JP2002524122A - 反射率パルスオキシメーターセンサーを備えた鼻咽腔気管エアウェイ - Google Patents

反射率パルスオキシメーターセンサーを備えた鼻咽腔気管エアウェイ

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JP2002524122A JP2000568388A JP2000568388A JP2002524122A JP 2002524122 A JP2002524122 A JP 2002524122A JP 2000568388 A JP2000568388 A JP 2000568388A JP 2000568388 A JP2000568388 A JP 2000568388A JP 2002524122 A JP2002524122 A JP 2002524122A
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シェファード,ジョン,エム.
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ユー.エス. アーミー インスティテュート オブ サージカル リサーチ
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Abstract

(57)【要約】 【課題】咽頭後部、軟口蓋後部または鼻腔粘膜を監視し得る鼻咽腔気管エアウェイおよびパルスオキシメーターセンサーの複合利用を開示する。 【解決手段】鼻咽腔気管エアウェイ(10)は、その円周の約3分の1にわたり厚壁体部分(12)を有している。パルスオキシメーターセンサーエレメント(20、22、24、26)は、気管内チューブに埋め込まれてもよい。パルスオキシメーターセンサーエレメントは、約660nm(赤色)と約940nm(近赤外線)の波長で光を発することが好ましい光源(20)、および光検出器(22)を含んでもよい。パルスオキシメーターセンサーエレメントは、解析用のパルスオキシメーターモニター(分光光度計)またはその他の外部装置と接続されていてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射率酸素測定法の分野に関する。さらに詳しくは、本発明は、反
射率パルスオキシメーターセンサーを備えた鼻咽腔気管エアウェイに関する。
【0002】
【従来の技術】
幾つかの例外を除き、慣用技術では、手術室において徹照パルス酸素測定法(t
ransillumination pulse oximetry)が奨励されている。パルスオキシメーターの
操作の原理はかなり単純であるが、ほぼ間違いなく20世紀における麻酔監視に
関する最も重大な発展である。2種類の光の波長(通常660nmおよび940
nm)を使用して分光光度計で還元型ヘモグロビンの酸化度を非侵襲的(noninva
sively)に測定し、またプレチスモグラフで血液の脈動性を測定する。現在、手
術室におけるこの最も一般的な使用方法は、末梢の指の毛細血管床を通した徹照
によるものである。しかしながら、多様な外傷や熱傷を負った患者の場合、末梢
血管がひどく収縮していたり、末梢血管床がひどく損傷(あるいは切断による喪
失)を受けていることは珍しいことではない。徹照酸素測定法よりも反射率酸素
測定法の方が、最も早くからある調査の手法である。徹照パルス酸素測定法はも
ちろん、皮膚を通して酸素測定を行う際には最も有効な方法である。しかしなが
ら、皮膚が毛細血管床接触の障壁として間にない場合には、反射率パルス酸素測
定法を容易に遂行し、非常に正確な結果を得ることが可能である。この結果は、
酸素測定検出器のもとへともどる血液中で形成される成分を横断 (traverses)す
る投射バイスペクトラル光の後方散乱、あるいは非吸収性コラーゲン組織からの
反射上で同成分を再横断(retraverses)する投射バイスペクトラル光の後方散乱
によって得られる。スーパーセディング(Superseding)徹照パルス酸素測定法よ
りもこの手法による方が,可能な監視部位の範囲が広がり、臨床医の医療設備の
一助となる。
【0003】 重度の火傷患者おいて,従来のパルス酸素測定は重大なる難題であり、この監
視データが手術室および集中治療施設内での命綱でさえある。最新の酸素測定ア
プローチは,徹照酸素測定が可能な有効な周辺部位によるものであり、事実上こ
の方法はほとんどの外科的状態および処置に十分なものである。残念なことに,
重度の火傷患者には、たいてい実際に徹照パルスオキシメーターセンサーを配置
をする部位がない。さらに、これらの患者には多くの場合、次々に巡ってくる重
大なる危険があり、末梢パルスオキシメーターはあまり有効ではない。様々な研
究で中央パルスオキシメーターが末梢パルスオキシメーターよりも信頼性があり
、かつ迅速に応答することが示されてきた。
【0004】 反射率酸素測定法は、毛細血管床が容易に利用できる場合に有効な手段となり
得る。事実上、皮膚を通して容易に毛細血管床が利用できる分娩中および新生児
患者の間では一般的、かつ有効に使用されている。またこの技術は反射率センサ
ーを傷内、または治癒した部分的に厚い火傷などの充血部位上に置いて成人およ
び小児科火傷患者にも適用してきた。 鼻腔粘膜および咽頭後部には反射率パルス酸素測定法に理想的な毛細血管床が
多数ある。公知のパルスオキシメーターは、鼻腔通路を封鎖して患者の呼吸を困
難にしてしまうため、鼻孔内での使用は適さない。さらに、その電気部品が液体
、湿気、体液および/または手術用の液体に曝される場合には問題が起こりやす
い。これらは徹照によるため、適切な場所に維持することが難しいこともある。
そのため、パルスオキシメーターセンサーと鼻咽腔気管エアウェイとを組み合わ
せた、さらに便宜な装置の必要性が存在する。
【0005】 鼻咽腔気管エアウェイを手術室で使用し、鼻孔および咽頭後部間の連絡を確立
する。また鼻咽腔気管エアウェイを使用して鼻腔吸引も行う。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
先行技術の問題に取り組みながら、本発明は先行技術の装置ではなし遂げられ
なかった利点を得るものである。 本発明の目的は、鼻腔および咽頭後部の毛細血管床のパルス酸素測定値をとる
有効な装置を提供することである。 本発明のもう1つの目的は、鼻腔からパルス酸素測定値をとる際に別の鼻咽腔
気管エアウェイを使用する必要をなくすることである。
【0007】 本発明のもう1つの目的は、覚醒している、鎮静剤を飲ませている、または通
常の麻酔を受けている患者に行われる様々な外科的、麻酔による、または救命救
急処置における鼻腔による反射率パルス酸素測定法の使用である。 本発明のもう1つの目的は、液体不浸透性の封止体においてパルスオキシメー
ターを提供することである。 本発明の利点は鼻腔内で装置を交換する、または2つの別個の装置を使用する
必要が無くなることで治療の質が向上することである。
【0008】 本発明のもう1つの利点は、鼻孔内に配置する装置が放射状の配置( radial p
osition)にあることにかかわらない、パルス酸素測定記録の向上である。
【0009】
【発明の実施の形態】
図1〜5は、本発明のパルスオキシメーターセンサーアセンブリーの好ましい
実施形態を示している。パルスオキシメーターセンサーアセンブリーは、パルス
オキシメーターエレメント20、22、24および26と組み合わせた鼻咽腔気
管エアウェイ10を含む。パルスオキシメーターエレメント20、22および2
4は、鼻咽腔気管エアウェイの壁体内に配置することが好ましい。鼻咽腔気管エ
アウェイの壁体は透明重合体から作製することが好ましい。さらに、この壁体は
円周領域の約3分の1あたりに厚部分12を有し、パルスオキシメーターセンサ
ーエレメント20、22、および24を収容していることが好ましい。また、厚
部分112はちょうどエレメント自身の周囲にあるが、壁体の長さには満たない
ものである。
【0010】 図1に示されるように、鼻咽腔気管エアウェイ10は、挿入端部14および支
持層端部16を有し、通路を規定する中空の延長部材、例えば、円筒形チューブ
状部材であることが好ましい。挿入端部14は、角度をなしていることが好まし
い。支持層端部16は平らであり、かつ実質的に鼻咽腔気管エアウェイレストに
垂直に配置されているか、または角度をなしている。支持層端部16は、鼻咽腔
気管エアウェイ10の先端に符合するノッチまたは他のマーキングを含んでおり
、装置挿入後、使用者が装置を患者にさらに位置づける際の補助となる。
【0011】 パルスオキシメーターセンサーエレメント20、22、および24は、鼻咽腔
気管エアウェイ10の厚壁体部分12内に配置されることが好ましい。また、パ
ルスオキシメーターセンサーエレメント20、22、および24は、鼻咽腔気管
エアウェイ10の通路に配置してもよい。パルスオキシメーターセンサーエレメ
ントは、660nm(赤色)および940nm(近赤外線)の波長の光を発する
ことが好ましい光源20、および光検出器22および配線24を含む。これらの
パルスオキシメーターセンサーエレメントは、鼻咽腔気管エアウェイの壁体に埋
め込まれ、それらを保護するカバーで封止されることが好ましい。このカバーは
、透明な液体不浸透性プラスチックであることが好ましい。
【0012】 光源20は、1以上のエミッタを含んでいてもよい。光源は、発光ダイオード
(LED)などの1対の光エミッタ、1つの光エミッタ、バイスペクトラル・エ
ミッタ、デュアルスペクトラル・エミッタ、フォトエミッタ、フォトダイオード
または半導体ダイのうち1以上のものである。しかしながら、反射率パルス酸素
測定を容易にするいずれの光源をも使用してよい。光源20が1つの光エミッタ
である場合、光エミッタは、例えば約660nmおよび約940nmの2種類の
波長の光を発することが好ましい。典型的には、2つのエミッタの組合せは、6
60nm近くの赤色LEDと890〜950nmの範囲にある近赤外線LED放
射である。光源20は、20〜50nmの範囲の帯域幅を有する光を発する。
【0013】 光検出器22は、光源20から発される光を検出する。光検出器22を通して
検出される光を電気信号によって分光光度計またはパルスオキシメーターに示し
、これらの放射についての相対強度を弁別して、血液中のヘモグロビンの酸素飽
和度に関する指標を提供する。光検出器22は、光電子受容装置、光電検出器、
フォトダイオード受容装置、または半導体ダイのうち1つのものであってよい。 配線24は、パルスオキシメーターセンサーエレメントと外部コード26とを
連結しており、鼻咽腔気管エアウェイ10の厚壁体部分12に埋め込まれていて
もよい。配線24は、導電線および接触電極を含んでもよい。光源20および光
検出器22は各々、それぞれに対する接触電極に接続されている。外部コード2
6を絶縁して支持層16で鼻咽腔気管エアウェイ10と接続することが好ましい
。外部コード26はプレチスモグラフまたはパルスオキシメーターなとのパルス
モニター、またはその他の外部装置を連動させるよう設計された標準の自在プラ
グを有してよい。示してはいないが、光源20および光検出器22は無線パルス
オキシメーターセンサーを含んでもよい。パルスオキシメーターセンサーエレメ
ントを徹照酸素測定法と対照する反射率酸素測定法に使用することが好ましい。
【0014】 本発明の好ましい形態に従い、パルスオキシメーターセンサーエレメント20
および22は、図5に示されるように、近位咽頭後部の記録が容易に取れるよう
に角度をなした端部14近くに配置してもよい。この配置によって、容易に接触
がなされ、確実に接触点が得られる。しかしながら、パルスオキシメーターセン
サーエレメント20および22を支持層端部16近くに配置すれば、鼻腔内の記
録も取れるであろう。鼻腔から得られた記録の信頼性および精度は咽頭後部のも
のよりも低い。
【0015】 使用する際には、鼻咽腔気管エアウェイ10で中央測定部位、すなわち近位咽
頭後部、軟口蓋後部または鼻腔粘膜の測定値をとることが好ましい。これらの部
位から採取したデータは、末梢部位から得られるデータよりも信頼性の高いこと
がわかってきた。測定位置が中心であることおよび測定面の安定性により信頼性
が高まったと考えられる。測定値によりヘモグロビンの酸素飽和度が示される。
さらに、本発明の鼻咽腔気管エアウェイは、先行技術のパルスオキシメーターセ
ンサーを患者にクリップまたはストラップで取り付けることがいくらよく見ても
困難である、または不可能といってもいいくらいの場合に極めて有用である。本
発明の鼻咽腔気管エアウェイは、代替部位および顎顔面の損傷がない、火傷また
は外傷患者をはじめとする危篤状態の病気または負傷患者に有用である。
【0016】 本発明は、患者が覚醒しているが、鎮静剤を飲ませている場合に特に有用であ
る。しかしながら、本発明は患者が完全に覚醒している、麻酔の誘導中、通常の
麻酔中、麻酔からの覚醒時および回復中に使用してもよい。酸素測定部品および
配線が鼻咽腔気管エアウェイの重合体外皮内に封止されているため、本発明は非
常に湿気のある環境で特に有用である。本発明は、現場および救急医療分野で有
用であり、そこで単一装置によって気管内チューブを確立し、さらにパルス酸素
測定監視を行い得る。
【0017】 鼻咽腔気管エアウェイは、ポリプロピレン、塩化ポリビニル、シリコーン、エ
ポキシ樹脂、ポリエステル、熱可塑性物質、ゴム、類似の可撓性材料他を用いて
製造することが好ましい。材料は、鼻の通路の輪郭に従って自由に曲げるのに十
分な可撓性であるべきである。厚い領域は、光源20からのおよび光検出器22
へと光が進行し得る透明または半透明材料で作製することが好ましい。 本発明に従い、パルスオキシメーターエレメントを通路の内面に近接して貼り
付けるかまたは配置してもよい。Nellcor(登録商標)Oxisenso
r(登録商標)II N−25またはD−25(Nellcor Puritan Bennett(登録商
標), Inc., Pleasanton, California)のような使い捨てパルスオキシメーター
からその周囲のもの取り外し、パルスオキシメーターエレメントだけにしてもよ
い。次いで、パルスオキシメーターエレメントを通路の片側に沿って鼻咽腔気管
エアウェイ10に置いてもよい。パルスオキシメーターエレメントおよび配線が
通路内にあるとしても、空気流量は患者に酸素を供給するに十分なものである。
【0018】 患者の咽頭後部領域のパルスオキシメーター記録を取る方法を下記の群におい
て、かつ次のプロトコールに従う実地試験に付した。 プロトコールは、咽頭後部反射率パルス酸素測定法と火傷患者の測定が困難な
従来の末梢徹照パルス酸素測定法との比較を含む。8人の患者の記録を、すべて
切除および移植からなる連続した14の外科的処置において観察した。患者は9
〜43歳の年齢範囲にわたり、火傷を負った全体表面積(%TBSA)は14.
5%〜77.5%の範囲であった(平均=30.4、SD[標準偏差]=22.
1)。それぞれの患者の手術回数は1〜4回の範囲であった。
【0019】 Nellcor(登録商標)Oxisensor(登録商標)II パルスオキ
シメータープローブを適当な大きさの口腔咽頭気管内エアウェイの遠位管腔内に
、センサーおよびエミッタを咽頭後部に向けて置いた。同様のプローブを徹照パ
ルスオキシメーターとして末梢の指に置いた。SpO2値を5分間隔で記録した
。同時に得られたSpO2値間の合致統計量ならびに相関平均についてのt検定
を算出した。
【0020】 咽頭反射率および周辺足指徹照SpO2値間の平均差は、すべての事例で僅か
なものであった。合致統計量は次の通りである:0.75(n=1)および1.
0(n=12)。 この研究で、ほぼ申し分のない合致統計量が得られた場合には、このデータは
咽頭後部反射率酸素測定法が酸素測定に難題を示す重度の火傷患者において、動
脈血の酸素飽和度の測定をする単純で極めて厳密な手段であることを示している
【0021】
【産業上の利用分野】
本発明は、被検体の血液酸素含有量の測定に特に有用である。本発明を病院職
員、救急医療隊員、家庭医療を施す人、研究室ならびに家畜病院職員および戦場
医療隊員が使用しても良い。 当業者は、前記の好ましい実施態様の様々な適応および改変が本発明の範囲お
よび精神を逸脱することなくなされ得ることが理解されよう。よって、添付の請
求項の範囲内であれば、とりわけ本明細書の記載以外のことにも本発明を実施し
、かつ構成し得ることは理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】 次の図面の説明により、当業者には装置が明らかなものとなるはずである。
【図1】 好ましい実施態様の側面図を示す。
【図2】 図1に示す実施態様の半径方向断面図を示す。
【図3】 図1に示す実施態様の背面図を示す。
【図4】 図1に示す実施態様の底面図を示す。
【図5】 患者の使用時における図1に示す実施態様を示す。
【符号の説明】
10 鼻咽腔気管エアウェイ 16 支持層 20 光源 22 光検出器 24、26 パルスオキシメーターセンサーエレメント
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,UG,ZW),E A(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ,BA ,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,CU, CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB,GD,G E,GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS ,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK, LR,LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK,M N,MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU ,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM, TR,TT,UA,UG,US,UZ,VN,YU,Z A,ZW (72)発明者 シェファード,ジョン,エム. アメリカ合衆国,テキサス州 78234,フ ォート サム ヒューストン,グラハム ストリート 461番地 (72)発明者 アレクサンダー,ジョン,ジー. アメリカ合衆国,イリノイ州 62269,オ ファロン,リバティー クロッシング 169番地 Fターム(参考) 4C038 KK01 KL07 KX01

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸素測定装置であって、 それを通り抜ける孔を有する支持層と、 それを通り抜ける、前記支持層にある孔と連絡した通路を有してなり、前記支
    持層から伸びる延長部材と、 前記延長部材に埋め込まれるパルスオキシメーターセンサーエレメントとを含
    んでなる、装置。
  2. 【請求項2】 前記延長部材が不均等な厚さの壁体を有する円筒形チューブである、請求項1
    に記載の装置。
  3. 【請求項3】 前記壁体が第1部分と第2部分とを含み、第2部分が第1部分よりも厚く、か
    つ前記パルスオキシメーターセンサーエレメントが前記第2部分に埋め込まれる
    、請求項2に記載の装置。
  4. 【請求項4】 前記パルスオキシメーターセンサーエレメントが 1つの光源と、 前記光源と連絡した1つの光検出器とを含む、請求項1に記載の装置。
  5. 【請求項5】 前記光源が少なくとも1つの光エミッタ、バイスペクトラル・エミッタ、デュ
    アルスペクトラル・エミッタ、少なくとも1つの光電子放出物質、少なくとも1
    つのフォトダイオード、少なくとも1つの発光ダイオード、および半導体ダイの
    うち1つを含む、請求項4に記載の装置。
  6. 【請求項6】 少なくとも1つの前記光検出器が光電子受容装置、光電検出器、フォトダイオ
    ード受容装置、および半導体ダイのうち1つを含む、請求項4に記載の装置。
  7. 【請求項7】 前記パルスオキシメーターセンサーエレメントが 光を透過させる手段と、 光を透過させる前記手段によって透過する光を受容する手段とを含む、請求項
    1に記載の装置。
  8. 【請求項8】 患者の咽頭後部領域の酸素測定の記録をとる方法であって、 請求項1に記載の装置とパルスオキシメーターとを連結し、 請求項1に記載の装置の延長部材を患者の鼻腔を通して挿入し、 請求項1に記載の装置のパルスオキシメーターセンサーエレメントと患者の咽
    頭後部領域とを最適な状態で合わせ、かつ 請求項1に記載の装置のパルスオキシメーターセンサーエレメントと患者の咽
    頭後部領域とを接触させることを含んでなる、方法。
  9. 【請求項9】 前記延長部材が光を透過させ得る部分を含む可撓性材料から作製される、請求
    項1に記載の装置。
  10. 【請求項10】 患者の鼻腔粘膜の酸素測定の記録をとる方法であって、 請求項1に記載の装置とパルスオキシメーターとを連結し、 請求項1に記載の装置の延長部材を患者の鼻腔を通して挿入し、 請求項1に記載の装置のパルスオキシメーターセンサーエレメントと患者の鼻
    腔粘膜とを最適な状態で合わせ、かつ 請求項1に記載の装置のパルスオキシメーターセンサーエレメントと患者の鼻
    腔粘膜とを接触させることを含んでなる、方法。
  11. 【請求項11】 それを通り抜ける孔を有する支持層と、 それを通り抜ける、前記支持層にある孔と接続された通路を有してなり、前記
    支持層から伸びる延長部材と、 前記通路内に配置されるパルスオキシメーターセンサーエレメントとを含んで
    なる、装置。
  12. 【請求項12】 前記延長部材が円筒形チューブである、請求項11に記載の装置。
  13. 【請求項13】 前記壁体が第1部分とび第2部分とを含み、前記第2部分が前記第1部分より
    も厚く、かつ前記パルスオキシメーターセンサーエレメントが前記第2部分に埋
    め込まれる、請求項11に記載の装置。
  14. 【請求項14】 前記パルスオキシメーターセンサーエレメントが 1つの光源と、 前記光源と接続した1つの光検出器とを含む、請求項11に記載の装置。
  15. 【請求項15】 前記光源が少なくとも1つの光エミッタ、バイスペクトラル・エミッタ、デュ
    アルスペクトラル・エミッタ、少なくとも1つの光電子放出物質、少なくとも1
    つのフォトダイオード、少なくとも1つの発光ダイオード、および半導体ダイの
    うち1つを含む、請求項14に記載の装置。
  16. 【請求項16】 少なくとも1つの前記光検出器が光電子受容装置、光電検出器、フォトダイオ
    ード受容装置、および半導体ダイのうち1つを含む、請求項14に記載の装置。
  17. 【請求項17】 前記パルスオキシメーターセンサーエレメントが 光を透過させる手段と、 光を透過させる前記手段によって透過する光を受容する手段とを含む、請求項
    11に記載の装置。
  18. 【請求項18】 患者の咽頭後部領域の酸素測定の記録をとる方法であって、 請求項11に記載の装置とパルスオキシメーターとを連結し、 請求項11に記載の装置の延長部材を患者の鼻腔を通して挿入し、 請求項11に記載の装置のパルスオキシメーターセンサーエレメントと患者の
    咽頭後部領域とを最適な状態で合わせ、かつ 請求項11に記載の装置のパルスオキシメーターセンサーエレメントと患者の
    咽頭後部領域とを接触させることを含んでなる、方法。
  19. 【請求項19】 前記延長部材が光を透過させ得る部分を含む可撓性材料から作製される、請求
    項11に記載の装置。
  20. 【請求項20】 患者の鼻腔粘膜の酸素測定の記録をとる方法であって、 請求項11に記載の装置とパルスオキシメーターとを連結し、 請求項11に記載の装置の延長部材を患者の鼻腔を通して挿入し、 請求項11に記載の装置のパルスオキシメーターセンサーエレメントと患者の
    鼻腔粘膜とを最適な状態で合わせ、かつ 請求項11に記載の装置のパルスオキシメーターセンサーエレメントと患者の
    鼻腔粘膜とを接触させることを含んでなる、方法。
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