気管挿管訓練装置
【課題】 気管挿管処置に対する様々な留意点を考慮して気管挿管手技の評価を行う。
【解決手段】 人体の上半身部分を模擬した外形を有するモデル１４と、このモデル１４に対して行われた気管挿管手技の評価を行う評価手段１５とを備えて気管挿管訓練装置１０が構成されている。モデル１４は、生体の気道を模擬した模擬気道３２，４３と、当該模擬気道内に表出する模擬部位３６，３４、３６、３７、３９，６４に気管挿管器具１２が接触した際の押圧力を測定可能な圧力センサ４６，５７，６２，６６と、模擬気道３２，４３の所定領域に気管挿管器具１２が存在するか否かを検出可能な位置検出センサ６９と、生体の食道を模擬した食道部４４と、当該食道部４４内に気管挿管器具１２が存在するか否かを検出可能な位置検出センサ７６とを備えている。評価手段１５は、前記各センサの測定値に応じて気管挿管手技の評価を行う。
【解決手段】 人体の上半身部分を模擬した外形を有するモデル１４と、このモデル１４に対して行われた気管挿管手技の評価を行う評価手段１５とを備えて気管挿管訓練装置１０が構成されている。モデル１４は、生体の気道を模擬した模擬気道３２，４３と、当該模擬気道内に表出する模擬部位３６，３４、３６、３７、３９，６４に気管挿管器具１２が接触した際の押圧力を測定可能な圧力センサ４６，５７，６２，６６と、模擬気道３２，４３の所定領域に気管挿管器具１２が存在するか否かを検出可能な位置検出センサ６９と、生体の食道を模擬した食道部４４と、当該食道部４４内に気管挿管器具１２が存在するか否かを検出可能な位置検出センサ７６とを備えている。評価手段１５は、前記各センサの測定値に応じて気管挿管手技の評価を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気管挿管訓練装置に係り、更に詳しくは、医師や救急救命士等により行われる気管挿管の手技を客観的に評価することができる気管挿管訓練装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
病気や事故等により意識障害や心肺停止が発生し、また、手術の際に全身麻酔を行うと、それら患者の下顎内の筋肉が弛緩して舌の付根（舌根）が沈下する。その結果、当該患者の口内から肺に至る空気の通路（気道）が一部閉塞してしまい、患者の肺内に空気が供給されなくなってしまう。このような気道閉塞状態では、医師や救急救命士が患者の口から気道内に気管挿管チューブを差し込み、当該気管挿管チューブにより、患者の肺内に強制的に空気を送り込む処置が行われる。この処置は、先ず、側面視ほぼＬ字状の形状をなす喉頭鏡と呼ばれる器具を用い、その先端側のブレードを口内に入れて沈下した舌根部分を起こして気道の閉塞部位を持ち上げ、喉頭鏡で口内の状態を確認しながら、口内から気道内に気管挿管チューブを差し込む。ここで、当該気管挿管チューブは、その最先端側に空気の吹出部が設けられたチューブ本体と、前記吹出部よりもやや後側となるチューブ本体の周囲に設けられたカフとを備えている。当該カフは、その内部に注入される空気量に応じて膨張及び収縮が可能となるバルーン状に設けられており、前記吹出部が気道中の適切な気管内位置に達したときに、外側からカフ内に空気が送り込まれて膨張し、当該カフを気管壁に接触させる。そして、この状態で、体外からの空気がチューブ本体内を通って吹出部から気管内に供給される。このとき、チューブ本体の周りにあるカフにより、当該チューブ本体の外側と気管壁との間に形成された隙間が閉塞される。その結果、カフよりも気管内奥側に位置する吹出部から肺方向に供給された空気が、肺の逆側となる体外方向に逆流することを防止でき、併せて、口内に流出した血液や食道からの胃液等の異物が肺内に入り込むことも防止できる。
【０００３】
このような気管挿管処置の際には、一刻を争うことから、気管挿管チューブを瞬時且つ適正に気道に挿入しなければならず、そのためには、日頃からの訓練が不可欠となる。このような訓練には、特許文献１に開示されたマネキン状のモデル等の訓練用ツールが使用される。当該モデルは、気道を模した気道構造物と、食道を模した食道構造物を備えており、救急現場で二次確認用に使用される食道挿管検知器を併用しながら気管挿管訓練を行えるようになっている。つまり、このモデルは、気管挿管時に気管挿管チューブを誤って食道に挿入しないように訓練するためのものであって、このような食道への誤挿入を食道挿管検知器で検出可能な構造となっている。
【特許文献１】特開２００５−２２７３７２号公報
【０００４】
ところで、気管挿管時においては、特許文献１のモデルで訓練対象となる気管挿管チューブの食道内への誤挿入の防止の他にも、種々な留意点があり、これら留意点を考慮した訓練も必要となる。
【０００５】
例えば、喉頭鏡を使って舌根を起こす際には、当該喉頭鏡の先端側のブレードを舌の適正部位に当てる必要があり、そこを支点として喉頭鏡を回転させることで、舌が上手く持ち上がる。ところが、初心者は、誤った部位を支点として喉頭鏡を回転してしまい、舌を上手く持ち上げらない場合があることから、喉頭鏡の回転支点となる正しい部位を正確に見つけ出して、当該部位にいち早くブレードを当てる訓練が必要になる。また、喉頭鏡で舌を持ち上げる際に、そのブレードが上顎前歯部分に接触して当該歯が折損する事故が発生する場合もあり、喉頭鏡の回転時に、ブレードで上顎前歯部分を押し付けないように訓練する必要もある。
【０００６】
更に、気管挿管チューブの出し入れ時には、当該気管挿管チューブが声帯の中央に形成された隙間を通過することになるが、このとき、気管挿管チューブが声帯に接触することで当該声帯が傷付けられる場合がある。従って、気管挿管チューブを出し入れする際には、声帯との接触に十分注意しながら行わなければならない。
【０００７】
また、気管挿管チューブの最先端側となる吹出部は、気管支よりも手前の気管内部分に配置される必要がある。つまり、吹出部が気管支から分岐した一方の気管内に達ってしまうと、片方の肺内しか空気が供給されない片肺状態を招来することになる。従って、気管支の手前となる気管内の適正部分に吹出部を確実に配置する訓練も必要となる。
【０００８】
更に、カフ内に空気を注入する際に、当該カフの膨らみが少ないと、前述したような吹出部からの供給空気の逆流等が生じる。一方、カフの膨らみが多過ぎると、気管壁の粘膜が損傷し、細胞壊死が発生する虞がある。従って、カフを適正な圧力で膨らませる訓練も必要になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前記特許文献１のモデルにあっては、当該モデルを使って気管挿管訓練を行っても、以上の留意点を考慮した気管挿管訓練全体の客観的な評価を得ることができず、気管挿管チューブが食道に誤挿入されたか否かしか把握できない。しかも、当該食道の誤挿入の把握には、食道挿管検知器を併用しなければならず、当該食道挿管検知器を用いない気管挿管の訓練を行った場合に、その評価をすることができない。
【００１０】
本発明は、このような課題に着目して案出されたものであり、その目的は、医師や救急救命士等が気管挿管訓練を行った際に、気管挿管処置に対する様々な留意点を考慮した気管挿管手技の客観的な評価を行うことができる気管挿管訓練装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）前記目的を達成するため、本発明は、生体の気道を模擬した模擬気道が形成されたモデルと、前記模擬気道に気管挿管器具を挿入した訓練者の気管挿管手技の評価を行う評価手段とを備え、
前記モデルは、前記模擬気道内に表出する生体の模擬部位と、当該模擬部位に前記気管挿管器具が接触した際の押圧力を測定可能な圧力センサとを備え、
前記評価手段は、前記圧力センサの測定値に応じて気管挿管手技の評価を行う、という構成を採っている。
【００１２】
（２）また、本発明は、生体の気道を模擬した模擬気道が形成されたモデルと、前記模擬気道に気管挿管器具を挿入した訓練者の気管挿管手技の評価を行う評価手段とを備え、
前記モデルは、前記模擬気道の所定領域に前記気管挿管器具が存在するか否かを検出可能な気道内位置検出センサを備え、
前記評価手段は、前記気道内位置検出センサの測定値に応じて気管挿管手技の評価を行う、という構成を採っている。
【００１３】
（３）更に、前記モデルは、生体の食道を模擬した模擬食道と、当該模擬食道内に前記気管挿管器具が存在するか否かを検出可能な食道内位置検出センサとを備え、
前記評価手段は、前記食道内位置検出センサの測定値に応じて気管挿管手技の評価を行う、という構成も併せて採用することができる。
【００１４】
（４）また、前記モデルは、人手で動かすことができる模擬部位と、当該模擬部位の動作量を測定可能な動作量測定センサとを更に備え、
前記評価手段は、前記動作量測定センサの測定値に応じて気管挿管手技の評価を行う、という構成にするとよい。
【００１５】
（５）更に、前記評価手段は、前記各センサの測定値に基づく値を予め設定された評価関数のパラメータに代入し、前記気管挿管手技の評価値を算出する、という構成を採ることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、医師や救急救命士等が気管挿管訓練を行った際に、当該訓練に対する気管挿管手技の客観的な評価を行うことができ、しかも、気管挿管処置の際に、取り扱いに気を付けなければならない部位に各センサを適宜配置することで、気管挿管処置に対する留意点を考慮した気管挿管手技の評価を行うことができる。
【００１７】
特に、前記（１）の構成によれば、気管挿管チューブや喉頭鏡等の気管挿管器具が接触する可能性のある体内部位に相当する模擬部位に圧力センサを配置することで、当該接触に関する留意点を考慮した気管挿管手技の客観的評価を行うことができる。ここでの留意点としては、例えば、喉頭鏡のブレードが舌根の適正位置に当てられているか、また、当該ブレードが上顎前歯部に接触していないか、更に、気管挿管チューブが声帯に当たっていないか、また、気管挿管チューブのカフにより気管壁に付与される圧力が適切か、等が挙げられる。
【００１８】
また、前記（２）の構成によれば、気管挿管処置時に気管挿管器具を侵入させてはいけない気道部分に相当する模擬気道内の領域に気道内位置検出センサを設けることで、気管挿管器具の誤侵入に関する留意点を考慮した気管挿管手技の客観的評価を行うことができる。ここでの留意点としては、例えば、気管挿管チューブの最先端側が気管支部分に達していないか、等が挙げられる。
【００１９】
更に、前記（３）の構成により、気管挿管処置時には、食道内に気管挿管器具を侵入させてはいけないが、このような気管挿管器具の食道への誤侵入を考慮した気管挿管手技の客観的評価を行うことができる。
【００２０】
また、前記（４）の構成によれば、気管挿管処置時に、医師や救急救命士等が患者の頭部を適切な角度に傾けるとともに、下顎部を適切な角度で開口させること等が要求されるが、頭部や下顎部等の模擬部位の動作量を動作量測定センサで測定することで、このような気管挿管処置の準備作業の客観的評価も行うことができる。
【００２１】
更に、前記（５）の構成により、気管挿管手技に関する評価を点数化することができ、気管挿管訓練の結果を分かり易く訓練者に伝えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００２３】
図１には、本実施形態に係る気管挿管訓練装置の概略構成図が示されている。この図において、気管挿管訓練装置１０は、医師や救急救命士等の訓練者が気管挿管器具１２を使って気管挿管訓練を行うための装置であって、その訓練の結果、気管挿管手技の評価を行えるようになっている。この気管挿管訓練装置１０は、人体の上半身部分を模擬した外形を有し、気管挿管器具１２を使った気管挿管訓練が行われるモデル１４と、このモデル１４に対して行われた気管挿管手技の評価を行う評価手段１５とを備えて構成されている。
【００２４】
ここで、前記気管挿管器具１２としては、公知の気管挿管チューブ１７及び喉頭鏡１８がある。
【００２５】
前記気管挿管チューブ１７は、空気が通るチューブ本体２０と、このチューブ本体２０の最先端側に設けられた空気の吹出部２１と、当該吹出部２１よりもやや後側のチューブ本体２０の周囲に設けられたカフ２２とを備えている。当該カフ２２は、その内部に外側から空気を注入できるようになっており、当該空気の注入量に応じて膨張及び収縮が可能なバルーン状に設けられている。また、本実施形態では、後述する圧力測定が可能となるように、カフ２２の表面が遮光性の反射材２３で覆われている。
【００２６】
前記喉頭鏡１８は、その先端側に側面視ほぼＬ字状のブレード２５を備えている。
【００２７】
前記モデル１４は、人体の表面部分を模擬したカバー２７と、このカバー２７で周囲が被われ、気管挿管訓練に必要となる人体の部位が模擬された模擬体２８とを備えている。
【００２８】
前記模擬体２８は、人体の口部から気管支までの気道構造と口内からの食道構造とが模擬された構造となっている。具体的に、この模擬体２８は、図２に示されるように、人体の頭部に相当する頭部３０と、この頭部３０の図２中右上側に連なる下顎部３１と、これら頭部３０及び下顎部３１の間に設けられるとともに、図２中上部が開放する空間の口内部３２と、頭部３０の図２中右側の上顎部３３に固定された上顎前歯部３４と、下顎部３１の図２中左側に設けられ、口内部３２に配置される舌部３６と、この舌部３６の付け根となる口内部３２の奥側の舌根部３７付近に設けられた喉頭蓋部３９と、この喉頭蓋部３９の図２中右隣に設けられた声帯部４１と、声帯部４１を介して口内部３２に連なる気管部４３と、この気管部４３の図２中下側に配置されて口内部３２に連なる模擬食道としての食道部４４とを備えている。ここで、口内部３２及び気管部４３の内部空間は、人体の気道を模擬した模擬気道を構成する。また、上顎前歯部３４、舌部３６、舌根部３７、喉頭蓋部３９及び気管部４３の管壁６４は、前記模擬気道内に表出する人体の模擬部位を構成する。
【００２９】
前記上顎前歯部３４は、口内部３２側の表面の複数箇所に、前記評価手段１５（図１参照）に繋がる圧力センサ４６が取り付けられている。この圧力センサ４６は、図３に示されるように、上顎前歯部３４に固定されたベース４８と、このベース４８上に固定された公知のフォトインタラプタ５０と、このフォトインタラプタ５０の周囲を覆う弾性部材５１と、この弾性部材５１の外面を覆う反射材５２とを備えて構成されている。
【００３０】
前記フォトインタラプタ５０は、発光ダイオード等の発光素子５４と、フォトトランジスタ等の受光素子５５とを備えている。
【００３１】
前記弾性部材５１は、ゲル状部材により形成されているが、これに限定されるものではなく、外部からの押圧力によって変形可能な弾性を備え、且つ、透光性材料により形成された部材であれば何でも良い。
【００３２】
前記反射材５２は、所定の遮光性を備えており、具体的に、フォトインタラプタ５０の発光素子５４から照射された光が圧力センサ４６の外側に漏れるのを防き、且つ、圧力センサ４６の外側から光が弾性部材５１に入り込むのを防ぐようになっている。
【００３３】
以上により、圧力センサ４６は、発光素子５４から照射された光が、弾性部材５１内を通って反射材５２で反射されて受光素子５５で検出されるようになっている。ここで、圧力センサ４６の表面に外力が加わると、その外力の大きさに応じて弾性部材５１が変形し、フォトインタラプタ５０から反射材５２までの距離が変わる。すると、受光素子５５で検出される光量が変わり、受光素子５５から出力される電流値が変化することになる。つまり、弾性部材５１にかかる圧力が大きい程、フォトインタラプタ５０が反射材５２に近づき、受光素子５５で検出される光量が増えて、当該受光素子５５から出力される電流値が増える。このように、圧力センサ４６は、外力の付与による弾性部材５１の変形に応じて受光素子５５の電流値が変化し、当該電流の変化に伴う電圧を測定することで、弾性部材５１に加わった圧力を把握可能となる。
【００３４】
前記舌部３６は、人間の舌に近い弾性を有する素材により、当該舌に近い形状に形成されている。
【００３５】
前記舌根部３７及び喉頭蓋部３９には、図２に示されるように、それらの複数箇所に、上顎前歯部３４に設けられた圧力センサ４６と実質的に同一となる構造の圧力センサ５７が取り付けられている。ここでの圧力センサ５７も、図１の評価手段１５に繋がっている。
【００３６】
前記声帯部４１は、図４に示されるように、管部５９と、この管部５９の図４（Ａ）中左右両側に配置された一対の模擬声帯６０，６０と、各模擬声帯６０，６０の図４（Ｂ）中上下両面にそれぞれ設けられるとともに、図１の評価手段１５に繋がる圧力センサ６２とを備えて構成されている。
【００３７】
前記管部５９は、口内部３２及び気管部４３の各空間に連なる内部空間を有している。
【００３８】
前記模擬声帯６０，６０は、薄板状に設けられて、管部５９の内部空間の中央部分を除く部分を閉塞するように配置されている。
【００３９】
前記圧力センサ６２は、図３で説明した圧力センサ４６と実質的に同一となる構造となっており、当該圧力センサ４６と同一若しくは同等の構成部分については同一符号を用いるものとし、説明を省略する。ここで、図４（Ｂ）中上下に位置する圧力センサ６２，６２は、何れか一方側の弾性部材５１に押圧力が作用した場合、当該一方側の弾性部材５１が変形するが、他方側の弾性部材５１は薄板状の模擬声帯６０で変形が阻止されるようになっている。従って、図４（Ｂ）中上下に位置する何れか一方の圧力センサ６２に外力が作用すると、当該一方の圧力センサ６２のみでその圧力が測定され、他方の圧力センサ６２では、一方の圧力センサ６２に付与された外力の影響が及ばないようになっている。
【００４０】
前記気管部４３は、図５に示されるように、管壁６４と、声帯部４１側となる同図中左側領域に設けられて図１の評価手段１５に繋がる複数の圧力センサ６６と、図示しない気管支側となる同図中右側領域に設けられて評価手段１５に繋がる複数の気道内位置検出センサ６９とを備えている。
【００４１】
前記圧力センサ６６は、図５及び図６に示されるように、周方向ほぼ１２０度間隔で管壁６４の内側に表出した状態で当該管壁６４に埋設されており、軸線方向複数箇所に同様の配置で設けられている。これら圧力センサ６６は、適正な気管挿管を行うために、気管挿管チューブ１７のカフ２２が位置しなければならない部位に設けられている。また、ここでの圧力センサ６６は、上顎前歯部３４に設けられた前述の圧力センサ４６に対して、反射材５２（図３参照）が設けられていない他は、ほぼ同一の構成となっており、前記圧力センサ４６と同一若しくは同等の構成部分については同一符号を用いて説明を省略する。
【００４２】
ここでは、訓練時に各圧力センサ６６の内側で膨張するカフ２２の表面に、前述した反射材２３が設けられているため、圧力センサ６６のフォトインタラプタ５０の発光素子５４からの光は、カフ２２の表面の反射材２３で反射されて、同じフォトインタラプタ５０の受光素子５５で検出される。従って、上顎前歯部３４の圧力センサ４６の場合と同様の原理で、カフ２２の膨張によって反射材２３と受光素子５５との離間距離が変わることにより、各圧力センサ６６が設けられた管壁６４の部位に作用する圧力を測定可能となる。また、圧力センサ６６は、管壁６４の周方向１８０度間隔で設けられているため、カフ２２から管壁６４に付与される圧力が周方向に均一となっているか否かについても把握可能となる。
【００４３】
前記気道内位置検出センサ６９は、図５及び図７に示されるように、周方向ほぼ１８０度間隔で相対配置された一対のフォトインタラプタ７１，７１により構成されており、管壁６４の軸線方向複数箇所に配置されている。ここで、気道内位置検出センサ６９は、隣りのセンサ６９に対して周方向にほぼ９０度回転した姿勢で配置されている。前記各フォトインタラプタ７１は、管壁６４の内側に表出した状態で当該管壁６４に埋設されており、前記フォトインタラプタ５０と同様に、発光素子５４及び受光素子５５を備えている。
【００４４】
各気道内位置検出センサ６９を構成する一対のフォトインタラプタ７１，７１は、図７中の矢印に示されるように、一方のフォトインタラプタ７１の発光素子５４から照射された光を他方のフォトインタラプタ７１内の受光素子５５で検出するようになっており、フォトインタラプタ７１，７１の間に気管挿管チューブ１７が位置すると、各フォトインタラプタ７１，７１間の光が遮断され、受光素子５５による光の検出量が低下することになる。したがって、管壁６９内の軸線方向複数箇所に設けられた気道内位置検出センサ６９のうち、受光素子５５による電圧低下が検出されているものを特定することで、気管挿管チューブ１７の最先端側の吹出部２１の管壁６９内の位置が把握可能となる。これら気道内位置検出センサ６９は、適正な気管挿管を行うために、吹出部２１が位置すべき部位付近に設けられている。
【００４５】
前記食道部４４は、図２に示されるように、口内部３２に繋がる内部空間を形成する管壁７５と、当該管壁７５内に設けられて図１の評価手段１５に繋がる食道内位置検出センサ７６とを備えている。
【００４６】
前記食道内位置検出センサ７６は、前記気道内位置検出センサ６９と同様の構造のセンサであり、食道部４４の入口寄りの管壁７５の相対位置にフォトインタラプタ７７が一対設けられた構成となっている。この食道内位置検出センサ７６は、食道部４４内に気管挿管チューブ１７が誤挿入されたときに、気道内位置検出センサ６９と同様の原理で、フォトインタラプタ７７，７７間の光が気管挿管チューブ１７で遮られることにより、気管挿管チューブ１７の食道部４４内への侵入を検出するようになっている。
【００４７】
前記評価手段１５は、ソフトウェア及びハードウェアによって構成され、プロセッサ等、複数のプログラムモジュール及び処理回路等により成り立っている。この評価手段１５は、前記各圧力センサ４６，５７，６２，６６及び各位置検出センサ６９，７６からの測定値に基づいて、予め記憶された評価関数の各パラメータＸ１〜Ｘ７に数値を代入することで、気管挿管手技の評価値Ｚを算出するようになっている。
【００４８】
ここでの評価関数は、次式で表される。
Ｚ＝ＡＸ１＋ＢＸ２＋ＣＸ３＋ＤＸ４＋ＥＸ５＋ＦＸ６＋ＧＸ７＋Ｈ
なお、Ａ〜Ｈは、定数である。
【００４９】
前記評価関数は、予め、複数の医師や救急救命士等の熟練者と複数の未経験者とそれぞれに対して、前記パラメータＸ１〜Ｘ７に代入される各数値を取得し、公知の判別解析を用いて、評価値Ｚの平均が０となるように、各定数Ａ〜Ｈが求められるようになっており、評価値Ｚが大きいほど、気管挿管手技が上手いと判断される。また、各定数Ａ〜Ｈの一部若しくは全部について、意図的に重み付けを行って任意に設定することも可能である。
【００５０】
前記評価手段１５は、図１に示されるように、前記各圧力センサ４６，５７，６２，６６及び各位置検出センサ６９，７６による測定結果を得る測定部８２と、訓練開始から終了までの所用時間を計時する計時部８３と、測定部８２及び計時部８３のデータから予め定められた関数により前記パラメータＸ１〜Ｘ７に代入する値を求めるデータ演算部８５と、データ演算部８５で求められた各値を前記評価関数のパラメータＸ１〜Ｘ７に代入することで、前記評価値Ｚを算出する評価値算出部８６と、求めた評価値Ｚを表示する表示部８７とを備えて構成されている。
【００５１】
前記データ演算部８５では、評価関数の各パラメータＸ１〜Ｘ７に代入される値が、各センサ４６，５７，６２，６６，６９，７６の測定値から所定の関数によって求められる。ここで、パラメータＸ１は、上顎前歯部３４（図２参照）の接触に関するパラメータであり、上顎前歯部３４の圧力センサ４６の測定値を使って求められる。パラメータＸ２は、舌部３６の接触に関するパラメータであり、舌根部３７及び喉頭蓋部３９の圧力センサ５７の測定値を使って求められる。パラメータＸ３は、声帯部４１の接触に関するパラメータであり、声帯部４１の圧力センサ６２の測定値を使って求められる。パラメータＸ４は、気管部４３の管壁６４の接触に関するパラメータであり、気管部４３の圧力センサ６６の測定値を使って求められる。パラメータＸ５は、気管支侵入に関するパラメータであり、気道内位置検出センサ６９の測定値に基づいて求められる。パラメータＸ６は、食道侵入に関するパラメータであり、食道内位置検出センサ７６の測定値に基づいて求められる。パラメータＸ７は、処置時間に関するパラメータであり、計時部８３で計時された時間がそのまま用いられる。
【００５２】
各パラメータＸ１〜Ｘ７に代入される値は、例えば、次のようにして求められる。パラメータＸ１〜Ｘ４に代入する数値は、当該各パラメータＸ１〜Ｘ４の対象となる圧力センサ４６，５７，６２，６６の測定値を加減した上で、所定のゲインを乗じて求められる。また、パラメータＸ５に代入する数値は、気道内位置検出センサ６９によって、予め設定された適正位置よりも奥側に気管挿管チューブ１７が挿入されたのが検出された場合と、そうでない場合とで異なる定数が割り当てられるようになっている。更に、パラメータＸ６に代入する数値は、食道内位置検出センサ７６によって、食道部４４内に気管挿管チューブ１７が誤挿入されたのが検出された場合と、そうでない場合とで異なる定数が割り当てられるようになっている。
【００５３】
前記評価値算出部８６では、前記評価関数のパラメータＸ１〜Ｘ７にデータ演算部８５で求めた各値が代入されて、評価値Ｚが求められる。
【００５４】
なお、ここでのパラメータＸ１〜Ｘ７としては、気管挿管手技の上手下手を左右する指標であれば、種類や数を問わずに何でも採用することができ、それに伴って、別途、前述した判別解析を使って評価関数を求め、当該評価関数を適用すれば良い。その他の指標としては、例えば、気管挿管処置時に、医師や救急救命士等が患者の頭部を適切な角度に傾け、また、下顎部を胸部側に引いて適度に開口させること等が要求されるが、それら部位を訓練者の手で動作可能として、当該動作に関するパラメータを設定してもよい。この際、頭部３０に対して下顎部３１を回転可能とし、当該下顎部３１に図示しない動作量測定センサとしてのポテンショメータを取り付け、その検出角度に基づく新たなパラメータを設定することができる。また、頭部３０に前記ポテンショメータを取り付け、その検出角度に基づく新たなパラメータを設定することができる。
【００５５】
次に、気管挿管訓練装置１０を使った気管挿管訓練及び評価の流れについて説明する。
【００５６】
計時部８３による計時を開始し、気管挿管訓練を開始する。ここで、先ず、訓練者によって、図１に示されている喉頭鏡１８のブレード２５が口内部３２に差し込まれ、訓練者は、舌部３６を持ち上げて、喉頭鏡１８を使って喉頭蓋部３９と声帯部４１の存在を確認する。この際、圧力センサ４６の測定値により、ブレード２５が上顎前歯部３４に当たっているか否かが評価されることになり、更に、圧力センサ５７の測定値により、ブレード２５の先端側が舌根部３７の正しい位置に当てられているか否かも評価されることになる。
【００５７】
この状態で、訓練者は、気管挿管チューブ１７を口内部３２から気管部４３内に挿入する。この際、圧力センサ６２の測定値により、気管挿管チューブ１７が声帯部４１に干渉しているか否かが評価されることになり、また、食道内位置検出センサ７６の測定値により、気管挿管チューブ１７が食道部４４に誤挿入されていないかが評価されることになる。
【００５８】
そして、訓練者は、気管挿管チューブ１７を気管部４３の更に奥側に挿入し、気管挿管チューブ１７の吹出部２１が気管支の手前の適正位置にあると自己判断したときに、気管挿管チューブ１７の挿入を止める。この際、気道内位置検出センサ６９の測定値により、気管挿管チューブ１７が気管部４３の適正位置で止められているかが評価されることになる。
【００５９】
次いで、訓練者は、体外側からカフ２２内に空気を注入し、カフ２２を膨張させて気管部４３の管壁６４に接触させ、カフ２２によってチューブ本体２０の周りの隙間を閉塞する。この際、圧力センサ６６の測定値により、カフ２２が適正な圧力で管壁６４に接触しているか否かが評価されることになる。
【００６０】
最後に、訓練者は、気管挿管チューブ１７を通じて模擬体２８内に空気を送り込み、訓練を終了する。このとき、訓練開始から終了までの時間が計時され、気管挿管にかかった時間が評価されることになる。
【００６１】
従って、このような実施形態によれば、気管挿管処置の留意点を考慮した総合的な気管挿管手技の評価が可能になる。
【００６２】
なお、前記評価手段１５では、前記実施形態で説明したように、評価関数を使った評価値Ｚを求める他、各センサ４６，５７，６２，６６，６９，７６の各測定値に基づいた他の手技評価をしてもよい。例えば、各センサ４６，５７，６２，６６，６９，７６の測定値に対し、予め設定した閾値を超えているか否かを判別することで、各センサ４６，５７，６２，６６，６９，７６に対応した手技の留意点別に、良し悪しを判定して、予め記憶したデータを基に評価、コメントするようにしてもよい。
【００６３】
また、各センサ４６，５７，６２，６６，６９，７６は、前記実施形態で説明した構造のセンサに限定されるものではなく、同様の作用を奏する限りにおいて、他の構造のセンサに代替することもできる。
【００６４】
更に、舌部３６や喉頭蓋部３９や声帯部４１を動作させるアクチュエータを設け、これら各部３６，３９，４１をそれぞれ症状に合わせて移動或いは動作可能な構造としてもよい。このようにすることで、よりリアルな状態で気管挿管訓練を行うことができる。
【００６５】
また、前記モデル１４は、人体を模擬したものであるが、他の動物の気道部位や食道部位を模擬して、本実施形態と同様の構成とすることで、本発明を動物の気管挿管訓練装置に適用することも可能である。
【００６６】
その他、本発明における装置各部の構成は図示構成例に限定されるものではなく、実質的に同様の作用を奏する限りにおいて、種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本実施形態に係る気管挿管訓練装置の概略構成図。
【図２】模擬体の拡大断面図。
【図３】圧力センサの拡大縦断面図。
【図４】（Ａ）は、声帯部付近の気道の断面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図５】気管部の拡大断面図。
【図６】図５のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図７】図５のＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【符号の説明】
【００６８】
１０ 気管挿管訓練装置
１２ 気管挿管器具
１４ モデル
１５ 評価手段
３２ 口内部（模擬気道）
３４ 上顎前歯部（模擬部位）
３６ 舌部（模擬部位）
３７ 舌根部（模擬部位）
３９ 喉頭蓋部（模擬部位）
４１ 声帯部（模擬部位）
４３ 気管部（模擬気道）
４４ 食道部（模擬食道）
４６ 圧力センサ
５７ 圧力センサ
６４ 管壁（模擬部位）
６６ 圧力センサ
６９ 気道内位置検出センサ
７６ 食道内位置検出センサ
Ｚ 評価値
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気管挿管訓練装置に係り、更に詳しくは、医師や救急救命士等により行われる気管挿管の手技を客観的に評価することができる気管挿管訓練装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
病気や事故等により意識障害や心肺停止が発生し、また、手術の際に全身麻酔を行うと、それら患者の下顎内の筋肉が弛緩して舌の付根（舌根）が沈下する。その結果、当該患者の口内から肺に至る空気の通路（気道）が一部閉塞してしまい、患者の肺内に空気が供給されなくなってしまう。このような気道閉塞状態では、医師や救急救命士が患者の口から気道内に気管挿管チューブを差し込み、当該気管挿管チューブにより、患者の肺内に強制的に空気を送り込む処置が行われる。この処置は、先ず、側面視ほぼＬ字状の形状をなす喉頭鏡と呼ばれる器具を用い、その先端側のブレードを口内に入れて沈下した舌根部分を起こして気道の閉塞部位を持ち上げ、喉頭鏡で口内の状態を確認しながら、口内から気道内に気管挿管チューブを差し込む。ここで、当該気管挿管チューブは、その最先端側に空気の吹出部が設けられたチューブ本体と、前記吹出部よりもやや後側となるチューブ本体の周囲に設けられたカフとを備えている。当該カフは、その内部に注入される空気量に応じて膨張及び収縮が可能となるバルーン状に設けられており、前記吹出部が気道中の適切な気管内位置に達したときに、外側からカフ内に空気が送り込まれて膨張し、当該カフを気管壁に接触させる。そして、この状態で、体外からの空気がチューブ本体内を通って吹出部から気管内に供給される。このとき、チューブ本体の周りにあるカフにより、当該チューブ本体の外側と気管壁との間に形成された隙間が閉塞される。その結果、カフよりも気管内奥側に位置する吹出部から肺方向に供給された空気が、肺の逆側となる体外方向に逆流することを防止でき、併せて、口内に流出した血液や食道からの胃液等の異物が肺内に入り込むことも防止できる。
【０００３】
このような気管挿管処置の際には、一刻を争うことから、気管挿管チューブを瞬時且つ適正に気道に挿入しなければならず、そのためには、日頃からの訓練が不可欠となる。このような訓練には、特許文献１に開示されたマネキン状のモデル等の訓練用ツールが使用される。当該モデルは、気道を模した気道構造物と、食道を模した食道構造物を備えており、救急現場で二次確認用に使用される食道挿管検知器を併用しながら気管挿管訓練を行えるようになっている。つまり、このモデルは、気管挿管時に気管挿管チューブを誤って食道に挿入しないように訓練するためのものであって、このような食道への誤挿入を食道挿管検知器で検出可能な構造となっている。
【特許文献１】特開２００５−２２７３７２号公報
【０００４】
ところで、気管挿管時においては、特許文献１のモデルで訓練対象となる気管挿管チューブの食道内への誤挿入の防止の他にも、種々な留意点があり、これら留意点を考慮した訓練も必要となる。
【０００５】
例えば、喉頭鏡を使って舌根を起こす際には、当該喉頭鏡の先端側のブレードを舌の適正部位に当てる必要があり、そこを支点として喉頭鏡を回転させることで、舌が上手く持ち上がる。ところが、初心者は、誤った部位を支点として喉頭鏡を回転してしまい、舌を上手く持ち上げらない場合があることから、喉頭鏡の回転支点となる正しい部位を正確に見つけ出して、当該部位にいち早くブレードを当てる訓練が必要になる。また、喉頭鏡で舌を持ち上げる際に、そのブレードが上顎前歯部分に接触して当該歯が折損する事故が発生する場合もあり、喉頭鏡の回転時に、ブレードで上顎前歯部分を押し付けないように訓練する必要もある。
【０００６】
更に、気管挿管チューブの出し入れ時には、当該気管挿管チューブが声帯の中央に形成された隙間を通過することになるが、このとき、気管挿管チューブが声帯に接触することで当該声帯が傷付けられる場合がある。従って、気管挿管チューブを出し入れする際には、声帯との接触に十分注意しながら行わなければならない。
【０００７】
また、気管挿管チューブの最先端側となる吹出部は、気管支よりも手前の気管内部分に配置される必要がある。つまり、吹出部が気管支から分岐した一方の気管内に達ってしまうと、片方の肺内しか空気が供給されない片肺状態を招来することになる。従って、気管支の手前となる気管内の適正部分に吹出部を確実に配置する訓練も必要となる。
【０００８】
更に、カフ内に空気を注入する際に、当該カフの膨らみが少ないと、前述したような吹出部からの供給空気の逆流等が生じる。一方、カフの膨らみが多過ぎると、気管壁の粘膜が損傷し、細胞壊死が発生する虞がある。従って、カフを適正な圧力で膨らませる訓練も必要になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前記特許文献１のモデルにあっては、当該モデルを使って気管挿管訓練を行っても、以上の留意点を考慮した気管挿管訓練全体の客観的な評価を得ることができず、気管挿管チューブが食道に誤挿入されたか否かしか把握できない。しかも、当該食道の誤挿入の把握には、食道挿管検知器を併用しなければならず、当該食道挿管検知器を用いない気管挿管の訓練を行った場合に、その評価をすることができない。
【００１０】
本発明は、このような課題に着目して案出されたものであり、その目的は、医師や救急救命士等が気管挿管訓練を行った際に、気管挿管処置に対する様々な留意点を考慮した気管挿管手技の客観的な評価を行うことができる気管挿管訓練装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）前記目的を達成するため、本発明は、生体の気道を模擬した模擬気道が形成されたモデルと、前記模擬気道に気管挿管器具を挿入した訓練者の気管挿管手技の評価を行う評価手段とを備え、
前記モデルは、前記模擬気道内に表出する生体の模擬部位と、当該模擬部位に前記気管挿管器具が接触した際の押圧力を測定可能な圧力センサとを備え、
前記評価手段は、前記圧力センサの測定値に応じて気管挿管手技の評価を行う、という構成を採っている。
【００１２】
（２）また、本発明は、生体の気道を模擬した模擬気道が形成されたモデルと、前記模擬気道に気管挿管器具を挿入した訓練者の気管挿管手技の評価を行う評価手段とを備え、
前記モデルは、前記模擬気道の所定領域に前記気管挿管器具が存在するか否かを検出可能な気道内位置検出センサを備え、
前記評価手段は、前記気道内位置検出センサの測定値に応じて気管挿管手技の評価を行う、という構成を採っている。
【００１３】
（３）更に、前記モデルは、生体の食道を模擬した模擬食道と、当該模擬食道内に前記気管挿管器具が存在するか否かを検出可能な食道内位置検出センサとを備え、
前記評価手段は、前記食道内位置検出センサの測定値に応じて気管挿管手技の評価を行う、という構成も併せて採用することができる。
【００１４】
（４）また、前記モデルは、人手で動かすことができる模擬部位と、当該模擬部位の動作量を測定可能な動作量測定センサとを更に備え、
前記評価手段は、前記動作量測定センサの測定値に応じて気管挿管手技の評価を行う、という構成にするとよい。
【００１５】
（５）更に、前記評価手段は、前記各センサの測定値に基づく値を予め設定された評価関数のパラメータに代入し、前記気管挿管手技の評価値を算出する、という構成を採ることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、医師や救急救命士等が気管挿管訓練を行った際に、当該訓練に対する気管挿管手技の客観的な評価を行うことができ、しかも、気管挿管処置の際に、取り扱いに気を付けなければならない部位に各センサを適宜配置することで、気管挿管処置に対する留意点を考慮した気管挿管手技の評価を行うことができる。
【００１７】
特に、前記（１）の構成によれば、気管挿管チューブや喉頭鏡等の気管挿管器具が接触する可能性のある体内部位に相当する模擬部位に圧力センサを配置することで、当該接触に関する留意点を考慮した気管挿管手技の客観的評価を行うことができる。ここでの留意点としては、例えば、喉頭鏡のブレードが舌根の適正位置に当てられているか、また、当該ブレードが上顎前歯部に接触していないか、更に、気管挿管チューブが声帯に当たっていないか、また、気管挿管チューブのカフにより気管壁に付与される圧力が適切か、等が挙げられる。
【００１８】
また、前記（２）の構成によれば、気管挿管処置時に気管挿管器具を侵入させてはいけない気道部分に相当する模擬気道内の領域に気道内位置検出センサを設けることで、気管挿管器具の誤侵入に関する留意点を考慮した気管挿管手技の客観的評価を行うことができる。ここでの留意点としては、例えば、気管挿管チューブの最先端側が気管支部分に達していないか、等が挙げられる。
【００１９】
更に、前記（３）の構成により、気管挿管処置時には、食道内に気管挿管器具を侵入させてはいけないが、このような気管挿管器具の食道への誤侵入を考慮した気管挿管手技の客観的評価を行うことができる。
【００２０】
また、前記（４）の構成によれば、気管挿管処置時に、医師や救急救命士等が患者の頭部を適切な角度に傾けるとともに、下顎部を適切な角度で開口させること等が要求されるが、頭部や下顎部等の模擬部位の動作量を動作量測定センサで測定することで、このような気管挿管処置の準備作業の客観的評価も行うことができる。
【００２１】
更に、前記（５）の構成により、気管挿管手技に関する評価を点数化することができ、気管挿管訓練の結果を分かり易く訓練者に伝えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００２３】
図１には、本実施形態に係る気管挿管訓練装置の概略構成図が示されている。この図において、気管挿管訓練装置１０は、医師や救急救命士等の訓練者が気管挿管器具１２を使って気管挿管訓練を行うための装置であって、その訓練の結果、気管挿管手技の評価を行えるようになっている。この気管挿管訓練装置１０は、人体の上半身部分を模擬した外形を有し、気管挿管器具１２を使った気管挿管訓練が行われるモデル１４と、このモデル１４に対して行われた気管挿管手技の評価を行う評価手段１５とを備えて構成されている。
【００２４】
ここで、前記気管挿管器具１２としては、公知の気管挿管チューブ１７及び喉頭鏡１８がある。
【００２５】
前記気管挿管チューブ１７は、空気が通るチューブ本体２０と、このチューブ本体２０の最先端側に設けられた空気の吹出部２１と、当該吹出部２１よりもやや後側のチューブ本体２０の周囲に設けられたカフ２２とを備えている。当該カフ２２は、その内部に外側から空気を注入できるようになっており、当該空気の注入量に応じて膨張及び収縮が可能なバルーン状に設けられている。また、本実施形態では、後述する圧力測定が可能となるように、カフ２２の表面が遮光性の反射材２３で覆われている。
【００２６】
前記喉頭鏡１８は、その先端側に側面視ほぼＬ字状のブレード２５を備えている。
【００２７】
前記モデル１４は、人体の表面部分を模擬したカバー２７と、このカバー２７で周囲が被われ、気管挿管訓練に必要となる人体の部位が模擬された模擬体２８とを備えている。
【００２８】
前記模擬体２８は、人体の口部から気管支までの気道構造と口内からの食道構造とが模擬された構造となっている。具体的に、この模擬体２８は、図２に示されるように、人体の頭部に相当する頭部３０と、この頭部３０の図２中右上側に連なる下顎部３１と、これら頭部３０及び下顎部３１の間に設けられるとともに、図２中上部が開放する空間の口内部３２と、頭部３０の図２中右側の上顎部３３に固定された上顎前歯部３４と、下顎部３１の図２中左側に設けられ、口内部３２に配置される舌部３６と、この舌部３６の付け根となる口内部３２の奥側の舌根部３７付近に設けられた喉頭蓋部３９と、この喉頭蓋部３９の図２中右隣に設けられた声帯部４１と、声帯部４１を介して口内部３２に連なる気管部４３と、この気管部４３の図２中下側に配置されて口内部３２に連なる模擬食道としての食道部４４とを備えている。ここで、口内部３２及び気管部４３の内部空間は、人体の気道を模擬した模擬気道を構成する。また、上顎前歯部３４、舌部３６、舌根部３７、喉頭蓋部３９及び気管部４３の管壁６４は、前記模擬気道内に表出する人体の模擬部位を構成する。
【００２９】
前記上顎前歯部３４は、口内部３２側の表面の複数箇所に、前記評価手段１５（図１参照）に繋がる圧力センサ４６が取り付けられている。この圧力センサ４６は、図３に示されるように、上顎前歯部３４に固定されたベース４８と、このベース４８上に固定された公知のフォトインタラプタ５０と、このフォトインタラプタ５０の周囲を覆う弾性部材５１と、この弾性部材５１の外面を覆う反射材５２とを備えて構成されている。
【００３０】
前記フォトインタラプタ５０は、発光ダイオード等の発光素子５４と、フォトトランジスタ等の受光素子５５とを備えている。
【００３１】
前記弾性部材５１は、ゲル状部材により形成されているが、これに限定されるものではなく、外部からの押圧力によって変形可能な弾性を備え、且つ、透光性材料により形成された部材であれば何でも良い。
【００３２】
前記反射材５２は、所定の遮光性を備えており、具体的に、フォトインタラプタ５０の発光素子５４から照射された光が圧力センサ４６の外側に漏れるのを防き、且つ、圧力センサ４６の外側から光が弾性部材５１に入り込むのを防ぐようになっている。
【００３３】
以上により、圧力センサ４６は、発光素子５４から照射された光が、弾性部材５１内を通って反射材５２で反射されて受光素子５５で検出されるようになっている。ここで、圧力センサ４６の表面に外力が加わると、その外力の大きさに応じて弾性部材５１が変形し、フォトインタラプタ５０から反射材５２までの距離が変わる。すると、受光素子５５で検出される光量が変わり、受光素子５５から出力される電流値が変化することになる。つまり、弾性部材５１にかかる圧力が大きい程、フォトインタラプタ５０が反射材５２に近づき、受光素子５５で検出される光量が増えて、当該受光素子５５から出力される電流値が増える。このように、圧力センサ４６は、外力の付与による弾性部材５１の変形に応じて受光素子５５の電流値が変化し、当該電流の変化に伴う電圧を測定することで、弾性部材５１に加わった圧力を把握可能となる。
【００３４】
前記舌部３６は、人間の舌に近い弾性を有する素材により、当該舌に近い形状に形成されている。
【００３５】
前記舌根部３７及び喉頭蓋部３９には、図２に示されるように、それらの複数箇所に、上顎前歯部３４に設けられた圧力センサ４６と実質的に同一となる構造の圧力センサ５７が取り付けられている。ここでの圧力センサ５７も、図１の評価手段１５に繋がっている。
【００３６】
前記声帯部４１は、図４に示されるように、管部５９と、この管部５９の図４（Ａ）中左右両側に配置された一対の模擬声帯６０，６０と、各模擬声帯６０，６０の図４（Ｂ）中上下両面にそれぞれ設けられるとともに、図１の評価手段１５に繋がる圧力センサ６２とを備えて構成されている。
【００３７】
前記管部５９は、口内部３２及び気管部４３の各空間に連なる内部空間を有している。
【００３８】
前記模擬声帯６０，６０は、薄板状に設けられて、管部５９の内部空間の中央部分を除く部分を閉塞するように配置されている。
【００３９】
前記圧力センサ６２は、図３で説明した圧力センサ４６と実質的に同一となる構造となっており、当該圧力センサ４６と同一若しくは同等の構成部分については同一符号を用いるものとし、説明を省略する。ここで、図４（Ｂ）中上下に位置する圧力センサ６２，６２は、何れか一方側の弾性部材５１に押圧力が作用した場合、当該一方側の弾性部材５１が変形するが、他方側の弾性部材５１は薄板状の模擬声帯６０で変形が阻止されるようになっている。従って、図４（Ｂ）中上下に位置する何れか一方の圧力センサ６２に外力が作用すると、当該一方の圧力センサ６２のみでその圧力が測定され、他方の圧力センサ６２では、一方の圧力センサ６２に付与された外力の影響が及ばないようになっている。
【００４０】
前記気管部４３は、図５に示されるように、管壁６４と、声帯部４１側となる同図中左側領域に設けられて図１の評価手段１５に繋がる複数の圧力センサ６６と、図示しない気管支側となる同図中右側領域に設けられて評価手段１５に繋がる複数の気道内位置検出センサ６９とを備えている。
【００４１】
前記圧力センサ６６は、図５及び図６に示されるように、周方向ほぼ１２０度間隔で管壁６４の内側に表出した状態で当該管壁６４に埋設されており、軸線方向複数箇所に同様の配置で設けられている。これら圧力センサ６６は、適正な気管挿管を行うために、気管挿管チューブ１７のカフ２２が位置しなければならない部位に設けられている。また、ここでの圧力センサ６６は、上顎前歯部３４に設けられた前述の圧力センサ４６に対して、反射材５２（図３参照）が設けられていない他は、ほぼ同一の構成となっており、前記圧力センサ４６と同一若しくは同等の構成部分については同一符号を用いて説明を省略する。
【００４２】
ここでは、訓練時に各圧力センサ６６の内側で膨張するカフ２２の表面に、前述した反射材２３が設けられているため、圧力センサ６６のフォトインタラプタ５０の発光素子５４からの光は、カフ２２の表面の反射材２３で反射されて、同じフォトインタラプタ５０の受光素子５５で検出される。従って、上顎前歯部３４の圧力センサ４６の場合と同様の原理で、カフ２２の膨張によって反射材２３と受光素子５５との離間距離が変わることにより、各圧力センサ６６が設けられた管壁６４の部位に作用する圧力を測定可能となる。また、圧力センサ６６は、管壁６４の周方向１８０度間隔で設けられているため、カフ２２から管壁６４に付与される圧力が周方向に均一となっているか否かについても把握可能となる。
【００４３】
前記気道内位置検出センサ６９は、図５及び図７に示されるように、周方向ほぼ１８０度間隔で相対配置された一対のフォトインタラプタ７１，７１により構成されており、管壁６４の軸線方向複数箇所に配置されている。ここで、気道内位置検出センサ６９は、隣りのセンサ６９に対して周方向にほぼ９０度回転した姿勢で配置されている。前記各フォトインタラプタ７１は、管壁６４の内側に表出した状態で当該管壁６４に埋設されており、前記フォトインタラプタ５０と同様に、発光素子５４及び受光素子５５を備えている。
【００４４】
各気道内位置検出センサ６９を構成する一対のフォトインタラプタ７１，７１は、図７中の矢印に示されるように、一方のフォトインタラプタ７１の発光素子５４から照射された光を他方のフォトインタラプタ７１内の受光素子５５で検出するようになっており、フォトインタラプタ７１，７１の間に気管挿管チューブ１７が位置すると、各フォトインタラプタ７１，７１間の光が遮断され、受光素子５５による光の検出量が低下することになる。したがって、管壁６９内の軸線方向複数箇所に設けられた気道内位置検出センサ６９のうち、受光素子５５による電圧低下が検出されているものを特定することで、気管挿管チューブ１７の最先端側の吹出部２１の管壁６９内の位置が把握可能となる。これら気道内位置検出センサ６９は、適正な気管挿管を行うために、吹出部２１が位置すべき部位付近に設けられている。
【００４５】
前記食道部４４は、図２に示されるように、口内部３２に繋がる内部空間を形成する管壁７５と、当該管壁７５内に設けられて図１の評価手段１５に繋がる食道内位置検出センサ７６とを備えている。
【００４６】
前記食道内位置検出センサ７６は、前記気道内位置検出センサ６９と同様の構造のセンサであり、食道部４４の入口寄りの管壁７５の相対位置にフォトインタラプタ７７が一対設けられた構成となっている。この食道内位置検出センサ７６は、食道部４４内に気管挿管チューブ１７が誤挿入されたときに、気道内位置検出センサ６９と同様の原理で、フォトインタラプタ７７，７７間の光が気管挿管チューブ１７で遮られることにより、気管挿管チューブ１７の食道部４４内への侵入を検出するようになっている。
【００４７】
前記評価手段１５は、ソフトウェア及びハードウェアによって構成され、プロセッサ等、複数のプログラムモジュール及び処理回路等により成り立っている。この評価手段１５は、前記各圧力センサ４６，５７，６２，６６及び各位置検出センサ６９，７６からの測定値に基づいて、予め記憶された評価関数の各パラメータＸ１〜Ｘ７に数値を代入することで、気管挿管手技の評価値Ｚを算出するようになっている。
【００４８】
ここでの評価関数は、次式で表される。
Ｚ＝ＡＸ１＋ＢＸ２＋ＣＸ３＋ＤＸ４＋ＥＸ５＋ＦＸ６＋ＧＸ７＋Ｈ
なお、Ａ〜Ｈは、定数である。
【００４９】
前記評価関数は、予め、複数の医師や救急救命士等の熟練者と複数の未経験者とそれぞれに対して、前記パラメータＸ１〜Ｘ７に代入される各数値を取得し、公知の判別解析を用いて、評価値Ｚの平均が０となるように、各定数Ａ〜Ｈが求められるようになっており、評価値Ｚが大きいほど、気管挿管手技が上手いと判断される。また、各定数Ａ〜Ｈの一部若しくは全部について、意図的に重み付けを行って任意に設定することも可能である。
【００５０】
前記評価手段１５は、図１に示されるように、前記各圧力センサ４６，５７，６２，６６及び各位置検出センサ６９，７６による測定結果を得る測定部８２と、訓練開始から終了までの所用時間を計時する計時部８３と、測定部８２及び計時部８３のデータから予め定められた関数により前記パラメータＸ１〜Ｘ７に代入する値を求めるデータ演算部８５と、データ演算部８５で求められた各値を前記評価関数のパラメータＸ１〜Ｘ７に代入することで、前記評価値Ｚを算出する評価値算出部８６と、求めた評価値Ｚを表示する表示部８７とを備えて構成されている。
【００５１】
前記データ演算部８５では、評価関数の各パラメータＸ１〜Ｘ７に代入される値が、各センサ４６，５７，６２，６６，６９，７６の測定値から所定の関数によって求められる。ここで、パラメータＸ１は、上顎前歯部３４（図２参照）の接触に関するパラメータであり、上顎前歯部３４の圧力センサ４６の測定値を使って求められる。パラメータＸ２は、舌部３６の接触に関するパラメータであり、舌根部３７及び喉頭蓋部３９の圧力センサ５７の測定値を使って求められる。パラメータＸ３は、声帯部４１の接触に関するパラメータであり、声帯部４１の圧力センサ６２の測定値を使って求められる。パラメータＸ４は、気管部４３の管壁６４の接触に関するパラメータであり、気管部４３の圧力センサ６６の測定値を使って求められる。パラメータＸ５は、気管支侵入に関するパラメータであり、気道内位置検出センサ６９の測定値に基づいて求められる。パラメータＸ６は、食道侵入に関するパラメータであり、食道内位置検出センサ７６の測定値に基づいて求められる。パラメータＸ７は、処置時間に関するパラメータであり、計時部８３で計時された時間がそのまま用いられる。
【００５２】
各パラメータＸ１〜Ｘ７に代入される値は、例えば、次のようにして求められる。パラメータＸ１〜Ｘ４に代入する数値は、当該各パラメータＸ１〜Ｘ４の対象となる圧力センサ４６，５７，６２，６６の測定値を加減した上で、所定のゲインを乗じて求められる。また、パラメータＸ５に代入する数値は、気道内位置検出センサ６９によって、予め設定された適正位置よりも奥側に気管挿管チューブ１７が挿入されたのが検出された場合と、そうでない場合とで異なる定数が割り当てられるようになっている。更に、パラメータＸ６に代入する数値は、食道内位置検出センサ７６によって、食道部４４内に気管挿管チューブ１７が誤挿入されたのが検出された場合と、そうでない場合とで異なる定数が割り当てられるようになっている。
【００５３】
前記評価値算出部８６では、前記評価関数のパラメータＸ１〜Ｘ７にデータ演算部８５で求めた各値が代入されて、評価値Ｚが求められる。
【００５４】
なお、ここでのパラメータＸ１〜Ｘ７としては、気管挿管手技の上手下手を左右する指標であれば、種類や数を問わずに何でも採用することができ、それに伴って、別途、前述した判別解析を使って評価関数を求め、当該評価関数を適用すれば良い。その他の指標としては、例えば、気管挿管処置時に、医師や救急救命士等が患者の頭部を適切な角度に傾け、また、下顎部を胸部側に引いて適度に開口させること等が要求されるが、それら部位を訓練者の手で動作可能として、当該動作に関するパラメータを設定してもよい。この際、頭部３０に対して下顎部３１を回転可能とし、当該下顎部３１に図示しない動作量測定センサとしてのポテンショメータを取り付け、その検出角度に基づく新たなパラメータを設定することができる。また、頭部３０に前記ポテンショメータを取り付け、その検出角度に基づく新たなパラメータを設定することができる。
【００５５】
次に、気管挿管訓練装置１０を使った気管挿管訓練及び評価の流れについて説明する。
【００５６】
計時部８３による計時を開始し、気管挿管訓練を開始する。ここで、先ず、訓練者によって、図１に示されている喉頭鏡１８のブレード２５が口内部３２に差し込まれ、訓練者は、舌部３６を持ち上げて、喉頭鏡１８を使って喉頭蓋部３９と声帯部４１の存在を確認する。この際、圧力センサ４６の測定値により、ブレード２５が上顎前歯部３４に当たっているか否かが評価されることになり、更に、圧力センサ５７の測定値により、ブレード２５の先端側が舌根部３７の正しい位置に当てられているか否かも評価されることになる。
【００５７】
この状態で、訓練者は、気管挿管チューブ１７を口内部３２から気管部４３内に挿入する。この際、圧力センサ６２の測定値により、気管挿管チューブ１７が声帯部４１に干渉しているか否かが評価されることになり、また、食道内位置検出センサ７６の測定値により、気管挿管チューブ１７が食道部４４に誤挿入されていないかが評価されることになる。
【００５８】
そして、訓練者は、気管挿管チューブ１７を気管部４３の更に奥側に挿入し、気管挿管チューブ１７の吹出部２１が気管支の手前の適正位置にあると自己判断したときに、気管挿管チューブ１７の挿入を止める。この際、気道内位置検出センサ６９の測定値により、気管挿管チューブ１７が気管部４３の適正位置で止められているかが評価されることになる。
【００５９】
次いで、訓練者は、体外側からカフ２２内に空気を注入し、カフ２２を膨張させて気管部４３の管壁６４に接触させ、カフ２２によってチューブ本体２０の周りの隙間を閉塞する。この際、圧力センサ６６の測定値により、カフ２２が適正な圧力で管壁６４に接触しているか否かが評価されることになる。
【００６０】
最後に、訓練者は、気管挿管チューブ１７を通じて模擬体２８内に空気を送り込み、訓練を終了する。このとき、訓練開始から終了までの時間が計時され、気管挿管にかかった時間が評価されることになる。
【００６１】
従って、このような実施形態によれば、気管挿管処置の留意点を考慮した総合的な気管挿管手技の評価が可能になる。
【００６２】
なお、前記評価手段１５では、前記実施形態で説明したように、評価関数を使った評価値Ｚを求める他、各センサ４６，５７，６２，６６，６９，７６の各測定値に基づいた他の手技評価をしてもよい。例えば、各センサ４６，５７，６２，６６，６９，７６の測定値に対し、予め設定した閾値を超えているか否かを判別することで、各センサ４６，５７，６２，６６，６９，７６に対応した手技の留意点別に、良し悪しを判定して、予め記憶したデータを基に評価、コメントするようにしてもよい。
【００６３】
また、各センサ４６，５７，６２，６６，６９，７６は、前記実施形態で説明した構造のセンサに限定されるものではなく、同様の作用を奏する限りにおいて、他の構造のセンサに代替することもできる。
【００６４】
更に、舌部３６や喉頭蓋部３９や声帯部４１を動作させるアクチュエータを設け、これら各部３６，３９，４１をそれぞれ症状に合わせて移動或いは動作可能な構造としてもよい。このようにすることで、よりリアルな状態で気管挿管訓練を行うことができる。
【００６５】
また、前記モデル１４は、人体を模擬したものであるが、他の動物の気道部位や食道部位を模擬して、本実施形態と同様の構成とすることで、本発明を動物の気管挿管訓練装置に適用することも可能である。
【００６６】
その他、本発明における装置各部の構成は図示構成例に限定されるものではなく、実質的に同様の作用を奏する限りにおいて、種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本実施形態に係る気管挿管訓練装置の概略構成図。
【図２】模擬体の拡大断面図。
【図３】圧力センサの拡大縦断面図。
【図４】（Ａ）は、声帯部付近の気道の断面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図５】気管部の拡大断面図。
【図６】図５のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図７】図５のＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【符号の説明】
【００６８】
１０ 気管挿管訓練装置
１２ 気管挿管器具
１４ モデル
１５ 評価手段
３２ 口内部（模擬気道）
３４ 上顎前歯部（模擬部位）
３６ 舌部（模擬部位）
３７ 舌根部（模擬部位）
３９ 喉頭蓋部（模擬部位）
４１ 声帯部（模擬部位）
４３ 気管部（模擬気道）
４４ 食道部（模擬食道）
４６ 圧力センサ
５７ 圧力センサ
６４ 管壁（模擬部位）
６６ 圧力センサ
６９ 気道内位置検出センサ
７６ 食道内位置検出センサ
Ｚ 評価値
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の気道を模擬した模擬気道が形成されたモデルと、前記模擬気道に気管挿管器具を挿入した訓練者の気管挿管手技の評価を行う評価手段とを備え、
前記モデルは、前記模擬気道内に表出する生体の模擬部位と、当該模擬部位に前記気管挿管器具が接触した際の押圧力を測定可能な圧力センサとを備え、
前記評価手段は、前記圧力センサの測定値に応じて気管挿管手技の評価を行うことを特徴とする気管挿管訓練装置。
【請求項２】
生体の気道を模擬した模擬気道が形成されたモデルと、前記模擬気道に気管挿管器具を挿入した訓練者の気管挿管手技の評価を行う評価手段とを備え、
前記モデルは、前記模擬気道の所定領域に前記気管挿管器具が存在するか否かを検出可能な気道内位置検出センサを備え、
前記評価手段は、前記気道内位置検出センサの測定値に応じて気管挿管手技の評価を行うことを特徴とする気管挿管訓練装置。
【請求項３】
前記モデルは、生体の食道を模擬した模擬食道と、当該模擬食道内に前記気管挿管器具が存在するか否かを検出可能な食道内位置検出センサとを備え、
前記評価手段は、前記食道内位置検出センサの測定値に応じて気管挿管手技の評価を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の気管挿管訓練装置。
【請求項４】
前記モデルは、人手で動かすことができる模擬部位と、当該模擬部位の動作量を測定可能な動作量測定センサとを更に備え、
前記評価手段は、前記動作量測定センサの測定値に応じて気管挿管手技の評価を行うことを特徴とする請求項１、２又は３記載の気管挿管訓練装置。
【請求項５】
前記評価手段は、前記各センサの測定値に基づく値を予め設定された評価関数のパラメータに代入し、前記気管挿管手技の評価値を算出することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の気管挿管訓練装置。
【請求項１】
生体の気道を模擬した模擬気道が形成されたモデルと、前記模擬気道に気管挿管器具を挿入した訓練者の気管挿管手技の評価を行う評価手段とを備え、
前記モデルは、前記模擬気道内に表出する生体の模擬部位と、当該模擬部位に前記気管挿管器具が接触した際の押圧力を測定可能な圧力センサとを備え、
前記評価手段は、前記圧力センサの測定値に応じて気管挿管手技の評価を行うことを特徴とする気管挿管訓練装置。
【請求項２】
生体の気道を模擬した模擬気道が形成されたモデルと、前記模擬気道に気管挿管器具を挿入した訓練者の気管挿管手技の評価を行う評価手段とを備え、
前記モデルは、前記模擬気道の所定領域に前記気管挿管器具が存在するか否かを検出可能な気道内位置検出センサを備え、
前記評価手段は、前記気道内位置検出センサの測定値に応じて気管挿管手技の評価を行うことを特徴とする気管挿管訓練装置。
【請求項３】
前記モデルは、生体の食道を模擬した模擬食道と、当該模擬食道内に前記気管挿管器具が存在するか否かを検出可能な食道内位置検出センサとを備え、
前記評価手段は、前記食道内位置検出センサの測定値に応じて気管挿管手技の評価を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の気管挿管訓練装置。
【請求項４】
前記モデルは、人手で動かすことができる模擬部位と、当該模擬部位の動作量を測定可能な動作量測定センサとを更に備え、
前記評価手段は、前記動作量測定センサの測定値に応じて気管挿管手技の評価を行うことを特徴とする請求項１、２又は３記載の気管挿管訓練装置。
【請求項５】
前記評価手段は、前記各センサの測定値に基づく値を予め設定された評価関数のパラメータに代入し、前記気管挿管手技の評価値を算出することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の気管挿管訓練装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−６４８２４（Ｐ２００８−６４８２４Ａ）
【公開日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２３９８１７（Ｐ２００６−２３９８１７）
【出願日】平成１８年９月５日（２００６．９．５）
【出願人】（８９９００００６８）学校法人早稲田大学 (602)
【出願人】（５９１１７９６３９）株式会社京都科学 (10)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月５日（２００６．９．５）
【出願人】（８９９００００６８）学校法人早稲田大学 (602)
【出願人】（５９１１７９６３９）株式会社京都科学 (10)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]