JPS6157768B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は動脈血中の酸素濃度又は分圧を経皮的
に測定する装置のセンサーの改良構造に関する。
血液特に動脈血液中の酸素濃度又は分圧を知る事
は新生児並びに人工呼吸を必要とする重症患者の
呼吸管理等の処置を行なう上で極めて重要であ
る。動脈血液中の酸素濃度又は分圧を測定する方
法として従来の動脈血管中の血液を抜き取つて直
接測定する方法とは異なり、血液から皮下組織を
通して拡散された酸素を皮フ表面で捕捉し、患者
に苦痛を与える事なく、かつ経時的に連続測定を
可能とした経皮酸素測定法は既に知られている。

該方法に用いられている在来のセンサーの機構
は第１図に示すように、だいたい金または白金よ
りなる円筒状の陰極１と、該陰極１より絶縁材２
を介して上記陰極１とほぼ同心状に配置された円
筒状の銀陽極３と、両電極１，３を組立状態にて
保持する電極ホルダー４と、電極１，３の先端部
を被覆するごとく配置された電極膜５と、該電極
膜５の外周部を固着支持する円筒状の電極膜ホル
ダー６と、電極膜ホルダー６と電極ホルダー４と
の間に設けられた円環状のパツキン７と、電極膜
５と電極先端部との間に薄層状に形成せしめられ
た電解液層８と、ヒーター９を含む伝熱性の良い
アルミニウム等からなる加熱部本体１０とからな
り前記電極膜５は疎水性で、かつ酸素ガス透過性
の合成樹脂材よりなり、前記電解液はKClを主体
とする電解液よりなり、これを被験者の皮フ表面
にあてがうと加熱部本体１０の接触部付近の皮下
組織はヒーター９からの伝熱により加熱されて局
部的に動脈化され、皮下組織内の酸素は皮フ表面
より拡散して電極膜５を通過し、さらに電解液層
８中を拡散して陰極１に到達するが、この際両電
極間に酸素の還元に必要な電圧を加えておくと陰
極１では酸素の還元反応が、また陽極３では銀の
酸化反応がそれぞれ行なわれ、この結果両電極間
に電解電流が流れ、該電流を測定する事により皮
下組織、したがつて動脈血内の酸素濃度又は分圧
が近似的に測定できるようになつている。

このようなセンサーを組立てるには、先ず電極
先端部に電解液を滴下させておき、予め電極膜５
を張設せしめた電極膜ホルダー６を上記電解液を
先端に滴下された電極上に嵌合させ、これに加熱
部本体１０を嵌合した後、該加熱部本体１０と電
極ホルダー４とをねじ等により締付固定すること
によつて行なわれる。

従来のセンサーにおいては電極膜５は加熱部本
体１０の底面部１１の上内面と電極部先端とで張
力を加えられ、膜内面と電極部先端との間に電極
室を形成し、この部分に電解液８が保持される
が、電極ホルダー４が後退しているため、上記電
極室の容量が大きくなる。このため電極室に空気
を残さないよう大量の電解液を用いる必要があ
る。

一方本センサーは原理的に測定状態において
は、陰極１近傍における電解液８中の溶存酸素は
殆んど零に近い。

又電極膜５は、４〜10日毎に取り替える必要が
あるが、その度に前述の如くセンサーを組立てる
ことになる。新たに滴下した電解液中には空気中
の酸素分圧と平衡を保つだけの酸素が溶解してお
り、センサーの陰極１と陽極４との間に電圧を加
えると、陰極１で酸素が還元消費されながら減少
し、遂には陰極１での消費量と電極膜５を通過し
て、外部より供給される酸素量が釣り合つた安定
状態に達する。こうなつてはじめて測定可能な状
態になる。今電極膜５と電極先端部との間隙は非
常に小さく電解液８の厚みは非常に薄いので、本
来は陰極近傍の電解液８中の酸素濃度は速やかに
減少し迅速に安定状態になるが、前述のように電
極ホルダー４と電極膜５とで構成される空間が大
きく、大量の電解液を必要とする従来のセンサー
では、元々溶けこんでいる酸素の量も多く、周辺
部に酸素の補給源を有することになる。従つて円
周方向の周辺より陰極１に向つて拡散により酸素
が長時間にわたつて補給され安定状態に達するま
での時間が非常に長くなる。又このように空間が
大きいため、各センサーごと、或は同一センサー
の組立てごとに電解液８の層の厚みや液量が変動
しやすく、一定したセンサー性能を得ることを困
難にしている。

本発明は上記従来の欠点を解消して、より安定
化時間が短かく、且つ再現性のよい経皮血中酸素
濃度測定用センサーを提供することを目的とす
る。以下添付図に従つて本発明の好適な実施例を
説明する。

第２図は本発明の具体例の一つであつて、１は
金または白金等の貴金属よりなる円筒状の陰極、
２はガラスまたは合成樹脂等の絶縁物、３は絶縁
物２を介して陰極１と同心状に配置された銀陽
極、４は両電極、１，３を組立状態に保持する電
極ホルダー、５は電極１，３の先端を被覆する如
く張設された電極膜、６は該電極膜５の外周部を
固着支持せる電極膜ホルダー、７は該電極膜ホル
ダー６と電極ホルダー４との間を密封する円環状
のパツキン、８は電極１，３及び絶縁物２の先端
と電極膜６との間に保持された電解液層、１０は
ヒーター９を埋設された加熱部本体で、上記組立
てられた電極１，３、電極ホルダー４及び電極膜
ホルダー６のまわりを取囲み且つその底面部１１
の中央部に上記電極膜５の一部を露出する穴１２
を有する。

以上の構成において、本発明の特徴をなすのは
電極膜ホルダー６の形状である。第１図に示すよ
うに従来の電極膜ホルダーはその縦断面が“１”
型を成す円筒状であるが、本発明によるものは、
第２図に示すようにその縦断面が“Ｌ”字型を成
すように底面部を円中心方向に突き出した構造を
とつている。底面部の厚みは電極ホルダー４の下
端面と加熱部本体１０の底面１１の上内面との間
隙より0.1mm程度厚くし、センサー組立ての際、
電極ホルダー４を加熱部本体１０にねじなどで締
付固定したとき、電極ホルダー４下端面と加熱部
本体１０の底面１１の上内面とで強く押しつけら
れる程度がよい。又電極膜ホルダー６の底面部内
径は殆んど銀陽極３の外径に接する程度がよい。
銀陽極３の下端部は加熱部本体１０の底面１１の
上内面とほぼ水平の位置が好ましい。これはセン
サーを組立てたとき、電極膜５との間の空間が大
きくなりすぎず、且つ該膜に無理な張力を加えな
いためである。

電極部先端の位置は加熱部本体１０の底面１１
の下部とほぼ同一面にするのがよいが、これには
こだわらない。以上の如き構成においては、セン
サーを組立てたとき、電極ホルダー４下端面は電
極膜ホルダー６と密着するため空間ができず、少
量の電解液を用いるのみでよい。従つて安定化に
要する時間が非常に短縮され、従来のセンサーで
は２〜４時間かかつたものが、本発明によるセン
サー構成では10〜30分になる。又空間部の変動が
小さくなるため、センサーごと或は同一センサー
での組立てごとの再現性も改良される。

第３図は本発明を具体化した他の実施例であ
る。該実施例におては、加熱部本体１０の底面１
１の上内面と銀陽極３の下端面とが殆んど接し、
且つ該底面１１の内径は絶縁物２の外周に殆んど
接する位置となるよう構成してある。この図にお
いては、加熱部本体１０の底面１１の下面は中心
に向つて厚みが薄くなるように傾斜がつけてあ
り、皮フ面と電極膜５の面とが密着しやすいよう
になつているが、これは必須条件ではない。本例
では第２図の例に比べ、更に電極室空間は小さく
できるが、安定化時間はほとんど変らない。

又これら実施例では円環状パツキン７によつて
外気の流通を断つているが、本発明では電極膜ホ
ルダー６の底面部が電極ホルダー４の下端面と加
熱部本体１０の底面部１１の上内面とで圧迫され
ているので、パツキン７はなくともよい。

尚上記いずれの実施例におても陰極１は円筒状
をなしているが、本発明のセンサーに用いる陰極
としてはこれに限らず、円柱状或は複数の針状の
陰極を使用しても全く同じ効果を発揮する。

以上のように本発明による構成を用いれば、電
解液層に生ずる余分の空間を排除することがで
き、再現性のよい、安定時間の短かいセンサーを
得ることができる。

尚、第１図〜第３図において電極ホルダー４と
加熱部本体１０の接する個所及び第１図における
電極膜ホルダー６の下端面と加熱部本体１０の底
面部１１の上内面との間は密着せず、間隙がある
かの如く描かれているが、これは図を見易くする
ために描いたものであつて、実際には密着してい
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例のものの断面図、第２図及び第
３図は本発明による経皮血中酸素濃度センサーの
断面図をそれぞれ示す。 図におて、１……陰極、２……円柱状絶縁体、
３……陽極、４……電極ホルダーの円筒状部分、
５……電極膜、６……膜ホルダー、７……Ｏリン
グパツキング、８……電解液、９……ヒーター、
１０……加熱部分、１１……板状突出部、１２…
…皮膚。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 貴金属の蔭極を埋設し、その端部を露出した
   円柱状絶縁体、該円柱状絶縁物と同心状に配置さ
   れた陽極と陽極に嵌着され、上記円柱状絶縁物と
   陽極を固定保持する円筒状部分と該円筒状部の一
   端に継続する基部とからなる電極ホルダー。 上記電極ホルダーの外周に空隙部を設けて、上
   記陽極と同心的に配置された熱良導体からなる加
   熱部本体の一端に板状突出部を設け、該板状突出
   部は上記円柱絶縁体を露出する開口を形成すると
   ともに拡張された加熱部面を形成し、上記加熱部
   本体の他端を前記電極ホルダー基部に着脱可能に
   固定され、上記電極ホルダーの円筒状部と加熱部
   本体との間の空隙部に嵌合された円筒状の膜ホル
   ダーを配置し、該膜ホルダーの上記加熱部突出部
   に面する端面に電極膜を貼着し、該電極膜は上記
   陰極ならびに陽極端面を潤す電解液を保持せしめ
   るようにした経皮血中酸素濃度測定用センサーに
   おいて、前記膜ホルダーの膜を貼着する側の端部
   を中心に向つて拡張し、円筒状膜ホルダーに電極
   膜を貼着する面を拡大したことを特徴とする経皮
   血中酸素濃度測定用センサー。 ２ 第１項記載の経皮血中酸素濃度測定用センサ
   ーにおいて、膜ホルダーの下端の拡張部の先端を
   前記陽極に接するまで拡張し、拡張部の厚みを前
   記電極ホルダー円筒状部下端と前記加熱部突出部
   との間の空隙の厚みにほゞ等しくし、膜ホルダー
   の拡張部がこれらの空隙部に挾持圧着される如く
   したことを特徴とする経皮血中酸素濃度測定用セ
   ンサー。