジス
    タ（Ｃｈｅｍ−ＦＥＴ）が設けられていることを特徴と
    する特許請求の範囲第１項記載の装置。 ３）電界効果トランジスタが同一のダイアフラムを設け
    られていることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載
    の装置。 ４）測定センサ（１０）および参照センサ（１１）が測
    定チャネル（１２）と共に共通のセンサブロック（２０
    ）を形成することを特徴とする特許請求の範囲第１項な
    いし第３項のいずれか１項に記載の装置。 ５）測定センサ（１０）および参照センサ（１１）が共
    通のチップ（２２）上に集積されていることを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか１項に
    記載の装置。 ６）評価電子回路（２４）も前記チップ（２２）上に集
    積されていることを特徴とする特許請求の範囲第５項記
    載の装置。 ７）測定チャネル（１２）がカバーチップ（２５）の溝
    として構成されていることを特徴とする特許請求の範囲
    第５項または第６項記載の装置。 ８）センサブロック（２０）がヒーターを設けられてい
    ることを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の装置。 ９）参照センサ（１１）に溶液接触部（３０）が付設さ
    れており、この溶液接触部（３０）が測定チャネル（１
    ２）のなかに測定センサ（１０）と参照センサ（１１）
    との間に配置されていることを特徴とする特許請求の範
    囲第１項ないし第８項のいずれか１項に記載の装置。 １０）注入液（１６）の容器とカテーテル（４）との間
    に切換可能なポンプ（１５）が設けられていることを特
    徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか
    １項に記載の装置。 １１）注入液（１６）の容器とカテーテル（４）との間
    に圧挟弁が設けられていることを特徴とする特許請求の
    範囲第１項ないし第９項のいずれか１項に記載の装置。 １２）カテーテルがそれぞれ別の注入液に接続されてい
    る別のルーメンを設けられていることを特徴とする特許
    請求の範囲第１項ないし第１１項のいずれか１項に記載
    の装置。 １３）前記別のルーメンの少なくとも１つが血圧測定の
    ために設けられていることを特徴とする特許請求の範囲
    第１２項記載の装置。 １４）それぞれ複数個の測定センサおよび参照センサが
    設けられており、測定センサに同一のダイアフラムを有
    するそれぞれ１つの参照センサが付設されていることを
    特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第１３項のいず
    れか１項に記載の装置。 １５）少なくとも複数個の測定センサが設けられており
    、測定センサに同一のダイアフラムを有するそれぞれ１
    つの参照センサが付設されていることを特徴とする特許
    請求の範囲第１項ないし第１１項のいずれか１項に記載
    の装置。 １６）カテーテルと接続されており、測定センサおよび
    参照センサを設けられており、また測定媒体または注入
    液を供給され得る測定チャネルと、測定センサと参照セ
    ンサとの間の差を測定するための測定装置とを有する流
    動媒体の検査装置の作動方法において、予め定められた
    少なくとも近似的に一定の流れ速度が測定チャネル（１
    ２）のなかに設定され、また注入液（１６）の流れの周
    期的な切換により測定センサ（１０）および参照センサ
    （１１）にそれぞれ交互に測定媒体（２）および注入液
    （１６）が、参照センサ（１１）が注入液（１６）に接
    する時には測定センサ（１０）が測定媒体（２）に接す
    る（またその逆となる）ように供給されることを特徴と
    する流動媒体の検査装置の作動方法。
JP62322648A 1986-12-22 1987-12-18 流動媒体の検査装置およびその作動方法 Granted JPS63181738A (ja)

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DE3643980 1986-12-22

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