JPS643499B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、動脈血中の酸素濃度を経皮的に連続
測定するためのセンサーに関する。

［従来の技術］ 血液、特に動脈血中の酸素濃度（又は分圧）を
知ることは、新生児並びに人工呼吸を必要とする
重症患者の呼吸管理を行う上で極めて重要であ
る。

動脈血中の酸素濃度を測定する方法として、動
脈中の血液を抜き取つて直接測定する以外に、血
液から皮下組織を通じて拡散してくる酸素を皮膚
の表面で捕捉し、患者に苦痛を与えることなく、
かつ経時的に連続測定できる経皮的血中酸素濃度
測定法が知られている。

この経皮的血中酸素濃度測定法において従来使
用されているセンサーは、第１図及び第２図に示
される断面構造のものである。

以下、図に従つて従来例を説明する。

第１図において、１は金、白金等の貴金属より
なる陰極、２はガラス、エポキシ樹脂等の絶縁
材、３は銀／塩化銀よりなる陽極、４加熱ヒータ
ー、５は温度検出素子、６は４ふつ化樹脂、ポリ
エステル等の酸素ガス透過性の高分子フイルムよ
りなる電極膜、７はKCl等の電解質溶液からなる
電解液、８は電極膜を固定するための“Ｏ”リン
グ等の固着機構、９は外周保護外皮である。

次に、経皮測定の原理を第１図に示したセンサ
ーにより説明する。

センサーと皮膚との間に、水、食塩水等を主体
とした接触液を介在させ、中央部に孔のあいたデ
イスク状の両面粘着テープを用いてセンサーを皮
膚面に密着させ、これと接した部分の皮膚が加熱
されて皮下組織が動脈化される。そのため組織内
の酸素濃度は、動脈血中に含まれるものと実質上
に等しいものとなり、この酸素が皮膚組織を拡散
して陰極に到達する。この際、陰極と陽極との間
に酸素の還元反応に必要な分極電圧を加えておく
と、陰極部で酸素の還元反応が起こり、電極間に
酸素の量に比例した電解電流が流れる。

従つて、動脈血内の酸素濃度を近似的に測定で
きることになる。

しかしながら、前記第１図に示したセンサーで
は、下記のごとき欠点を有する。

即ち、この型のセンサーは陰極を皮膚加熱体と
して利用しているため、必然的に大きな断面が必
要となる。そのため陰極部での酸素の反応量が多
く、電解液の消耗が著しく速い。

従つて、電解液の交換を頻繁に行う必要があ
り、その都度電解膜の交換が必要となる。また、
酸素消費が多いため、皮膚組織内に酸素の濃度勾
配が生じ、実測される値は動脈血中に酸素濃度よ
り遥かに低い値となる。

これを避けるため酸素透過率の悪い膜を使用す
ると、実測値は動脈血中の酸素濃度に非かい値が
得られるようになるが、応答速度が遅くなるとい
う欠点が生じる。

その他第１図に示したセンサーの欠点として
は、膜交換を行うとき、フイルム状の電極膜を電
極の端部に“Ｏ”リング又はこれに代わる固着機
構で固着するという方式を採つていいる。そのた
め膜を一定条件で装着することが難しく、また膜
交換には熟練を要するため、膜の装着の良否によ
り特性のバラツキが生ずる、という問題がある。

第２図は、前記第１図に示したセンサーの欠点
を改良しもので、全体の構造として、陰極両電極
が内蔵された上蓋部１３、電極膜を予め貼り付け
た膜ホルダー１４、発熱体１４及び感熱体１９の
埋め込まれた加熱体１７の３つの独立した部分よ
り構成され、該ホルダー部が上蓋部と加熱体の間
に容易に装着できる構成となつている。

従つて、第２図のセンサーは以下の利点を有す
る。

第１に、電極を直接加熱せず、別に加熱部１７
を設ける構造としているため、陰極１０は酸素と
適度の反応量が得られるように適宜断面積を変え
ることが可能となつた。なお、第２図に示した陰
極１０は、リング状の断面を有するものの例であ
る。

第２に、装着時に膜にシワが生じることがな
く、しかも何ら熟練を要せず、膜交換を行うこと
ができるので、膜交換時に生じるトラブルを解消
することが出来るようになつてた。

第３に、皮膚の動脈化は、電極部からの加熱で
はなく、別に設けた加熱体により、高精度でかつ
広域に亙つて加熱されるため、有効に皮下組織の
動脈化が行われる。

［発明が解決しようとする課題］ 第２図に示したセンサーは、第１図に示したセ
ンサーの持つ欠点を解決したが、なお下記に示す
欠点を有する。

その第１の欠点は、電極部を内蔵した上蓋部１
３と、加熱機構を有する加熱体１７とを独立した
部分として分離したため、上蓋部と加熱体の両方
から、それぞれリード線２０及び２１を取り出す
必要があり、そのため、上蓋部と加熱体は、ネジ
等の回転機構により両者を固着することができな
い。それ故、ビス２２を用いて両者を固着すると
いう方式が採られているが、この方式は、各ビス
の締め付けが均一でない場合には、上蓋部と加熱
体が歪んだ状態で固着され、電極の端面と電極膜
面が同様に歪んだ状態で被合されることになり、
電極の安定性が悪かつた。その他に、ビスの取り
外しが面倒で、ビスを紛失する等のトラブルが発
生しがちであつた。

第２の欠点は、加熱体を設けて広域加熱を行う
ことは皮膚組織の動脈化という点において有効で
あり、加熱体の温度を厳密にコントロールして火
傷を防止を計り、極めて安全性の高いものである
が、その反面、万一火傷を起こした場合には、火
傷部が大きくなるというデイメツトがあり、なお
一層の安全性を追及する必要である点にある。

本発明は、かかる従来の経皮的血中酸素測定用
センサーの欠点を解決するために成されたもの
で、電極膜の交換が容易であり、かつ火傷部が大
きくなるという危険性のないセンサーを提供する
ものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、上記の目的を達成するため、電極部
と加熱体を内蔵する本体部、前記電極部の端面に
電解液を保持するガス透過性の高分子膜を内径が
狭小化された端部の端面に貼り付けた膜ホルダ
ー、前記加熱体の外周と螺着する接続部と、該接
続部の端面から内径側に延び、中央に開孔部を有
し、前記膜ホルダーの端面と当接する平板部とか
らなる皮膚加熱体の３つが、着脱可能になつてお
り、前記皮膚加熱体の外側面と開孔部の外周部が
熱絶縁材で被覆されたものである。

第３図ａは本発明によりなるセンサーの断面図
で、第３図ｂは本体部の、第３図ｃは膜ホルダー
の、第３図ｄは皮膚加熱体の各部品の断面図であ
る。

第３図ｂにおいて、２６は、陰陽両極２３，２
４と、絶縁材２５からなる電極部、及び加熱体等
を支持固定するための電極支持体で、プラスチツ
ク、ゴム等の電気及び熱絶縁材よりなる。

電極部は、陰極２３の外周に絶縁材２５を介し
て陽極２４が同心状に配置されてなるものであ
り、本発明に使用する陰極として、特に効果的な
陰極構造は、金、白金等の微小貴金属線を複数
本、互いに接触することなく間隔を開けて、ガラ
ス、エポキシ樹脂等の絶縁材２５の中に埋め込ん
だものである。

２７は、端部の外周にネジ３１を有する金属よ
りなる加熱体で、発熱体２８及び温度検出素子２
９が内蔵されている。

第３図ｃにおいて、３２は、端部に電極膜とし
てガス透過性の高分子膜３３を予め貼り付けた膜
ホルダーで、一方の端部の内径が狭小化した断面
形状を有する。該膜ホルダー３２は、第３図に示
す様に、他方の端部から前記電極部が挿入され
る。

第３図ｄにおいて、３４は、金属よりなる皮膚
加熱部で、前記加熱体２７の外周に設けられたネ
ジ３１と螺着する接続部４１と、該接続部４１の
一方の端面より内径側に延びる平板部４２からな
る。該平板部４２は、その中央に開孔部３６有
し、該開孔部３６の外周部及び前記接続部４１の
側面はプラスチツクまたはゴム等からなる熱絶縁
材３５が貼り付けられている。

接続部４１と加熱体２７とを第３図ａに示すよ
うに螺着すると、平板部４２は、前記膜ホルダー
３６の狭小化された端部における端面４０と当接
して、膜ホルダー３６を圧着し、該端面に貼り付
けられた高分子膜を固定する。

本発明において、本体部、膜ホルダー３２及び
皮膚加熱体３４の３つの各部品は、着脱可能とな
つている。

［作用］ 本発明のセンサーは、前述の通り、加熱体２７
と皮膚加熱部３４がネジ部３１，３１′で接合さ
れ、膜ホルダー３２が皮膚加熱体３４により電極
側に圧着される構造になつており、電極部と加熱
体２７が同一の部品である本体部に内蔵されてい
るため、陰陽両極からの信号線、ヒーター線、感
熱素子からのリード線、等が電極側に集結するこ
とができ、１本のコード３０でセンサーと繋ぐこ
とができる。

皮膚加熱体３４は、中央に開孔部３６を有する
平板部４２と接続部４１が金属よりなり、接続部
４１の側面及び平板部４２の皮膚接触面側の外周
部を被覆するプラスチツク及びゴム等の熱絶縁材
３５からなり、平板部４２の周辺の接続部４１に
設けたネジ機構３１′により、電極側の加熱体２
７と結合する構造となつている。従つて、加熱体
２７からの熱は、金属同志の接合であるため、熱
伝導性は良好で皮膚加熱体３４に伝わつて皮膚を
加熱し、皮膚の動脈化には何ら支障をきたさな
い。また、皮膚加熱体３４に設けた熱絶縁材３４
は、露出した金属面に比べて皮膚への熱流を減ら
す役目をするので、これによつて皮膚は、中央の
開孔部３６（酸素透過域）周辺の露出した金属面
と接触する部分が特に強く熱せられた場合であつ
ても、熱絶縁材３５で被覆された外周部が緩やか
に加熱されるという状態に置かれる。特に、皮膚
の熱刺激に対して敏感な患者に頻発しがちな不足
の火傷事故を最少限にとどめることが可能となつ
た。

皮膚加熱体３４は、本体部における加熱体２７
と螺着されるので、従来のビス止めの方式に比べ
て、膜３３及び膜ホルダー３２を平行に電極面に
圧着することができ、電極面へ膜を均一に被合す
ることができる。それ故、電極の安定性が良くな
る。

［発明の効果］ 本発明の経皮的血中酸素濃度測定用センサーに
よれば、(イ)１本のコードでセンサーと繋ぐことが
できる、(ロ)不測の火傷事故を最少限に抑えること
ができる、(ハ)電極膜の交換が極めて容易である
り、安定性に優れている、という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂおよび第２図ａは従来使用されて
いるセンサーの断面図、第２図ｂ，ｃ，ｄは第２
図のセンサーの分解された断面構造の説明図、第
３図ａは本考案によるセンサーの断面図、第３図
ｂ，ｃ，ｄは本考案によるセンサーの分解された
断面構造の説明図である。 １……陰極、２……絶縁材、３……陰極、４…
…加熱ヒータ、６……電極膜、７……電解液、８
……固着機構、９……外周保護外皮、１０……陰
極、１１……絶縁材、１２……陽極、１３……上
蓋部、１４……膜ホルダー、１５……電極膜、１
６……“Ｏ”リング、１７……加熱部、１８……
加熱体、１９……感熱体、２０……信号側リード
線、２１……加熱側リード線、２２……ビス、２
３……陰極、２４……陽極、２５……絶縁材、２
６……電極支持体、２７……加熱部、２８……加
熱体、２９……感熱体、３０……リード線、３１
……ネジ、３１′……ネジ、３２……膜ホルダー、
３３……電極膜、３４……皮膚加熱体、３５……
熱絶縁材、３６……開孔部、４０……膜ホルダー
の端面、４１……接続部、４２……平板部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 貴金属からなるリング状または複数個の針状
   の陰極２３と該陰極の外周に絶縁材２５を介して
   同心状に配置した陽極２４とからなる電極部と、
   該電極部の外周に設けられた加熱体２７とを内蔵
   する本体部、および一方の端部の内径が狭小化さ
   れ、該狭小化された端部の端面４０にガス透過性
   の高分子膜３３が貼り付けられ、前記電極部の端
   面に電解液を保持するように被合する膜ホルダー
   ３２、および前記加熱部２７の外周と螺着され熱
   的に接続される接続部４１と、該接続部４１の一
   方の端面において内径側に延び中央に開孔部３６
   を有し、前記膜ホルダー３６の端面４０に当接す
   る平板部４２とからなる皮膚加熱体３４により構
   成された血中酸素定用センサーであつて、前記本
   体部、前記膜ホルダー３２および前記皮膚加熱体
   ３４の３つが着脱可能であり、かつ、前記皮膚加
   熱体３４が、前記接続部４１の外側面および前記
   平板部４２の皮膚接触面側の前記開孔部３６の外
   周部を熱絶縁材３５で被覆していることを特徴と
   する経皮的血中酸素濃度測定用センサー。