JP4441007B2 - 拡散可能な化学物質のためのモニタ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、拡散可能な化学物質のためのモニタ、特に拡散可能な化学物質の存在を決定するために動物（人間を含む）の体液を分析するために使用されてよいモニタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば集中ケア時に患者のための最適な処置を提供するために、患者の状態についての情報を規則的に収集することが重要である。重要な情報は患者の血液を分析することによって得ることができ、これにより、血液ガス電解質、代謝物（例えばグルコース又は尿素）又はＨ^＋イオン等の拡散可能な化学物質の存在及び量を決定することができる。
【０００３】
このタイプの規則的な分析に使用されるあらゆるモニターが患者から取り出す体液（例えば血液）はできるだけ少ないことも重要である。さもなければ、多くの個々の決定の蓄積効果自体が患者にとって有害であるおそれがある。
【０００４】
患者から流体を抜き出さずに、体液中の拡散可能な化学物質の存在を生体内で決定するためのモニタが、米国特許第４２２１５６７号明細書に記載されている。このモニタは、液体が充填されたプローブを有しており、このプローブは、体液へ挿入された場合に関係のある化学物質を体液と液体との間を流通させる透過膜を有する。さらにモニタは、液体の流路に沿って配置された、関係のある化学物質に敏感なセンサと、体液内の拡散可能化学物質と液体内の拡散可能化学物質との間に平衡が生じた後にセンサによる分析のために膜の領域から液体を搬送するためのポンプとを有している。
【０００５】
拡散された化学物質を含有する液体の試料容量は、センサと膜との間の液体の容量と比較し比較的小さいので、ポンプは、プローブの正しい領域からの液体がセンサによって分析されることを保証するために、正確に動作しなければならない。さらに、ポンプは、平衡した容量からの化学物質の分散を回避するために、スムーズだが迅速に液体を搬送しなければならない。この全てのことは、比較的高価なポンピング及び制御系を必要とする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の課題は、より大きな試料容量を提供し、前記装置に関連したポンピング問題を解消するモニタを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、請求項１に記載された本発明の特徴により達成された。
【０００８】
【発明の効果】
液体を比較的迅速に再循環させるための構成により、より大きな試料容量、有利には閉鎖流路の液体容量全体が、周期的分析のために提供され、これにより、より正確でないポンピング及び制御系を使用することが許容される。さらに、不可避的に生じる分散は、プローブの透過膜を横切る化学物質の拡散を加速するために働く。
【０００９】
ポンピング系が、脈動する液体流を提供するように適応させられたポンプ、例えば比較的安価なぜん動性ポンプを有していることが最も有効である。このことは、プローブの液体に亘って、拡散可能な化学物質の分散をさらに加速してよく、これにより、透過バリヤを横切る化学物質の拡散速度をさらに高めることができる。
【００１０】
センサユニットのあらゆるセンサはプローブの流路に沿って位置決めされいてよいが、センサユニットをプローブから分離して、試料をプローブから抜き出してこの試料をセンサユニット内のセンサへ供給するように位置決めされた、抜き出し手段、例えばマイクロリットルシリンジポンプ、減圧アンプル剤又は単にバルブ装置を提供すると有利である。このように、センサを通る流れがプローブを通る流れから独立させられるので、センサの反応時間は、液体の循環速度に適合させる必要はない。これにより、センサに課せられる要求を低減しながら、系がプローブ内に速い連続的な流れを有することができる。さらに、センサユニットと液体流路との分離は、脈動流又は速い流れの結果としてのセンサユニットの機械的な運動により生ぜしめられるように系統的騒音を低減し、ひいてはモニタの感度を増大する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面につき詳しく説明する。
【００１２】
図１に示したように、患者が、病院の集中治療室において通常用いられる集中ケア機器の多数のアイテムに接続されている。患者１は、たとえはＥＣＧ装置２に接続されており、このＥＣＧ装置２は、患者の種々異なる位置において接続された電極３を介して、患者の心臓信号を記録及び分析する。さらに、患者の呼吸を補助及び制御するために、患者１にはガス導管５を介して人工呼吸器４が接続されている。集中ケア時に注入することができる栄養剤、プラズマ又はその他の物質を患者に提供するために、注入系統６が注入導管７を介して患者１に接続されている。本発明によるモニタ８は、患者１の血液系と、センサユニットが配置されたハウジング１０（図示せず）との間の接続のためのカテーテル９を有している。明確に示すために、カテーテル９は、不均衡な長さで示されている。実際には、カテーテル内の液体容量全体を低減しかつこの容量の血液との平衡を加速するために、カテーテル９はできるだけ短くなっていることが望ましい。したがって、装置、すなわちモニタ８は、通常、図１（ｂ）に示したように患者１に直接に接触していないならば、患者の極めて近くに位置している。
【００１３】
患者１に施される処置を記録、分析及び制御（自動的に又は変化を提案することにより）のために、患者の集中ケア処理に用いられる全ての装置２，４，６，８には、中央制御ユニット１１が接続されている。ディスプレイ１２は、ＥＣＧ、呼吸曲線、血液ガス成分等の患者１に関する種々異なる曲線又は測定結果を表示することができる。
【００１４】
図２には、図１に示したような集中ケアの状況において使用可能な本発明によるモニタ８の構成が示されている。カテーテルプローブ９は、内側通路１３と外側通路１４とのそれぞれの同心的な配置から成っている。外側通路１４は、使用時に患者の血液に接触するようになっておりかつ関係のある化学物質が通過するように選択された透過性材料から成る領域１５を除き、液密な材料から成っている。内側通路１３は、これらの化学物質を透過させないようになっており、カテーテル先端部１６の僅かに手前で終わっている。
【００１５】
両通路１３，１４はハウジング１０に接続されており、このハウジング１０内で通路１３と１４とは分離させられている。内部通路１３は、外側通路１４の壁部を貫通してぜん動性ポンプ１７にまで延び、ハウジング１０内で終わった外側通路１４にまで戻っている。このように、プローブ流体、例えば食塩水のための閉鎖した流路（カテーテル９内に矢印によって示されている）が形成されている。
【００１６】
ハウジング１０内において内側通路１３は、センサユニット１９が、流れるプローブ液体から隔離されることができるような形式でセンサユニット１９に接続されている。図３に示したように、センサユニット１９の試料室２３の両側に１つづつの２つのバルブ２０及び２１が配置されており、これらのバルブは、内側通路１３と液体試料を周期的に交換するために同調して開閉する。すなわち、両バルブ２０，２１が開放されると、ポンプ１７は、液体を内側通路１３から流路２２に沿ってバルブ２０を通じて試料室２３内へ送るために作用し、同じ量の液体が、内側通路１３へ戻るために、センサユニット１９からバルブ２１を通って排出される。センサユニット１９において新たな試料が古い試料と交換されると、バルブ２０，２１が閉鎖され、センサ１８ａ，１８ｂ，１８ｃによって新たな分析が行われる。この系における試料容量は、プローブ液体の全容量よりも著しく少ないので、バルブ２０，２１は、開放している時間よりも閉鎖している時間の方が著しく長く、これにより、新たな試料が取り込まれる前にプローブ液体がカテーテルの透過性領域１５を通じて何度か循環させられる。したがって、液体の容量のうち大部分、ほとんど全てが、血液と平衡される。
【００１７】
患者の処置における変化（人工呼吸器又はその他の機器による）は、拡散可能な血液化学物質の測定されるレベルに即座の効果を有さない。なぜならば、処理と体との間の全身系の交換（肺内のガスと血液系内のガスとの間のガス交換のような）が、関係のあるパラメータが影響される前にまず生じなければならない。このことは、個々のケース及び測定したいパラメータとに応じて、ある条件の場合には数分かかる可能性がある。したがって、この関連した速度でバルブ２０，２１を周期的に開放すると十分であり、これにより、液体容量全体が、試料抜き出しの間に平衡される。
【００１８】
室２３内のあらゆる流体を分析するために、１つ又は２つ以上のあらゆる公知の光学的、電気化学的又は同様のセンサ１８ａ，１８ｂ，１８ｃが室２３内に配置されており、これらのセンサは、あらゆる公知の遠隔測定技術、例えば導電ケーブル２４；光学的な又は無線周波発信／受信装置（図示せず）を使用してモニタ８の外部にある装置と協働するように配置することができる。血液ガスを分析することが望まれている現在の場合には、適切なセンサは、Ｃｌａｒｋタイプの電極のような酸素電極１８ａと、一般的に利用されるガラス電極又はイオン選択性電解効果トランジスタ（ＩＳＦＥＴ）のような二酸化炭素電極１８ｂと、及び化学的に敏感な適切なカバーを備えた、ＩＳＦＥＴのような電極１８ｃとであってよく、これにより、電解質の存在を選択的に検出する。これらは全て当該分野においてよく知られているので、センサ１８ａ，１８ｂ，１８ｃを詳細に説明する必要はない。さらに、このような電極は当該分野においてよく知られておりかつ測定したいパラメータに応じて選択してよいので、前記の選択は、本発明の範囲を制限するものではない。
【００１９】
ユニット１９内には第２の流路２５が設けられており、この流路２５も、制御バルブ２６，２７を介して試料室との流体連絡を提供し、また流路２５は、通常バルブ２０，２１が閉鎖された場合に、例えばハウジング１０の外部から、センサへ校正流体を導入するために使用される。この第２の流路２５は、プローブ液体を校正流体で汚染しないことが望ましい場合に室２３へ洗流し流体を導入するために使用されてもよく、また、モニタ８に新たなプローブ液体を導入するために使用されてもよい。
【００２０】
バルブ２０，２１，２６，２７は全て標準的な精密機械技術を用いて製造されるか、標準的なマグネチックバルブ又は圧力調整弁であってよい。
【００２１】
本発明によるモニタにおいて使用可能な、択一的な抜き出し手段２８を有するセンサユニット１９の別の構成が図４に示されている。この図面と、図２及び図３とに共通する部材には同じ符号が付されている。この場合、センサ１８ａ，１８ｂ，１８ｃによる分析のためにプローブ液体の試料を抜き出すために、小型のシリンジ２８が使用されている。シリンジ２８は、シャント弁３０等の可変流路によって、内側通路１３とセンサ１８ａ，１８ｂ，１８ｃとの間に配置された流体導管２９に接続されている。シャント弁３０は、液体が内側通路１３からシリンジ２８へ引き込まれることができる位置と、センサ１８ａ，１８ｂ，１８ｃにおいて試料を提供するために液体がシリンジ２８から排出されてよい位置との間を移動可能である。
【００２２】
個々に含まれた構成は血液ガスの監視に関して説明されているが、このことは本発明の範囲を制限するものではない。前記構成のモニタは、本発明の範囲から逸脱することなしに、別の拡散可能な化学物質、例えばグルコース又はＨ^＋イオンを測定するように容易に適応させることができる、すなわち、二重通路カテーテルはあらゆる透析タイプのカテーテルと交換することができ、体液は分析時に体内にある必要はない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるモニタを有する集中ケア機器に接続された患者を示す図である。
【図２】図１の状態において使用可能なモニタの実施例の詳細を示す図である。
【図３】図２のモニタと共に使用可能なセンサユニットの詳細を示す図である。
【図４】本発明によるモニタの択一的なセンサユニットの詳細を示す図である。
【符号の説明】
１ 患者、 ２ ＥＣＧ装置、 ３ 電極、 ４ 人工呼吸器、 ５ ガス導管、 ６ 注入系、 ７ 注入導管、 ８ モニタ、 ９ カテーテル、 １０ハウジング、 １１ 中央制御ユニット、 １２ ディスプレイ、 １３，１４ 通路、 １５ 領域、 １６ カテーテル先端部、 １７ ポンプ、 １８ａ，１８ｂ，１８ｃ センサ、 １９ センサユニット、 ２０，２１ バルブ、 ２３ 室、 ２４ 導電ケーブル、 ２５ 第２の流路、 ２６，２７ 制御弁、 ２８ 抜き出し手段、 ２９ 流体導管、 ３０ シャント弁

Claims (5)

1. 拡散可能な化学物質のための体液分析用モニタであって、
   体内の体液と接触可能で、かつ関係のある化学物質を透過可能である領域（１５）を備えた、液体が充填されたプローブ（９）と、
   前記プローブと液体連絡しており、かつ関係のある化学物質の存在に応じてそれぞれが電気信号を提供することができる１つ又は２つ以上のセンサ（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ）を有する、センサユニット（１９）と、
   センサユニット（１９）の１つ又は２つ以上のセンサ（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ）による分析のために近位の透過領域（１５）からプローブ液体の試料を搬送するように適応させられた、ポンピング系（１７）と
   が設けられており、
   前記センサユニット（１９）が、閉鎖した液体流路（１３，１４，１５）の外部に配置されており、かつ、前記センサユニット（１９）には、前記閉鎖した液体流路と連絡可能で、かつセンサ（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ）による分析のために閉鎖した液体流路からプローブ液体の試料を周期的に抜き出すために動作可能な抜き出し手段（２０，２１，２２；２８，２９，３０）が設けられており、かつ
   分析する前に、プローブ液体を透過可能な領域（１５）を通じて複数回循環させられるように、ポンピング系が配置されてなる
   ことを特徴とする、拡散可能な化学物質のためのモニタ。
2. 前記ポンピング系が、脈動する液体循環を提供するように適応させられたポンプ（１７）を有している、請求項１に記載のモニタ。
3. ポンプ（１７）が、ぜん動性ポンプである、請求項２に記載のモニタ。
4. 前記抜き出し手段が、閉鎖した流路（１３，１４，１５）に接続された両端部を有する液体導管（２２）と、該液体導管（２２）内に配置されていて１つ又は２つ以上のセンサ（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ）を、閉鎖した流路（１３，１４，１５）から周期的に隔離しかつ該流路に露出させるために動作可能なバルブ（２０，２１）とから成っている、請求項１に記載のモニタ。
5. 抜き出し手段が、シリンジ（２８）から成っており、該シリンジにプローブ液体が引き込まれるようになっており、前記シリンジから、分析のために試料がセンサ（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ）に提供されるようになっている、請求項１に記載のモニタ。

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