JPS63234946A - 血流測定用カテ−テル - Google Patents

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、熱希釈曲線より循環血液の流量を測定する血
流測定用カテーテルに関する。更に詳しくは、心臓の血
液を拍出する能力、すなわち心拍出量をはじめ、門脈循
環、冠循環等局所的な血行動態の測定を可能とする血流
測定用カテーテルに関するものである。

（従来技術） 液体の流路内に既知の温度差を有する液体を注入し、こ
れより下流の位置での温度変化を測定することにより液
体の流量を知ることができる。

この方法は熱希釈法と呼ばれ、生体の血液循環において
は心拍出量の測定に最も多く用いられている。

心拍出量は、心臓の機能を判断する上で極めて重要な指
標となる。適用される症例としては、心筋梗塞をはじめ
とする６原性ショック症例、大母の出血や輸血により体
液のバランスが不明となった症例、特殊な血行動態が予
想される症例等多岐にわたっている。

また、熱希釈法は、この他の血行動態、例えば各種肝疾
患、あるいは肝臓外科手術における門脈血行動態の把握
や、心筋梗塞の原因となる冠動静脈血流最の測定といっ
た、局所的な測定にも有効である。

ここで先ず、熱希釈法により心拍出量を求める原理を説
明する。使用するカテーテルの構造は既に公知であり、
その構造を第４図に示す。カテーテル９は全長的１ｍで
、先端の孔１２はモニター用コネクター１６に連通して
おり血圧をモニターする。

バルーン７はバルーン用コネクター１４より注入された
炭酸ガスにより膨張するようになっている。

センサー１１は血液温度を測定し、その信号はセンサー
用コネクター１５を通してデータ処理装置へインプット
される。冷却した熱指示液を熱指示液注入９用コネクタ
ー１３より注入し、吐出口１０より血液中へ吐出する。

心拍出量の測定に際しては、カテーテルは通常股静脈よ
りも合糸へ挿入し、吐出口１２が右心房に、センサー１
１が肺動脈に位置するように留置する。

熱指示液は吐出０１０より右心房へ注入され、その下流
にあるセンサー１１により血液の温度変化が検出される
。

このとき心拍用＠ｃＯ（１／分）が、 の式より計算されることは従来より知られている。

ここでＶ　；熱指示液の注入量（威） ＴＩ　：熱指示液の温度（’Ｃ） ＴＢ；血液の温度（’Ｃ） ＳＩ、ＣＩ：熱指示液の比重、比熱 、　８Ｂ、ＣＢ：血液の比重、比熱 Ｔ　；時　間（秒） であり、ｆＯ△Ｔｎ　（ｔ）　ｄｔ　　は肺動脈等にお
ける血液の温度変化の時間による積分値である。

熱指示液としては、通常５℃以下に冷却した生理的食塩
水またはブドウ糖液等を使用する。注入量は成人で３〜
１０ｄの範囲であるが、注入量が多くなりすぎると体液
の組成に影響を及ぼすため、その徂は最小限に制限する
ことが必要である。従って、通常５１／分前後の心拍出
量を有する血液の温度変化は高々２〜３℃を示すにすぎ
ず、このため血液の温度センサーには０．１℃以下の分
解能を有する高精度及び１秒以下の時定数を有する早い
応答性を併せもつセンサーが要求される。

一方、心殿能を判断する指標として、駆出率（ＥＪＥＣ
ＴＩＯＮ　ＦＲＡＣＴＩＯＮ　）が臨床上有用であるこ
とが従来より知られている。左心系では、従来よりＸ線
造影法により駆出率の検出が可能であったが、構造が複
雑な右心系においてはそれが使えなかった。しかしなが
ら、熱希釈法を用いることにより、右心系においても駆
出率の検出が可能であることが近年明らかになってきた
。以下に１例として、右心系における駆出率について説
明する。第６図は血液の温度変化、すなわち熱希釈曲線
である。

熱収支より 物質収支より ５Ｖ＝ＥＤＶ−ＥＳＶ　　　　　　・・・・・・（式３
）ここでＥＳＶ　：収縮末期容積 ＳＶ：１回の抽出量 ＥＤＶ　：拡張未明容積 Ｔｉ：ｉ番目の収縮末期における右心室内の血液温度 ＴＢ；拡張期に右心室内へ導入される血液の温度 Ｔｔ−ｔ：ｔ＋１番目の拡張末期における右心室内の血
液温度 式２及び式３より （ＥＳＶ）（Ｔ＋−Ｔｎ）＝（ＥＤＶ）（Ｔｔ＋ｔ−Ｔ
ｎ）　　＝　式４％式％ ここで、Δ丁−＋温度変化 であり、駆出率には弐〇より理論的に求められる。

従って駆出率は拡張末期容積に対する１回の拍出量の比
であり、心室の拍動の効率を知る上で重要な指標となる
。

以上のように、熱希釈法によると、理論的には駆出率の
測定は可能であるが、この場合は心臓の拍動周期に応じ
た血液温度の変化を検出できることが不可欠で、従って
極めて応答速度の早いセンサーが要求される。

しかしながら、従来の血流測定用カテーテルに用いられ
ている温度センサーはサーミスタであり、その素子の径
は最小でも０．７ｓφが限度である。

このため素子単体においても応答速度が遅く、またカテ
ーテル等に組込む際に接着剤等を用いて固定する場合は
、更にその応答速度は低下する。温度、センサーを一定
の温度雰囲気より異る温度雰囲気へ瞬間的に移゛動し、
温度センサーの出力が平衡温度の６３．２％に達するま
での時間を時定数と呼び、これは温度センサーなどの応
答速度の目安となるものである。サーミスタをカテーテ
ルに組込んだ場合の時定数は１秒以上と大であった。従
って、従来のサーミスタでは心拍出量を測定するために
３〜１０ｄと多量の熱指示液を注入しなければ検出に必
要な血液の温度変化が得られなかった。更に当然のこと
ながら、１秒以下の温度変化である駆出率の測定は不可
能であった。第７図にその駆出率が検出不能である熱希
釈曲線を示す。

門脈血流、態動静脈血流などの局所的な血液流量の測定
においても、同様に熱指示液の注入量はできる限り少な
くする必要があるが、サーミスタを使用する場合は３〜
１０ｍ１と多量の注入が必要であり、好ましいものでは
なかった。更に、従来のサーミスタを含むカテーテルは
径１．５ｍ以上と太く、このため体内挿入時の患者への
影響も無視できな・いものであった。

一方、サーミスタ以外の温度センサーとして熱電対があ
り、線径を細くすることによって極めて早い応答速度が
得られる。特に現在では線径が２５μｍ程度までの極め
て細い熱電対が入手可能であり、このような極細の熱電
対は素線の状態では０．１秒以下の時定数を有する。し
かしながら、カテーテル等に熱電対を固定する場合、従
来は熱電対の先端に感温部となる接合部を設けており、
この感温部の固定を確実にするため第５図に示したよう
に接着用樹脂、例えばエポキシ樹脂、ウレタン樹脂等を
厚く盛り上げる必要があった。この結果、本来熱電対の
有する優れた特性を十分に生かせない問題がめった。

このため、心拍出量の測定精度の向上はもとより、従来
不可能であった心臓の駆出率の検出を可能とし、更に門
脈血流、態動静脈血流等の局所的血流量に対し高い精度
かつ侵襲性の少い測定を可能とするため、より早い応答
性を有するセンサー及びその固定方法が望まれていた。

〔発明の目的〕

、本発明は、従来の熱希釈法による心拍出量や門脈血流
、態動静脈血流等の局所的血流といった体内の循環血流
量の測定において、測定精度の向上、駆出率の検出、更
には侵襲性の低減を可能とすべく研究した結果、特定の
線径を有する熱電対を使用することにより大巾に特性が
向上することを見出し、更にこの知見に基づき種々研究
を進めて本発明に至ったものである。

〔発明の構成〕

すなわち本発明は、体内の循環血液中に既知の温度差を
有する液体を注入し、該注入箇所より下流における血液
の温度変化を測定することによって血液の流量を測定す
るためのカテーテルにおいて、血液の温度変化を測定す
るためのセンサーが線径０．２＃以下の熱電対からなり
、カテーテルの外表面に露出され感温部となる接合部が
、該熱電対の先端より手前側に設けられていることを特
徴とする血流測定用カテーテルである。

本発明において用いられる熱電対は、ＪＩＳＣ１６０２
−１９８１による分類に従い、白金属熱電対としてＳ熱
電対、Ｒ熱電対、Ｓ熱電対、また卑金属熱電対としてに
熱電対（旧ＪＩＳにおいてＣＡ熱電対、以下同様）、Ｅ
熱電対（ＣＲＣ）　、Ｊ熱電対（ＩＣ）、Ｔ熱電対（Ｃ
Ｃ）等が代表的に挙げられるが、特にこれらに限定され
ないが、熱電対の強度、価格、または熱起電力の点から
は、Ｋ熱電対またはＴ熱電対を用いるのが望ましい。

熱電対の線径は０．２＃以下にすることが必要であり、
０．２ｍを越える場合には熱電対自体の熱容母が大きく
なるため応答速度が大巾に低下する。このため応答速度
及び作業性の両面を考慮すると線径０．０２５〜Ｏ，ｉ
ｍの範囲が更に望ましい。　熱電対は、素線相互の接触
を防止し、外部との絶縁性を保持するため、あらかじめ
絶縁用樹脂コートをするかまたは樹脂チューブを被覆す
る。絶縁の確実性、安全性、操作性等の面からは樹脂コ
ートが望ましい。絶縁用の樹脂としては、エポキシ系樹
脂、ウレタン系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリエステル
系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、フ
ッ素系樹脂等が挙げられ、るが、特にこれらに限定され
るものではない。

次に、本発明による血流測定用カテーテルの構造につい
て説明する。第１図は本発明における熱電対の固定法を
示すものである。感温部４すなわち熱電対の接合部をカ
テーテル１の外表面に露出させ、その両側の熱電対２．
３の部分をカテーテル１内へ埋入し、更に接着用樹脂６
を注入、硬化せしめて熱電対２．３を固定する。次いで
、カテーテル１の外表面に露出した感温部４を同じく樹
脂５によりコートする。第５図に示した従来の熱電対の
固定方法に比較して、本発明では感温部４より先端側に
も熱電対３部分が伸びていて、これがカテーテル１内に
埋入されるため感温部４の固゛定が容易であり、従って
、感温部４にコートする樹脂５の母を少なくし、感温部
４を覆う樹脂５の層をより薄くして、熱電対の応答速度
を高くする利点が得られる。このとき、感温部４にコー
トする樹脂５の層の厚みは、１０〜５０μ瓦程度とする
のが適当でおる。また、熱電対３の固定は第２図のよう
に、折り曲げて熱電対２と同一方向に固定することも可
能である。

熱雷対の感温部は、主に抵抗溶接法により２種類の素線
を接合して得られる。この場合、感温部の接合位置は、
熱電対の先端より１１ｒｕｎ以上、より好ましくは５Ｍ
以上離すのがよい。第３図は熱電対を構成する２種類の
素線のそれぞれ先端より手前側の位置で接合して形成し
た、熱電対感温部の構造を示したもので、２本の素線を
接合した後、更に仝休に樹脂コト８を施すが、２本の素
線を密接して樹脂コートする方法（Ａ）と、２本の素線
を離して別々に樹脂コートする方法（８）とがある。

（Ａ）　、（Ｂ）いずれも使用できるが、カテーテルへ
の組込み時の作業性の点からは（Ａ）の方が望ましい。

尚、本発明に用いられるカテーテルの材質は、ポリ塩化
ビニル系樹脂、ポリウレタン系樹脂等が用いられるが、
何らこれらに限定されるものではない。また、接着用樹
脂５．６としては、ポリウレタン系樹脂、エポキシ系樹
脂等を用いるが特にこれらに限定されるものではなく、
カテーテル内部、に充填する樹脂６及び表面に用いる接
着用樹脂５は同一のものである必要はない。

〔発明の効果〕

本発明に従うと、温度測定における応答速度が大巾に早
くなり、この結果体内の循環血流測定の際の測定精度が
向上し、このため従来より問題であった熱指示液の注入
量を減少することが可能となり、更にカテーテルの径も
細くでき、従って、遊動静脈血流、門脈血流等の局所的
な血行動態の測定が高精度かつ安全に行える血流測定用
カテーテルとして好適である。

〈実施例１〉 線径０．０５ｍのに桧熱雷対を構成する２種類の素線を
、ポリイミド樹脂によりコートし平行線を得た。コート
層の厚みは約３０μ瓦であった。

次に、片端より１　ｃｍの位置のコート層を剥離し２本
の素線を接合した。更に接合部を含めその近傍１ｍ、径
２．５＃１１のポリ塩化ビニル製カテーテルの先端部に
、第１図のごとく熱電対を固定した。

接着用樹脂にはポリウレタン樹脂を用いた。得られた感
温部の特性、特に応答速度を確認するため時定数を測定
した。すなわち、約２５°Ｃの空中よリ４℃の冷水中へ
カテーテルを浸漬し、温度変化に対して６３．２％に達
する時間を時定数として測定した。この結果、本実施例
において得られたカテーテルの感温部の時定数は、約０
．２秒以下と極めて早いものであった。次に、犬による
動物実験を行ったところ、第６図のごとき熱希釈曲線が
得られ、これより駆出率は約０．５と容易に算出できた
。更に心拍出量の測定においてもその精度は大巾に向上
した。

〈比較例１〉 熱電対感温部の接合を先端で行った他は、実施例１と同
様にして熱電対を作成し、カテーテルへは第５図のごと
くに組込み固定した。

得られたカテーテルの時定数は０．５〜０，６秒であっ
た。また、犬による実験においては心拍出量値はほぼ良
好なものであったが、駆出率の検出、はできなかった。

く比較例２〉 温度センサーとして素子の径０．８１ｒＩＩｎφのビー
ド型サーミスタを用いた。カテーテルの時定数は１秒以
上と遅く、犬による実験では心拍出量のバラツキが大き
く、駆出率も検出できなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例となるカテーテルの感温部の
構造を示す図で、（＾）は断面図、（８）は平面図であ
る。第２図は本発明の他の実施例となる熱雷対感温部の
構造を示す図である。第３図は本発明における熱電対の
感温部の構造の例を示した図である。第４図は従来の熱
希釈カテーテルの構造を示す図である。第５図は従来の
熱電対固定法の１例を示す図である。第６図は本発明に
よる駆出率の検出可能な熱希釈曲線で、第７図は従来の
サーミスタによる熱希釈曲線である。 特許出願人　　　住友ベークライト株式会社第　１　図 第　３　図 第４図 第　６　図 ゛　第７図 １へ 手続補正書（自発）（１） 昭和６２年　５月２９日 特許庁長官殿　　　　　　　　　　　　　　　　　　（
２）１、事件の表示 昭和６２年特許願第６５６４１号　　　　（３）２、発
明の名称 血流測定用カテーテル ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 ４、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄および図面。 明細書の第３頁第９〜１０行目 「カテーテル９」　を、 「カテーテル１」に補正する。 明細書の第３頁第２０行目 「吐出口１２」　　を、 「吐出口１０」　に補正する。 図面の第４図、第６図、および第７図を、別紙の通りに
補正する。 以上

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）体内の循環血液中に既知の温度差を有する液体を
   注入し、該注入箇所より下流における血液の温度変化を
   測定することによつて血液の流量を測定するためのカテ
   ーテルにおいて、血液の温度変化を測定するためのセン
   サーが線径０．２ｍｍ以下の熱電対からなり、カテーテ
   ルの外表面に露出され感温部となる接合部が、該熱電対
   の先端より手前側に設けられていることを特徴とする血
   流測定用カテーテル。
2. （２）熱電対の接合部が、２種類の素線のそれぞれ先端
   より手前側の位置で接合して形成されたことを特徴とす
   る、特許請求の範囲第（１）項記載の血流測定用カテー
   テル。