JPS62503054A - 液体検査装置 - 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】 液体検査装置 心肺バイパス術を含む手術、急性呼吸困難における長時間呼吸維持、腎臓透析等 においては、血液中のある種の気体、及び電解質の濃度の正確な測定値を得るこ とが必要となる。これは、本質的には、「原子規模の種（ａｔｏｍｉｃ　５ｃａ ｌｅ　５ｐｅｃｉｅｓ）４の濃度の測定を意味する。本明細書において「原子規 模の種」とは、溶解した気体原子、気体分子あるいは荷電イオンを意味する。従 来、上記のような測定は、血液のサンプルを採り、それを測定用セルに移し、そ して測定を行うというようになされていた。その生体外技術の例はＷＯ〜Ａ−８ ３１０３００６に開示されており、ここでは、血液サンプルを採り出し、それを 試薬と混合し、検査中のサンプルから得られる気体のみに対して透過性を持つ膜 を介して電極と通じあうように測定用セル内に置いている。これは、サンプルを 採るために血液循環路を開かなければならず、また採り出されたサンプルは消耗 しており、さらに必要な検査をするために時間的遅延が不可避となるので、不都 合であった。

最近、選択された特定イオンに対して透過性を有する被覆が開発されている。そ してサンプルをｌ５ＦＥＴ（ｉｏｎ　５ｅｎｓｉｔｉｖｅ　ｆｉｅｌｄ　ｅｆｆ ｅｃｔ　ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）　のゲート電極（血液用チャンバ内で、選択さ れたイオンに対して透過性の適当な被覆により保護される）にさらし、ｌ５ＦＥ Ｔの導電度からイオン濃度を検出することにより、血液中のイオン濃度を連続監 視できることが示唆されてきた。この技術は選択されたイオンの血液中での濃度 を連続監視することを可能にするが、イオン選択被覆自身はすぐれた蛋白質及び その他の血液成分により覆われ、選択されたイオンに対する透過性が低下すると いう欠点があった。その結果、装置の寿命が短くなり、しばしばｌ５ＦＥＴの再 較正を行うことが必要となる。この再較正は血液用チャンバを清浄し、それを既 知の濃度の選択されたイオンを含む較正用液体で再充填することを含む。したが ってこの技術はチャンバを介して流れる血液流をしばしば遮断することを必要と する。

上記技術を、ミルク、あるいは細胞培養、発酵のごときバイオチクノロシイ処理 において使用される液体等の中の原子規模の種の濃度を測定するために用いた場 合、血液と同様こわら液体は感イオン性面に堆積して該面をよごす成分を含んで いるので、上記と同様の問題が生じる。このような液体は本明細書では「濃厚液 体（ｔｈｉｃｋ　１ｉｑｕｉｄ）ｊと称する。

本発明によれば、濃厚液体中に存する選択された原子規模の種の濃度を検査する 装置は、検査される濃厚液体を使用時に収容する第１のチャンバを含み、該第１ のチャンバは、原子規模の種に対して透過性の微小孔性膜の一方の面により少な くともその境界の一部が定められ；また当該装置は、清浄液体が充填されるよう に配された第２のチャンバを組込んだ測定用セルを含み、該第２のチャンバは、 検査される濃厚液体中の原子規模の種が微小孔性膜を介して拡散して検査される 濃厚液体中に存する原子規模の種の濃度と関連する濃度で清浄液体中に存するよ うにさせるため、微小孔性膜の他方の面により少なくともその境界の一部が定め られ；前記測定用セルはセンサ装置を組込んでおり、該センサ装置は、選択され た原子規模の種に対してのみ実質的に応答しかつ第２のチャンバ内の清浄液体と 連絡する電極その他のセンサを有し、選択された原子規模の種の濃度に関連した 出力を提供する。

本明細書において、［清浄液体（ｃｌｅａｎ　１ｉｑｕｉｄ）」という術語は、 使用時にセンサに通じる選択された種に対するセンサの応答を実質的に抑制しな い液体を意味する。実際には清浄液体は蒸留水とすることができ、検査される濃 厚液体中に予期されると同様の濃度の種を含んでいるのが好ましい。

本装置の利点は、実質的に健康な組織を冒すことなく、しかも血液循環路からの 血液のロスがなくかつ血液循環路中の血液流を遮断することなく血液循環路に取 付けて動作させることが可能である点である。例えば第１のチャンバとして微小 孔性膜が張られた孔を壁に有する、標準的な血液ラインコネクタのごとき血液導 管を利用することができる。測定用セルは血液ラインコネクタの外側上にて膜の 上に設けられる。

装置使用時に、微小孔性膜は、原子規模の種に対しては透過性であるが、血液の 場合の蛋白質その他の血液成分の如き濃厚液体中に含まれる沈積成分に対しては 実質的に非透過性であり、これら成分を測定用セル特にセンサの能動表面に近づ けない。

測定用セル中の第２のチャンバはセンサ装置の再較正のために較正用液体が定期 的に流されるようになっており、このため第２のチャンバは入導管及び出厚管を 備えている。これら導管は検査の間に測定用セルの内部を封じ込めるために閉塞 可能であるのが好ましい。本装置の応答時間は、清浄液体中の選択された種の濃 度が微小孔性膜の他方側における濃厚液体の濃度との動的平衡に近づくまでの間 に、選択さねた種が微小孔性膜を介して第２のチャンバ中の清浄液体合体に拡散 する時間に依存する。拡散時間は行程長すなわち微小孔性膜とセンサの能動表面 との間の距離の自乗に比例する。微小孔性膜とセンサの能動表面とは互いに法が ５ないし１５秒程度の非常に良好な応答時間を導くことが判明した。この間隔は 、微小孔性膜とセンサ装置のセンサの能動表面との間に、開口を有する例えば０ ．１ｍｍの適当な厚さのスペーサ、例えばナイロン不織布あるいはポリエステル メツシュにより得ることができる。

濃厚液体中の溶解気体の濃度を測定するために、微小孔性膜はポリプロピレンま たはＰＴＦＥかうなる疎水性膜とすることができる。この場合、センサ装置は酸 素の如き選択された気体様に対して応答する電極を持つ従来の溶解気体センサ装 置を用いることができる。

ｐｌ（が問題となり、濃厚媒体がナトリウムイオン、カリウムイオン、水素イオ ンの如きイオン種の濃度について検査されるものである場合、微小孔性膜は、セ ルロースからなり生物学的相溶性を持ち電解質特に血液の電解質に対して高い透 過性を持つキュープロファン（Ｃｕｐｒｏｐｈａｎ）の如き標準的な透析膜とす ることができる。この場合、センサ装置は選択されたイオン種に対してのみ実質 的に透過性を持つ物質を被覆した１または複数のゲート電極を備えたｌ５ＦＥＴ とすることができる。

各場合において、選択された種の濃度に対応する感度出力または記録出力を得る ために、適当な電気回路または電子回路が接続される。

このようにして本装置は良好な応答時間、少ない回数の再較正、消耗していない 濃厚液体で実質的連続監視をすることができる。使用される消耗部品は低コスト で、特にセンサ装置は濃厚液体に直接さらされないので、再使用が可能となる。

本発明による血液中の電解質濃度を測定するための装置の構成及び使用方法は添 付図面に図式的に示されており、これらの図において、第１図は本装置を装着し た血液ラインコネクタの軸方向断面図、第２図は第１図の断面図の面と垂直な方 向の軸方向断面図、第３図は第１図の拡大図である。

血液ラインコネクタ４は血液循環路中にて血液の導管をなし、その壁には穴が設 けられ、この穴は微小孔性の障壁膜５によって覆われている。コネクタ４の外側 において、膜５は本質的にｌ５ＦＥＴ　６からなる測定用セルにより覆われてい る。ｌ５ＦＥＴ　６のゲート電極７は、約０　、１　ｍｍの厚さの孔のあいた不 織布からなるスペーサ８により、膜５と離間している。スペーサ８内の開放され た容積は第２のチャンバをなす。この第２のチャンバは入導管、出厚管９を除き 実質的にシールされている。清浄液体はこの人導管、出厚管９を介して第２のチ ャンバを流通するが、入導管、出厚管９は検査中に第２のチャンバを孤立させる ためにバルブｌＯにより閉塞可能となっている。電極７は選択されたイオン種に 対して透過性の物質で被覆されている。

装置使用時に、血液ラインが関心手術、血液透析、プラズマフェレーゼ（血漿瀉 血）と同様、体外循環路中に使用される。測定用セルは、血液が２−５　ＩＩ　 ／ｍｉｎの出力速度で膜５の一方側を速やかに通過し、膜５の一方側を洗い、血 液蛋白質、血小板等が堆積するのを防止するように設計されている。更に、膜５ を通過する気体様またはイオン種の拡散が血液の速い流れにより促進される。

国際調査報告 ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　ＬＫＥ　ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣＨＲＥＰ ＯＲＴ　０ＮＵＳ−Ａ−４２２１５６７０９１０９／８０　Ｎｏｎｅ

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. １．濃厚液体（本文中にて定義）中に存する選択された原子規模の種（本文中に て定義）の濃度を検査する装置であって；当該装置は、検査される濃厚液体を使 用時に収容する第１のチャンバ（４）を含み、該第１のチャンバ（４）は、原子 規模の種に対して透過性の微小孔性膜（５）の一方の面により少なくともその境 界の一部が定められ；また当該装置は、清浄液体（本文中にて定義）が充填され るように配された第２のチャンバを組込んだ測定用セルを含み、該第２のチャン バは、検査される濃厚液体中の原子規模の種が微小孔性膜（５）を介して拡散し て検査される濃厚液体中に存する原子規模の種の濃度と関連する濃度で清浄液体 中に存するようにさせるため、微小孔性膜（５）の他方の面により少なくともそ の境界の一部が定められ；前記測定用セルはセンサ装置（６）を組込んでおり、 該センサ装置（６）は、選択された原子規模の種に対してのみ実質的に応答しか つ第２のチャンバ（８）内の清浄液体と連絡する電極その他のセンサ（７）を有 し、選択された原子規模の種の濃度に関連した出力を提供することを特徴とする 装置。
2. ２．第１のチャンバが、微小孔性膜（５）が張られる孔をその壁部に持つ血液ラ インコネクタ（４）であり、測定用セルが、血液ラインコネクタ（４）の外側上 にて微小孔性膜（５）の上に設けられる請求の範囲第１項に記載の装置。
3. ３．第２のチャンバ（８）が、該第２のチャンバ（８）に洗浄液体を流通するた めの入及び出導管（９）を備えた請求の範囲第１項または第２項に記載の装置。
4. ４．入及び出導管（９）が、検査中に測定用セルの内部を封じ込めるために閉塞 可能である請求の範囲第３項に記載の装置。
5. ５．微小孔性膜（５）とセンサ（７）の能動面とが互いに対面し、両者が、開口 が形成されたスペーサ（８）により離間し、第２のチャンバを与える請求の範囲 第１項から第４項のうちのいずれか一項に記載の装置。
6. ６．スペーサ（８）がナイロン不織布またはポリエステルメッシュである請求の 範囲第５項に記載の装置。
7. ７．微小孔性膜（５）とセンサ（７）の能動面とがほぼ０．１ｍｍ離れている請 求の範囲第５項または第６項に記載の装置。
8. ８．微小孔性膜（５）がポリプロピレンまたはＰＴＦＥからなる疎水性膜であり 、濃厚液体中の溶解気体の濃度を測定する請求の範囲第１項から第７項のうちの いずれか一項に記載の装置。
9. ９．センサが、選択された気体種に対して応答する電極（７）を有する溶解気体 センサ装置である請求の範囲第８項に記載の装置。
10. １０．微小孔性膜（５）が透析膜であり、イオン種の濃度を検査する請求の範囲 第１項から第７項のうちのいずれか一項に記載の装置。
11. １１．センサが、選択されたイオン種に対してのみ実質的に透過性の物質で被覆 された１または複数のゲート電極（７）を持つＩＳＦＥＴ（６）である請求の範 囲第１０項に記載の装置。
12. １２．体外循環路中の血液流中に含まれる選択された原子規模の種（本文中にて 定義）の濃度を検査する方法であって；原子規模の種に対しては透過性であるが 蛋白質その他これと同様またはこれより大きいサイズの血液成分に対しては不透 過性である微小孔性障壁膜（５）が張られている孔を壁に有する導管（４）を通 して血液を循環させ、選択された原子規模の種は、微小孔性障壁膜を介して、清 浄液体（本文中にて定義）を収容する測定用セルへ通し；選択された原子規模の 種に対してのみ実質的に応答するセンサ装置（６）により清浄液体中の選択され た原子規模の種の濃度を検出し；選択された原子規模の種の濃度に関連した出力 を得ることを特徴とする方法。
13. １３．センサ装置が、検査される選択されたイオン種に対してのみ実質的に透過 性であるが微小孔性障壁膜によって保留された血液成分に対しては非透過性の物 質により被覆される電極（７）を持つ請求の範囲第１２項に記載の方法。