特表 2023-535166 微小循環状態の指標を得る装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-08-16

(54)【発明の名称】微小循環状態の指標を得る装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/1455 20060101AFI20230808BHJP

   A61B 5/1477 20060101ALI20230808BHJP

   A61B 5/1495 20060101ALI20230808BHJP

【ＦＩ】

A61B5/1455

A61B5/1477

A61B5/1495

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023503036

(86)(22)【出願日】2021-06-21

(85)【翻訳文提出日】2023-03-10

(86)【国際出願番号】 EP2021066801

(87)【国際公開番号】W WO2022012871

(87)【国際公開日】2022-01-20

(31)【優先権主張番号】20185600.2

(32)【優先日】2020-07-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】501204802

【氏名又は名称】センテック アーゲー

【氏名又は名称原語表記】Ｓｅｎｔｅｃ ＡＧ

(71)【出願人】

【識別番号】523015426

【氏名又は名称】エラスムス・ユニバーシティ・メディカル・センター・ロッテルダム

【氏名又は名称原語表記】ＥＲＡＳＭＵＳ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＭＥＤＩＣＡＬ ＣＥＮＴＥＲ ＲＯＴＴＥＲＤＡＭ

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ファン・ベテリンゲン，ビレム

(72)【発明者】

【氏名】グース，トーマス・ヘイスベルトゥス

(72)【発明者】

【氏名】ハヨズ，ヨーゼフ

【テーマコード（参考）】

4C038

【Ｆターム（参考）】

4C038KK01

4C038KK05

4C038KK08

4C038KL05

4C038KL07

4C038KM03

4C038KX01

4C038KY04

(57)【要約】

本発明は、患者の微小循環状態の指標を得る装置（１）および方法に関する。装置（１）は、動脈血酸素レベルを示すデータを測定する少なくとも１つのセンサ（２）と、組織酸素レベルを示すデータを測定する少なくとも１つのセンサ（３）と、組織酸素レベルおよび動脈血酸素レベルに基づいて、微小循環の測度、特に組織灌流の変化を求める制御ユニット（４）と、を備える。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

患者の微小循環状態の指標を得る装置（１）であって、
組織酸素レベル、特に皮膚酸素レベルを示すデータを測定する少なくとも１つのセンサ（３）と、
動脈血酸素レベルを示すデータを測定する少なくとも１つのセンサ（２、２ａ、２ｂ）と、
組織灌流の変化を求める制御ユニット（４）であって、
特に、測定または推定された組織酸素レベル値を受ける少なくとも１つの入力部と、測定または推定された動脈血酸素レベル値を受ける少なくとも１つの入力部と、受けた入力に基づいて患者の微小循環状態の指標（ａ ｉｎｄｉｃａｔｏｒ ｏｆ ａ ｍｉｃｒｏｃｉｒｃｕｌａｔｏｒｙ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｐａｔｅｎｔ）を出力する少なくとも１つの出力インターフェースと、を有する、制御ユニット（４）と、
を備える、装置。

【請求項2】

組織酸素レベルを示すデータを測定する前記センサ（３）は、第１のセンサ素子（１３）であり、動脈血酸素レベルを示すデータを測定する前記センサ（２、２ａ、２ｂ）は、前記第１のセンサ素子（１２）（ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｓｅｎｓｏｒ ｅｌｅｍｅｎｔ（１２））とは異なる第２のセンサ素子（１２）である、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記第２のセンサ素子（１２）は、酸素飽和度の光検出によって前記動脈血酸素レベルを示すように適合されたパルスオキシメトリセンサ（１７）を含む、請求項２に記載の装置。

【請求項4】

前記装置（１）は、特に、前記動脈血酸素レベルのパルスオキシメトリ検出を補正するために、二酸化炭素レベル、ｐＨレベルおよび／または温度を示すデータを測定するように適合された少なくとも１つのさらなるセンサ（５、１４）を備える、請求項３に記載の装置。

【請求項5】

前記第１のセンサ素子（１３）は、特に加熱式の経皮測定に適合された、経皮測定センサ（１９）を含む、請求項２、３または４に記載の装置。

【請求項6】

動脈血酸素レベルを示すデータを測定する前記センサ（２、２ａ、２ｂ）および／または組織酸素レベルを示すデータを測定する前記センサ（３）は、連続測定および／または間欠測定および／または交互測定に適合される、先行する請求項の１項に記載の装置。

【請求項7】

動脈血酸素レベルを示すデータを測定する前記センサ（２、２ａ、２ｂ）および組織酸素レベルを示すデータを測定する前記センサ（３）は、共通のハウジング（６）内に配置される、先行する請求項の１項に記載の装置。

【請求項8】

動脈血酸素レベルを示すデータを測定する前記センサ（２、２ａ、２ｂ）および／または組織酸素レベルを示すデータを測定する前記センサ（３）は、皮膚の一部、特に、耳たぶ、指先、手のひら、足および／または胸部に配置されるように適合されている、先行する請求項の１項に記載の装置。

【請求項9】

前記制御ユニット（４）は、
第１の酸素レベルと第２の酸素レベルとの差、特に、前記組織酸素レベルと前記動脈血酸素レベルとの差、
第１の酸素レベルと第２の酸素レベルとの比率、特に、前記組織酸素レベルと前記動脈血酸素レベルとの比率、
および／または
第１の酸素レベルおよび第２の酸素レベルに基づいた、特に、前記組織酸素レベルおよび前記動脈血酸素レベルに基づいた指数、
に基づいて、患者の微小循環状態の指標を求めるように適合されている、先行する請求項の１項に記載の装置。

【請求項10】

前記制御ユニット（４）は、特に、所定のタイムスケールおよび／または選択可能なタイムスケールでの組織灌流の変化を求めるために、時間依存データを収集、保存および処理するように適合されている、先行する請求項の１項に記載の装置。

【請求項11】

前記制御ユニット（４）は、微小循環の測度を表示するモニタまたはディスプレイなどの出力デバイス（７）に接続されるかまたは接続可能である、先行する請求項の１項に記載の装置。

【請求項12】

前記制御ユニット（４）は、好ましくはＳｐＯ_２に基づいて、動脈血酸素分圧ＰａＯ_２を示すように適合されており、および／または、前記制御ユニットは、経皮酸素分圧ＰｔｃＯ_２を示すように適合されている、先行する請求項の１項に記載の装置。

【請求項13】

組織灌流の指標を得る方法であって、
患者の動脈血酸素レベルを提供するステップと、
前記患者の組織酸素レベル、特に皮膚酸素レベルを提供するステップと、
前記組織酸素レベルおよび前記動脈血酸素レベルに基づいて、好ましくは敗血症患者における、微小循環についての測度を求めるステップと、
を含む、方法。

【請求項14】

酸素飽和度のパルスオキシメトリ測定のために、好ましくは光検出によって、動脈血酸素レベルを測定するステップと、
好ましくは経皮測定によって、組織酸素レベルを測定するステップと、
を含む、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

前記動脈血酸素レベルは、２つ以上の波長を用いるパルスオキシメトリ検出によって提供される、請求項１３または１４に記載の方法。

【請求項16】

特に、前記動脈血酸素レベルのパルスオキシメトリ検出を補正するために、好ましくは、二酸化炭素レベル、ｐＨレベルおよび／または温度を示すデータを測定することによって、二酸化炭素レベル、ｐＨレベルおよび／または温度を示すさらなるデータが提供される、請求項１３または１５に記載の方法。

【請求項17】

コンピュータにロードする、および／または前記コンピュータ上で実行する、コンピュータプログラムであって、請求項１３から１６の１項に記載の方法を行うように適合されている、コンピュータプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、患者の微小循環状態の指標を得る装置および方法に関する。

【背景技術】

【0002】

敗血症、出血および心停止などの、いくつかの臨床的症状は、組織灌流の減少を引き起こす。微小血管および毛細血管が微小循環をもたらしており、これが影響を及ぼされ得る。この微小循環悪化は、患者の予後をさらに悪くさせる機能障害または臓器不全さえも引き起こしかねない。

【0003】

血流に細菌が入り、全身感染を引き起こすと、その感染に身体が反応し、これが敗血症と呼ばれる。敗血症は、新生児、子供および成人の集中治療室（ＩＣＵ）での最も大きな病因の１つである。敗血症の発生は、高度の新生児ＩＣＵにおいて約２５％である。早産、免疫学的欠陥、および、ライン／血管内カテーテルなどの複数挿入点を含む、多数の要因が、多くの場合、血流への有機体の浸透を引き起こす。

【0004】

敗血症による病変は、ＥＥＧ脳症、発熱、低体温症、深部／末梢体温差、体温変動の減少、頻呼吸、無呼吸、呼吸数変動の増加、心臓－呼吸脱共役、心拍変動の減少、一過性徐脈、血圧低下、血圧変動の減少および灌流の低下、ならびに組織酸素化を検出することによって、監視され得る。ゴールドスタンダードは依然として、病理細菌が培養される陽性血液培養である。敗血症の臨床症状が顕著になり、血液培養が採取されるまでに、患者の臨床症状は、既にひどく悪化していることであろう。抗生物質治療の即時開始にもかかわらず、死亡率および罹患率は著しい。培養のための採血からその結果得られる細菌増殖までの時間遅延の結果として、血液培養は実際、細菌の存在を確認するとともに治療調整のために細菌の種類を特定する役割を果たす。したがって、臨床徴候に基づいて敗血症が疑われる場合、治療は経験的に開始される。早期段階で敗血症を検出すること、またはさらには、敗血症が顕著になったときに敗血症を確認することは、依然として問題がある。

【0005】

微小循環状態の電位変化を検出するために、微小循環灌流状態を反映することが可能なモニタの必要性がある。

【0006】

ガスを測定する現行のシステムは、様々な測定原理を用いている。医療技術では、経皮的に拡散した、すなわち、ヒトまたは動物の皮膚を介して拡散したガスの測定に、主として電気化学センサが使用される。経皮Ｏ_２またはＣＯ_２の測定のための現行のセンサは、非常に高感度であり、良好な応答時間を示す。

【0007】

典型的に、センサは、ｐＨ電極、参照電極、電解質溶液、膜および加熱素子を収容する。

【0008】

センサは、皮膚に固定され得る。加熱素子は、灌流を改善するのに十分な温度、特に４０℃超の温度、より詳細には４２℃～４５℃の温度に皮膚を温める。皮膚の加温によって角質層を通って拡散する血液ガスは、センサの半透膜を通過し、センサチャンバ内の電解質溶液に入る。

【0009】

ガラス電極がｐＨ値の変化を測定する。電極の出力が、血液ガスの分圧について示す信号に変換される。信号は、読み出され得るかまたは表示され得る。

【0010】

酸素分圧の経皮監視が新生児に広く使用されるが、その理由は、薄い表皮層に起因して、経皮酸素分圧ＰｔｃＯ_２が、動脈血酸素分圧ＰａＯ_２に匹敵するレベルに達するからである。同様に成人患者について、ＴｒｅｍｐｅｒおよびＳｈｏｗｍａｋｅｒ（Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｃａｒｅ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ、第８巻、第１０号、７０６－７０９頁、１９８１年）によれば、ＰｔｃＯ_２は、特定の状況においてＰａＯ_２の信頼性の高いトレンドモニタであると報告されている。皮膚に適用された場合に測定可能な読み取りを得るために、センサは皮膚を４２～４５℃に加熱せねばならない。

【0011】

皮膚の加熱により、動脈化と呼ばれるプロセスである、加熱された皮膚において酸素レベルが上昇するとともに二酸化炭素レベルが減少するような程度に、血流が増加する。皮膚が十分に加熱され、皮膚および微小循環状態が可能になると、動脈血酸素レベルおよび二酸化炭素レベルに対応する酸素レベルおよび二酸化炭素レベルを皮膚表面において測定することができる。この原理が、患者の経皮血液ガス監視に適用される。

【0012】

さらに、熱は、細動脈の拡張による皮膚充血を引き起こし、これは、酸素レベルに関して「毛細血管血の動脈化」と言われる。しかしながら、ＰｔｃＯ_２は、加熱された皮膚の組織－酸素分圧の表面測度であり、したがって、末梢酸素供給の反映である。皮膚の加熱にもかかわらず、敗血症は、皮膚微小循環を著しく悪化させるとともに、それにより皮膚表面への酸素運搬を著しく悪化させることが示されている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

本発明の一目的は、技術水準の欠点を回避することであり、特に、敗血症を指摘および／または予測するために、微小循環状態の指標を得る装置および方法であって、特に、許容可能な反応時間内で結果を提供する非侵襲的かつ信頼性の高い測定を可能にする、装置および方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0014】

本発明によれば、この目的は、患者の微小循環状態の指標を得る装置であって、動脈血酸素レベルを示すデータを測定する少なくとも１つのセンサと、組織酸素レベルを示すデータを測定する少なくとも１つのセンサと、組織酸素レベルおよび動脈血酸素レベルに基づいて微小循環の測度を求める制御ユニットと、を備える装置によって達成される。

【0015】

本出願において「微小循環状態」とは、特に、経皮的に測定された酸素レベルと動脈血酸素レベルとの差として測定された、皮膚の血液灌流の量を意味する。

【0016】

動脈血酸素レベルを示すデータを測定するセンサは、測定されたデータに基づいた、患者の全体状態すなわち全身状態、特に微小循環状態の指標のためのセンサであり得る。

【0017】

センサは、一度にまたは順次に、１つの測定された量または複数の測定された量を検出し得る。測定されたデータは、１つまたは複数のパラメータ、および／または時系列の測定された量に対応し得る。

【0018】

動脈血酸素レベルを示すデータを測定するセンサおよび組織酸素レベルを示すデータを測定するセンサは、同じセンサ素子によって形成され得るが、異なる条件下で作動する。センサは例えば、第１の温度で動脈血酸素レベルを示すデータを測定するために、また、第２の温度で組織酸素レベルを示すデータを測定するために、使用され得る。センサは、温度サイクルに用いられるのに適し得る、特に経皮ガス測定のための加熱可能なセンサとすることができ、そのため、第１の時間期間の間、動脈血酸素レベルを示すデータが取得され、第２の時間期間の間、組織酸素レベルを示すデータが取得され得る。これら時間期間は、交互に及ぶことができる。

【0019】

微小循環の測度は、血管新生、血流および組織灌流の程度、ひいては微小循環状態の程度に関する提示をもたらす。

【0020】

特に、制御ユニットは、組織灌流の変化を求めるように適合されている。
特に、制御ユニットは、測定または推定された第１の酸素レベル値、例えば組織酸素レベル値を受ける少なくとも１つの入力部と、測定または推定された第２の酸素レベル値、例えば動脈血酸素レベル値を受ける少なくとも１つの入力部とを有する。さらに、制御ユニットは、受けた入力に基づいて患者の微小循環の指標を出力する、例えば、受けた入力の相対変化に基づいて組織灌流状態の変化を出力する、少なくとも１つの出力インターフェースを含み得る。

【0021】

制御ユニットは特に、敗血症患者における微小循環の測度を求めるように適合されており、微小循環は、表皮および他の末梢組織における血管新生および血流の減少により悪化することが予測される。

【0022】

装置は、動脈血酸素レベルと組織酸素レベルとの間の関係が変化すると、微小循環が変化するという事実を用いる。組織灌流が影響を受けない限り、組織酸素レベルは、動脈血酸素レベルの測度に対応するとみなすことができる。しかしながら、組織灌流が低下すると、動脈血酸素レベルおよび組織酸素レベルは、もはや対応するパラメータではない。さらに、対応の欠如は、微小循環悪化の程度の測度として用いることができる。

【0023】

組織酸素レベルの変化は、組織灌流にいかなる影響も与えることなく動脈血酸素レベルの変化によって引き起こされる可能性がある。したがって、動脈血酸素レベルおよび組織酸素レベルが独立して測定される場合、患者の微小循環状態の信頼性の高い検出を行うことが可能である。

【0024】

しかしながら、微小循環状態の変化は必ずしも、血流、血管新生または組織灌流の著しい乱れの指標ではない。微小循環状態の変化はいずれにしても、変化の時間的経過に応じて、その後の可能性のある問題を示し得る。したがって、好ましくは、制御ユニットは、微小循環の測度の予測に適合され、好ましくは敗血症の予測に適合されている。

【0025】

動脈血酸素レベルを示すデータを測定するセンサおよび／または組織酸素レベルを示すデータを測定するセンサは、化学センサ、光化学センサ、光センサ、電気センサ、電気化学センサ、光電気センサ、圧力センサおよび／または温度センサを含み得る。

【0026】

装置の一実施形態では、組織酸素レベルを示すデータを測定するセンサは、第１のセンサ素子であり、動脈血酸素レベルを示すデータを測定するセンサは、第１のセンサ素子とは異なる第２のセンサ素子である。

【0027】

２つ以上の別個のセンサにより、同時に異なるデータの測定が可能である。同時にまたは少なくとも適時に測定されたデータにより、データの合理的な比較が可能である。

【0028】

動脈血酸素レベルを求めるいくつかの方法がある。
第２のセンサ素子は、血液試料を分析するように適合され得る。血液試料は、患者から採取され得る。試料は、動脈または毛細血管から採取され得る。血液はまた動脈カテーテルから採取することができる。代替的に、連続的な動脈内測定または血管内測定を行ってもよい。

【0029】

血液試料はまた、下記に説明されるように、経皮測定を較正するために採取され得る。
検知ユニットが第２のセンサ素子とともに、マイクロニードルを含み得る。マイクロニードルは、組織に、好ましくは皮膚表面から０．２～１ｍｍの距離までのところに適用され得る。マイクロニードルは、酸素がニードル先端に達するように、毛細血管ループに達し得る。

【0030】

マイクロニードルは、加熱式または非加熱式であり得る。好ましくは、測定部位の周りの身体部位が加熱される。

【0031】

マイクロニードルは、光ファイバを含み得、および／または蛍光透視法を用い得る。
マイクロニードルは、液体中の酸素濃度を測定するために、光ファイバ、化学センサ、または、クラークプローブ（Ｃｌａｒｋｅ ｐｒｏｂｅ）などの電気化学プローブを含み得る。

【0032】

第２のセンサ素子は、４０℃超、好ましくは４２℃超、より好ましくは４４℃超の温度に皮膚を加熱することが可能な加熱素子を好ましくは用いる、経皮測定に適合され得、そのため、経皮測定が、微小循環が悪化していない状況における動脈血酸素レベルについての代表データを提供する。これは、絶対的な経皮酸素レベルが動脈血レベルに概ね対応する新生児について最もよく機能する。より厚い皮膚を有する、より年長の子供および成人について、拡散はより少ない。

【0033】

しかしながら、分析に関して、絶対値は必須ではなく、定性測定であれば十分であろう。

【0034】

第２のセンサ素子は、組織酸素化の評価のためにＮＩＲＳ（近赤外分光法）を用いるように適合され得る。分光法は、組織中で行われ得、したがって、侵襲的手技として行われ得る。

【0035】

好ましい実施形態では、第２のセンサ素子は、酸素飽和度の光検出によって、好ましくはパルスオキシメトリ検出によって、動脈血酸素レベルを示すデータを測定するように適合されたセンサを含む。

【0036】

第２のセンサ素子は好ましくは、好ましくは２つの波長を用いる光検出器、特にパルスオキシメトリ検出のためのセンサを含む。

【0037】

パルスオキシメトリ検出は、総ヘモグロビンのパーセンテージとして、酸素で飽和されたヘモグロビンの測度を提供する。身体において末梢で測定される場合、パルスオキシメトリで測定された酸素飽和度はＳｐＯ_２と呼ばれる。

【0038】

パルスオキシメトリ検出のためのセンサは典型的に、少なくとも２つの波長の光を身体部または組織を介して光検出器に通す。このセンサは、波長のそれぞれにおける変化する吸光度を測定し、静脈血、皮膚、骨、筋肉および脂肪を除く、脈動する動脈血のみによる吸光度を求めることを可能にする。したがって、センサは、動脈血ガス分析から動脈血酸素飽和度（ＳａＯ_２）に概ね関連付けられる末梢酸素飽和度（ＳｐＯ_２）を読み取る。

【0039】

しかしながら、ＳｐＯ_２の読み取りは、ＳａＯ_２のより望ましい読み取りと同一ではない。それらの値はどちらも、ヘモグロビンの動脈血酸素飽和度を表すが、異なるやり方で測定される。動脈血酸素分圧（ＰａＯ_２）との関係は、患者の状態に応じて右または左にシフトされ得る、酸素－ヘモグロビン解離曲線によって説明される。酸素－ヘモグロビン解離曲線によって説明されるような、ＳａＯ_２またはＳｐＯ_２とＰａＯ_２との関係を用いて、ＰａＯ_２推定をＳｐＯ_２から計算することができる。この推定は、ＣＯ_２、温度、２～３ＤＰＧ、（胎児）ヘモグロビンおよびｐＨなどの、酸素－ヘモグロビン解離曲線に影響を及ぼす他の因子の入力によって、向上させることができる。

【0040】

したがって、パルスオキシメトリ検出の後、好ましくは酸素－ヘモグロビン解離関係を用いることによって、測定されたＳｐＯ_２値から動脈血酸素分圧が求められる。

【0041】

好ましくは、装置は、第１のセンサおよび第２のセンサに加え、特に動脈血酸素レベルおよび／または組織酸素レベルの補正および／または較正のために、血液の温度、ｐＨ値、二酸化炭素値および／または別の血液パラメータなどの、患者の状態を判断するためのさらなるパラメータを示すデータを測定する少なくとも１つのさらなるセンサを備える。

【0042】

データはまた、パルスオキシメトリ検出のためにセンサを較正するために、または標準酸素解離曲線からの偏差を補償するために使用され得る。

【0043】

二酸化炭素レベルを示すデータを測定するように適合されたさらなるセンサは、好ましくは加熱式センサを用いて、経皮測定を利用し得る。二酸化炭素レベルは、二酸化炭素レベルと酸素解離曲線との相関関係を用いて、ＰａＯ_２をより正確に推定するのに役立ち得る。

【0044】

さらなるセンサは、温度、好ましくは皮膚の温度の測定に適合され得る。温度は、酸素解離曲線を補正するために用いられ得る。

【0045】

さらなるセンサは、ｐＨ値の測定、または、ヘモグロビンの結合親和性のための別の調整物質である２，３－ジホスホグリセレートの測定に適合され得る。この測定は、分析される血液試料を利用することができる。

【0046】

さらなるセンサはまた、装置が新生児に用いられることになる場合、胎児ヘモグロビンを測定するために適合され得る。

【0047】

第１のセンサ、第２のセンサおよびさらなるセンサは、共通のハウジング内に配置され得る。

【0048】

第２のセンサ素子は、加熱素子を含み得る。皮膚の温度を安定させることは一般に、再現可能なデータを考慮する。

【0049】

組織血液酸素レベルを求めるいくつかの代替的な方法もある。したがって、第１のセンサ素子についてのいくつかの可能な実施形態がある。

【0050】

第１のセンサ素子は、組織に適用され得るマイクロニードルを含み得る。ニードルは、光学的または電気的に読み出され得る、分光測定のためのファイバ光学部品、および／または化学センサを備え得る。

【0051】

第１のセンサ素子は、組織酸素化の評価のためにＮＩＲＳ（近赤外分光法）を用いるように適合され得る。分光法は、組織中で行われ得、したがって、侵襲的手技として行われ得る。代替的に、分光法は、例えば、皮膚付近において経皮拡散したガスの試料において、非侵襲的に行われてもよい。

【0052】

好ましくは、第１のセンサ素子は、経皮測定、特に加熱式経皮測定に適合されたセンサを含む。

【0053】

第１のセンサ素子は、経皮酸素測定のためのセンサを含み得る。第２のセンサ素子もまた、経皮二酸化炭素測定のためのセンサを含み得る。

【0054】

第１のセンサ素子は、ｐＨ電極、参照電極、電解質溶液および膜を含み得る。任意選択的に、第２のセンサ素子は、加熱素子を含み得る。

【0055】

好ましくは、装置は、第１および第２のセンサに加え、少なくとも１つの追加センサを備える。追加センサは、特に、動脈血酸素レベルおよび／または組織酸素レベルを補正するために、血液の温度、二酸化炭素レベル、ｐＨ値および／または別の血液パラメータなどの、患者の状態を判断するさらなるパラメータを示すデータを測定するように適合されている。

【0056】

追加センサは、二酸化炭素レベルを示すデータを測定するように適合され得る。
追加センサは、温度、好ましくは皮膚の温度の測定に適合され得る。

【0057】

追加センサは、ｐＨ値または２，３－ジホスホグリセレート値の測定に適合され得る。この測定は、分析される血液試料を利用することができる。

【0058】

追加センサはまた、装置が新生児に用いられることになる場合、胎児ヘモグロビンを測定するように適合され得る。

【0059】

追加センサは、心拍および／または心拍変動を測定するように適合され得る。
追加センサは、脈拍および／または脈拍変動を測定するように適合され得る。

【0060】

追加センサは、ＥＣＧ値などの電気的活動、および／または筋滑動および／または血流および／または呼吸ガス流を測定するように適合され得る。

【0061】

装置は、加熱素子を備え得る。
動脈血酸素レベルを示すデータを測定するセンサおよび／または組織酸素レベルを示すデータを測定するセンサ、および／または、該当する場合、さらなるセンサおよび／または追加センサは、連続測定および／または間欠測定および／または交互測定に適合され得る。

【0062】

連続測定により経時的にパラメータの分析が可能となる。ゆっくりと変化することが分かっているパラメータ、または、急激な変化が関係しないパラメータに関して、連続測定は、データが数秒または数分ごとなどの所定の時間間隔で収集されることを意味し得る。

【0063】

装置の有利な実施形態では、動脈血酸素レベルを示すデータを測定するセンサおよび組織酸素レベルを示すデータを測定するセンサ、および、好ましくは、該当する場合、追加センサは、共通のハウジング内に配置される。装置は、患者に配置され得るセンサヘッドを備え得る。センサヘッドは、動脈血酸素レベルを示すデータを測定するセンサ、組織酸素レベルを示すデータを測定するセンサ、および、該当する場合、さらなるセンサおよび／または追加センサを収容し得る。センサヘッドを配置することによって、すべてのセンサが患者に対して位置決めされる。

【0064】

センサは、温度センサなどの同じセンサ素子を使用および／または共有する、複合センサとして設計され得る。

【0065】

有利には、動脈血酸素レベルを示すデータを測定するセンサおよび／または組織酸素レベルを示すデータを測定するセンサは、皮膚または他の末梢組織、例えば耳たぶまたは指先におけるどこにでも配置されるように適合されている。装置は、好ましくは上述したように、指または耳たぶを把持する留め金を形成するように設計されているセンサヘッドを備え得る。

【0066】

装置の好ましい実施形態では、制御ユニットは、組織酸素レベルと動脈血酸素レベルとの差、組織酸素レベルと動脈血酸素レベルとの比率、および／または、組織酸素レベルおよび動脈血酸素レベルに基づいた指数を測定するように適合されている。

【0067】

指数は、組織酸素レベル、動脈血酸素レベル、および、任意選択的にさらなる測定されたまたは所定のパラメータに基づいて、計算によって求められ得る。

【0068】

制御ユニットはまた、経時的に、組織酸素レベル、動脈血酸素レベル、差、比率および／または指数を監視するように、また、経時変化を求めるように適合され得る。

【0069】

特に、制御ユニットは、特に時間依存データを受信、収集、保存および処理するように適合されている。

【0070】

特に、制御ユニットは、所定のタイムスケールおよび／または選択可能なタイムスケールでの組織灌流の変化を求めるように適合されている。

【0071】

制御ユニットは、さらなるセンサまたは追加センサの測定に基づいて、酸素解離曲線を補正するように適合され得る。

【0072】

さらに、制御ユニットは、時間依存データの外挿に、および／または、例えば組織灌流状態の予測に適合され得る。

【0073】

制御ユニットは、測定されたおよび／または求められた値を平均および／またはフィルタリングするように、および／または、所定の時間間隔についてローリング平均を求めるように適合され得る。

【0074】

制御ユニットは、組織酸素レベル、動脈血酸素レベル、差、比率、指数および／または推定値を、それぞれの公称値と比較するように適合され得る。

【0075】

特に、制御ユニットは、第１の酸素レベルと第２の酸素レベルとの差、特に組織酸素レベルと動脈血酸素レベルとの差、第１の酸素レベルと第２の酸素レベルとの比率、特に組織酸素レベルと動脈血酸素レベルとの比率、および／または、第１の酸素レベルおよび第２の酸素レベルに基づいた、例えば、組織酸素レベルおよび動脈血酸素レベルに基づいた、指数を求めるように適合されている。

【0076】

制御ユニットは、制御パネル、コンソールまたはデータキャリアリーダなどの入力装置からデータを受信するように適合され得る。

【0077】

特に、制御ユニットは、アルゴリズム、補正パラメータ、公称値およびトリガ値を受信、保存および処理するように適合されている。

【0078】

補正パラメータを用いて、測定されたおよび／または求められたデータを規則に従って処理し得る。例えば、薬剤、血管緊張因子、およびセンサの化学ドリフトは、測定されたデータを分析することを考慮され得る。

【0079】

制御ユニットは、センサの乱れ、メンテナンスの必要性、または、新たなセンサ較正の必要性を示すように適合され得る。

【0080】

測定されたおよび／または求められた値とそれぞれの公称値との差が所定のトリガ値を超える場合、制御ユニットは、受けた入力に基づいて患者の微小循環状態の指標を提示するために少なくとも１つの出力インターフェースに関するそれぞれの出力情報を生成し得る。出力インターフェースは例えば、健康問題の存在を表示し得、健康問題が生じそうである場合に警告を与え得、または、健康問題が生じる可能性を提示し得る。

【0081】

装置は、現在の測定されたおよび／または求められた値に基づいて明確な結果を提供し得る。装置は、測定されたおよび／または求められた値の時間展開に基づいて明確な結果を提供し得る。

【0082】

制御ユニットは、時間間隔時に測定されたデータに基づいて、差、比率および／または指数を求めるように適合され得る。好ましくは、制御ユニットは、ローリング時間間隔に基づいた連続測定に適合され得る。

【0083】

したがって、装置は、データの遡及的分析を可能にする。
敗血症による変化は、ゆっくりとしたプロセスによって引き起こされる。したがって、求められる結果は、いくらかの時間、典型的には数分～数時間かかる。しかしながら、装置は、１日または複数日かかる従来の血液試料分析よりも速く、微小循環状態の指標、したがって、敗血症の指標を提供し得る。

【0084】

装置の好適な実施形態では、制御ユニットは、好ましくは、微小循環の測度を表示するために、および／または制御ユニットによって生成される信号を表示するために、モニタまたはディスプレイなどの出力デバイスに接続されるかまたは接続可能である。

【0085】

出力デバイスは、装置の一部であり得る。
出力デバイスは、音響信号および／または光信号を発するように適合され得る。

【0086】

出力デバイスは、測定されたおよび／または求められた値、および／または測定されたおよび／または求められた値の時間依存表現を表示するように適合され得る。

【0087】

出力デバイスは、微小循環の測度を示すように適合され得る。例えば、出力デバイスは、３レベルスケールを含むように設計されているディスプレイを備え得、第１のレベルは「問題なし」を示し、第２のレベルは「問題の可能性」を示し、第３のレベルは「注意：問題あり」を示す。

【0088】

出力デバイスは、推定された測定エラーまたは平均値の標準偏差などの、測定されたおよび／または求められた値の品質についての測度を表示するように適合され得る。

【0089】

出力デバイスは、用いられるデータの量に基づき得る、微小循環の測度の量についての測度、例えば信頼度指数などを表示するように適合され得る。用いられるデータが多いほど、結果はより信頼できるものとなる。かかる信頼度指数は、ある時間期間にわたる測定データの偏差から得られ得、すなわち、偏差が持続時間期間にわたって比較的低い場合、信頼度指数は高くなる。

【0090】

装置の有利な実施形態では、制御ユニットは、好ましくはＳｐＯ_２から推定された、動脈血酸素分圧ＰａＯ_２を示すように適合されており、および／または、制御ユニットは、経皮酸素分圧ＰｔｃＯ_２を示すように適合されている。

【0091】

記載のセンサによって測定された値は、出力デバイスによって表示され得る。したがって、使用者は、追加情報を入手し、微小循環の測度の量を制御することがきる。

【0092】

装置は、患者のベッド側に配置されるスタンドアロン装置であり得る。装置は、既存のシステムのための接続要素（ｈｏｏｋ－ｕｐ ｅｌｅｍｅｎｔ）であり得る。

【0093】

装置は、既存のシステムの一部であり得、例えば、センサまたは出力デバイスを既存のシステムと共有し得る。

【0094】

本発明の目的はまた、以下のステップを含む、組織灌流の指標を得る方法によって達成される。指標は好ましくは、上記で説明した装置を用いて得られる。

【0095】

患者の動脈血酸素レベルが提供され、患者の組織酸素レベル、特に皮膚酸素レベルが提供される。

【0096】

組織酸素レベルおよび動脈血酸素レベルに基づいて、微小循環についての測度が求められる。

【0097】

好ましくは、微小循環についての測度は、リアルタイムで表示される。
動脈血酸素レベルは、データ収集によって提供され得るか、または、好ましくはＳｐＯ_２のパルスオキシメトリ測定によって測定され得、動脈血酸素分圧は、酸素－ヘモグロビン解離関係の使用によって、測定されたＳｐＯ_２から計算される。上記で説明したように他の測定原理を用いてもよい。

【0098】

組織酸素レベルは、データ収集として提供され得るか、または、好ましくは経皮測定によって、測定され得る。上記で説明したように他の測定原理を用いてもよい。

【0099】

測定は、同時または交互に行われることができる。
微小循環についての測度は、組織酸素レベルおよび動脈血酸素レベルに基づいて求められ得る。

【0100】

好ましくは、微小循環についての測度は、好ましくは連続測定および／または間欠測定に基づいて、リアルタイムで表示される。

【0101】

微小循環についての測度は、好ましくは敗血症の予測のために、例えば、組織酸素レベルと動脈血酸素レベルとの差、組織酸素レベルと動脈血酸素レベルとの比率、および／または、組織酸素レベルおよび動脈血酸素レベルに基づいた指数を求めることによって、求められる。

【0102】

本発明の目的はまた、コンピュータにロードする、および／またはコンピュータ上で実行する、コンピュータプログラムであって、上記で説明したように組織灌流の指標を得る方法を行うように適合された、コンピュータプログラムによって達成される。

【0103】

コンピュータプログラムは、上記で説明したような装置の制御ユニットにロードされ、および／または、その制御ユニット上で実行され得る。

【0104】

コンピュータプログラムは、診療所または医療実施の中央コンピュータ装置にロードされ、および／または、その中央コンピュータ装置上で実行され得るか、または、患者の動脈血酸素レベルおよび／または組織酸素レベルを測定する測定装置にロードされ、および／または、その測定装置上で実行され得る。

【0105】

本発明を、好ましい実施形態および添付の図面を参照しながらさらに説明する。

【図面の簡単な説明】

【0106】

【図1】装置の第１の例の概略図である。

【図2】装置の第２の例のセンサヘッドにおける概略図である。

【図3】図２のセンサヘッドの概略断面図である。

【図4】装置の第３の例の概略図である。

【図5】装置の第３の例のセンサヘッドの概略断面図である。

【図6a】Ｏ_２レベルの第１の概略図である。

【図6b】Ｏ_２レベルの第２の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0107】

図１は、患者の微小循環状態の指標を得る装置１の第１の例の概略図を示す。装置１は、組織酸素レベルを示すデータを測定する第１のセンサ３と、動脈血酸素レベルを示すデータを測定する第２のセンサ２と、を備える。

【0108】

動脈血酸素レベルを示すデータを測定する第２のセンサ２は、第２のセンサ素子１２であり、組織酸素レベルを示すデータを測定する第１のセンサ３は、この例では第１のセンサ素子１２とは異なる第１のセンサ素子１３である。

【0109】

装置１は、特に、動脈血酸素レベルのパルスオキシメトリ検出を補正するために、二酸化炭素レベル、ｐＨレベルおよび／または温度を示すデータを測定するように適合されたさらなる追加センサ５を備える。

【0110】

第１のセンサ素子１３および第２のセンサ素子１２は、センサヘッド８を形成する共通のハウジング６内に配置される。

【0111】

装置１は、組織酸素レベルおよび動脈血酸素レベルに基づいて、微小循環の測度、特に、組織灌流の変化を求める制御ユニット４を備える。

【0112】

装置１は、特に、動脈血酸素レベルおよび／または組織酸素レベルを補正するために、血液の温度、二酸化炭素レベル、ｐＨ値および／または別の血液パラメータなどのさらなるパラメータを示すデータを測定する追加センサ５を備える。

【0113】

センサヘッド８は、ケーブル１０によって装置ベース９に接続され得る。制御ユニット４は、装置ベース９内に配置され得る。

【0114】

制御ユニット４は、微小循環の測度を表示するモニタまたはディスプレイなどの出力デバイス７に接続される。出力デバイス７もまた、装置ベース９内に配置され得る。

【0115】

センサヘッド８は、測定側へ方向付け可能である接触面１１を含む。この場合、測定側は、患者の皮膚における領域である。

【0116】

図２および図３に示された装置１は、動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ_２）と経皮Ｏ_２分圧（ＰｔｃＯ_２）との複合測定を可能にする。

【0117】

動脈血酸素飽和度の測定に関して、図２によるこの代替的な実施形態での装置１は、パルスオキシメトリ検出によって動脈血酸素レベルを測定するように適合された第２のセンサ１７、したがって、パルスオキシメトリ測定システムを備え、これはとりわけ、２色発光ダイオード２２（ＬＥＤ）および光検出器２３を含む。２色発光ダイオード２２は、互いに密接して配置されるとともに共通のハウジング内に配置される２つの発光ダイオード２２ａ、２２ｂを含み、一方が、例えば約６６０μｍの波長（赤色）を有する発光ダイオード２２ａであり、他方が、例えば約８９０μｍの波長（赤外線）を有する発光ダイオード２２ｂである。

【0118】

装置１は、表面１５を有し、図示の実施形態では、この表面の上に膜５０が配置され、この膜との間に電解質５１の薄層がある。この膜５０は、人体のうち良好な血流を有する箇所における皮膚、例えば、指、額または耳たぶにおける皮膚に配置される。２つの発光ダイオード２２ａ、２２ｂによって透過される光が、発光ダイオード２２ａ、２２ｂの上にある電解質５１を通って、また、膜５０を通って放射し、良好な血流によって身体部分（図示せず）に導かれ、そこで拡散され、部分的に吸収される。身体部分によって反射された光が、光検出器２３を用いて測定される。光検出器３によって測定された信号が、制御ユニット４に供給される。

【0119】

図示の装置１はさらに、経皮酸素分圧の測定（ＰｔｃＯ_２測定）のための、経皮測定に適合された第１のセンサ１９、したがって、電気化学測定デバイスを含み、この測定デバイス１９は好ましくは、微小ｐＨ電極２４およびＡｇ／ＡｇＣｌ参照電極２５を含む。経皮酸素分圧はこの例では、電解質溶液５１の薄層のｐＨが測定されるという点で、電位差滴定で測定され、この薄層は、良好なガス透過性を有する疎水性膜５０を介して皮膚と連通する。皮膚表面におけるｐＯ_２値の変化は、電解質溶液のｐＨ変化を引き起こす。ｐＨは、電位が小型ｐＨ電極２４と参照電極２５との間で測定されることで測定される。微小ｐＨ電極２４は、電気的内部デフレクタ１６を介して制御ユニット４に導電接続される。

【0120】

装置１は、加熱素子２６と、温度センサ２７と、を備える。
図４は、患者の微小循環状態の指標を得る装置１の第３の例の概略図を示す。

【0121】

いわゆる血液酸素センサである、動脈血酸素レベルを示すデータを測定する第２のセンサ２と、いわゆる組織酸素センサである、組織酸素レベルを示すデータを測定する第１のセンサ３と、追加センサ５と、プロセッサまたは制御ユニット４のハウジングと、出力デバイス７とが、共通のハウジング６内に配置される。

【0122】

好ましくは、ハウジングは、構成要素のすべての組み合わせ、統合および分離を可能にする。

【0123】

第２の血液酸素センサ２は、パルスオキシメータによって形成され得、２つの部分２ａ、２ｂを含み得る（図５を参照）。

【0124】

第１の組織酸素センサ３は、経皮測定デバイスであり得る。
追加センサ５は、温度、経皮ＣＯ_２を検出し得、および／または外部値についての入力を含み得る。

【0125】

制御ユニット４は、測定されたＳｐ０_２値からＰａＯ_２の計算を行い得る。
出力デバイス７は、デジタル出力またはアナログ出力を示すディスプレイを含み得る。

【0126】

図５は、装置１の第３の例のセンサヘッド８の概略断面図を示す。
センサヘッド８が、患者の皮膚１０３に接触して配置される。

【0127】

いわゆる組織酸素センサである、組織酸素レベルを示すデータを測定する第１のセンサ３と、追加センサ５と、第２の血液酸素センサ２の第１の部分２ａおよび第２の部分２ｂとが、共通のハウジング６内に配置される。この図には示されていない、プロセッサまたは制御ユニット４および出力デバイス７のハウジング（図４を参照）も同様に、ハウジング６内に配置され得る。

【0128】

センサヘッド８は、出力接続部２０に接続され、この出力接続部は、外部プロセッサまたは制御装置との接続を確立し得、電源として働き得る。

【0129】

したがって、患者の微小循環状態の指標を得る装置１は、組織酸素レベル、特に皮膚酸素レベルを示すデータを測定する少なくとも１つの第１のセンサ３と、動脈血酸素レベルを示すデータを測定する少なくとも１つの第２のセンサ２と、組織灌流の変化を求める制御ユニット４（図１および図４を参照）と、を備える。

【0130】

制御ユニット４は特に、図には明示されていない、測定または推定された動脈血酸素レベル値を受ける少なくとも１つの入力部と、測定または推定された組織酸素レベル値を受ける少なくとも１つの入力部と、受けた入力に基づいて患者の微小循環状態の指標を出力する少なくとも１つの出力インターフェースと、を有する。

【0131】

皮膚１０３には、動脈１０１および毛細血管１０２が広がっている。
細動脈および／または毛細血管１０２における血液供給は、敗血症状態では損なわれ得、その結果、著しく少ない酸素が皮膚表面に放散し、これが経皮測定によって検出され得る。

【0132】

皮膚の動脈１０１における血液供給は、敗血症時に損なわれないままである。パルスオキシメトリを用いることによって、動脈血酸素飽和度（Ｓｐ０_２）を測定することができ、次いで、対応する分圧ＰａＯ_２を計算し得る。分圧ＰａＯ_２は、経皮的に測定された酸素分圧ＰｔｃｏＯ_２と比較され得る。

【0133】

図６ａおよび図６ｂは、皮膚Ｓおよび血液Ｂ中のＯ_２レベルの表示を示す。
図６ａは、通常の状態で、皮膚中の酸素レベルが血液中の酸素レベルに対応していることを示す。

【0134】

これとは反対に、図６ｂに示すように、敗血症状態では、皮膚Ｓ中の酸素レベルは、血液Ｂ中の酸素レベルよりもはるかに低い。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6a】

【図6b】

【国際調査報告】