(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カテーテルを介して気道の複数カ所から圧力信号を取り出す複数個の圧力センサと、
前記気道における流量信号を取り出す流量センサと、
前記気道における酸素濃度信号を取り出す酸素センサと、
前記気道における二酸化炭素濃度信号を取り出す二酸化炭素センサと、
前記複数個の圧力センサから選択した２つの圧力センサにより得られた圧力信号と前記流量センサにより得られた流量信号に基づき、前記２つの圧力センサに対応する気道の位置における抵抗を算出する抵抗算出手段と、
前記酸素センサにより得られた酸素濃度信号に基づく酸素濃度と前記二酸化炭素センサにより得られた二酸化炭素濃度信号に基づく二酸化炭素濃度とを画像化する画像化手段と、
前記抵抗算出手段により算出された抵抗と、前記画像化手段による画像とを表示手段に表示する表示制御手段と
を具備することを特徴とする気道情報表示装置。
【請求項２】
抵抗算出手段は、複数個の圧力センサから２つの圧力センサを選択して複数組を構成し、各組の圧力センサに対応する気道の位置における抵抗を算出することを特徴とする請求項１に記載の気道情報表示装置。
【請求項３】
各組の圧力センサの少なくとも一方は、他の組の圧力センサと異なることを特徴とする請求項２に記載の気道情報表示装置。
【請求項４】
気道に対しステントを留置する前後の抵抗を測定し、比較可能に表示することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の気道情報表示装置。
【請求項５】
呼気と吸気との切り換え部分における酸素濃度変化の傾きと二酸化炭素濃度曲線の傾きとを算出する傾き算出手段を備え、
前記表示制御手段は、傾き情報を表示手段に表示することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の気道情報表示装置。
【請求項６】
健常者の酸素濃度変化の傾きと二酸化炭素濃度曲線の傾きの情報を備え、前記表示制御手段は、傾き算出手段により得られた傾きの情報と前記健常者の傾きの情報を表示することを特徴とする請求項５に記載の気道情報表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、気道情報を表示して臨床医を補助することを可能とする気道情報表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、肺通路内の空気流量、空気漏れ、酸素濃度及び温度測定を行って、気腫、ＣＯＰＤ、肺容量減少などの医学的状態に最適な治療部位を確定するために使用可能である装置が開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、肺区画の肺疾患のレベルを査定するシステムが開示されている。このシステムにおいては、呼吸特徴を反映するデータとして、圧力、流量、速度、酸素濃度、二酸化炭素濃度などを測定する。
【０００４】
しかしながら、いずれの特許文献に開示の装置やシステムにおいても、気道の複数カ所から圧力信号を取り出す複数個の圧力センサを備えるものではなく、複数個の圧力センサから選択した２つの圧力センサにより得られた圧力信号と流量センサにより得られた流量信号に基づき、上記２つの圧力センサに対応する気道の位置における抵抗を算出するように構成されていない。
【０００５】
また、上記抵抗の算出と共に、酸素センサにより得られた酸素濃度信号に基づく酸素濃度と二酸化炭素センサにより得られた二酸化炭素濃度信号に基づく二酸化炭素濃度とを画像化して表示するものでもない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２０１１−５２３３６３号公報
【特許文献２】特表２００５−５１４０８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記のような事情に鑑みなされたもので、その目的は、複数個の圧力センサから選択した２つの圧力センサにより得られた圧力信号と流量センサにより得られた流量信号に基づき、上記２つの圧力センサに対応する気道の位置における抵抗を算出することが可能な気道情報表示装置を提供することである。
【０００８】
また、上記抵抗の算出と共に、酸素センサにより得られた酸素濃度信号に基づく酸素濃度と二酸化炭素センサにより得られた二酸化炭素濃度信号に基づく二酸化炭素濃度とを画像化して表示することが可能な気道情報表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る気道情報表示装置は、カテーテルを介して気道の複数カ所から圧力信号を取り出す複数個の圧力センサと、前記気道における流量信号を取り出す流量センサと、前記気道における酸素濃度信号を取り出す酸素センサと、前記気道における二酸化炭素濃度信号を取り出す二酸化炭素センサと、前記複数個の圧力センサから選択した２つの圧力センサにより得られた圧力信号と前記流量センサにより得られた流量信号に基づき、前記２つの圧力センサに対応する気道の位置における抵抗を算出する抵抗算出手段と、前記酸素センサにより得られた酸素濃度信号に基づく酸素濃度と前記二酸化炭素センサにより得られた二酸化炭素濃度信号に基づく二酸化炭素濃度とを画像化する画像化手段と、前記抵抗算出手段により算出された抵抗と、前記画像化手段による画像とを表示手段に表示する表示制御手段とを具備することを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る気道情報表示装置では、抵抗算出手段は、複数個の圧力センサから２つの圧力センサを選択して複数組を構成し、各組の圧力センサに対応する気道の位置における抵抗を算出することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る気道情報表示装置では、各組の圧力センサの少なくとも一方は、他の組の圧力センサと異なることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る気道情報表示装置では、気道に対しステントを留置する前後の抵抗を測定し、比較可能に表示することを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る気道情報表示装置では、呼気と吸気との切り換え部分における酸素濃度変化の傾きと二酸化炭素濃度曲線の傾きとを算出する傾き算出手段を備え、前記表示制御手段は、傾き情報を表示手段に表示することを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る気道情報表示装置では、健常者の酸素濃度変化の傾きと二酸化炭素濃度曲線の傾きの情報を備え、前記表示制御手段は、傾き算出手段により得られた傾きの情報と前記健常者の傾きの情報を表示することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、複数個の圧力センサから選択した２つの圧力センサにより得られた圧力信号と流量センサにより得られた流量信号に基づき、上記２つの圧力センサに対応する気道の位置における抵抗を算出することが可能となる。
【００１６】
また、本発明によれば、上記抵抗の算出と共に、酸素センサにより得られた酸素濃度信号に基づく酸素濃度と二酸化炭素センサにより得られた二酸化炭素濃度信号に基づく二酸化炭素濃度とを画像化して表示することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る気道情報表示装置の実施形態の構成図。
【図２】本発明に係る気道情報表示装置の実施形態に用いられるカテーテルの一例を示す構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図。
【図３】本発明に係る気道情報表示装置の実施形態の要部であるコンピュータの構成図。
【図４】本発明に係る気道情報表示装置の実施形態の要部である計測・駆動部の構成図。
【図５】本発明に係る気道情報表示装置の実施形態の要部であるプロセッサの構成図。
【図６】本発明に係る気道情報表示装置の実施形態による、障害物が存在する気道内の圧力測定のイメージを示す図。
【図７】本発明に係る気道情報表示装置の実施形態による、ステントにより障害物による気道の狭窄を改善した状態の気道内圧力測定のイメージを示す図。
【図８】本発明に係る気道情報表示装置の実施形態において、測定結果を時系列グラフとして表示する表示例を示す図。
【図９】本発明に係る気道情報表示装置の実施形態において、測定結果をＸ−Ｙグラフとして表示する表示例を示す図。
【図１０】本発明に係る気道情報表示装置の実施形態において、二酸化炭素濃度曲線と酸素濃度曲線の傾きを求める場合のイメージを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下添付図面を参照して、本発明に係る気道情報表示装置の実施形態を説明する。各図において、同一の構成要素には同一の符号を付して重複する説明を省略する。図１に、本発明に係る気道情報表示装置の実施形態の構成図を示す。同図において、１０は、気道内構成部材を示す。この気道内構成部材１０として、流量センサ２４が設けられている。流量センサ２４は、図４に示されるように、カテーテル１３、１４を介して流量を検出する構成とすることもできる。また、気道内構成部材１０として、カテーテル１２−１〜１２−６及びカテーテル１３、１４が備えられている。
【００１９】
カテーテル１２−１〜１２−６及びカテーテル１３、１４は、気道内に配置され、気道内と通じる幾つかの管体として構成することができる。例えば、図２（ａ）と図２（ｂ）に示されているように、カテーテル１２−１〜１２−６は６本の管体１５−１〜１５−６が束ねられた構成としても良い。管体１５−１には穴１６−１が形成されており、管体１５−２には穴１６−２が形成されており、・・・、管体１５−６には、穴１６−６が形成されている。
【００２０】
穴１６−１〜１６−６は、それぞれ気道内と各管体１５−１〜１５−６の内部とを連絡するように構成され、穴１６−１〜１６−６は、気道内の長手方向に所定の距離を置いて並んで配置されている。穴１６−１〜１６−６は、隣接する穴との長手方向の距離がそれぞれ、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅとすることができる。ａ〜ｅは同じ距離でも異なった距離でも良い。各管体１５−１〜１５−６の気道内から遠い端部には、圧力センサ２１−１〜２１−６が接続されている。
【００２１】
カテーテル１３、１４は、同一の或いは独立した管体であり、気道内から遠い端部には、酸素センサ２２、二酸化炭素センサ２３が設けられている。図４に示すように、圧力センサ２１−１〜２１−６、酸素センサ２２、二酸化炭素センサ２３が設けられている計測・駆動部２０には、ポンプ２５と電磁弁２６が備えられている。
【００２２】
圧力センサ２１−１〜２１−６は、穴１６−１〜１６−６の部分の圧力を検出して例えばディジタルの圧力信号をアンプユニット３１へ出力する。酸素センサ２２は、カテーテル１３を介して酸素濃度を検出し、アナログの酸素濃度信号を変換器３２へ出力する。二酸化炭素センサ２３はカテーテル１４を介して二酸化炭素濃度を検出し、アナログ二酸化炭素濃度信号を変換器３３へ出力する。流量センサ２４は、気道内の流量を検出し、アナログ流量信号を変換器３４へ出力する。
【００２３】
ポンプ２５には変換器３５が接続され、電磁弁２６には変換器３６が接続されている。アンプユニット３１、変換器３２〜３６は、インタフェース４１を介してコンピュータ５０に接続されている。変換器３２、３３、３４は、ＵＢＳ信号を出力するインタフェース４１接続するへための処理を行い、変換器３５、３６は、ＵＳＢ信号をディジタル信号へ変換する処理を行う。
【００２４】
コンピュータ５０は、図３に示されるように、プロセッサ５１が主メモリ５２のプログラムやデータを用いて処理を行い表示制御部（表示制御手段）５３へ表示部（表示手段）５４に表示する情報を送る構成を有している。また、プロセッサ５１が主メモリ５２のプログラムやデータを用いてポンプ２５と電磁弁２６を制御し、各センサから必要な情報を得る。
【００２５】
コンピュータ５０のプロセッサ５１には、外部記憶コントローラ５５、入力部コントローラ５６、前述のインタフェース４１が接続されている。外部記憶コントローラ５５には、プログラムやデータが記憶された外部記憶装置５７が接続されている。プロセッサ５１は、外部記憶装置５７の必要なプログラムやデータを主メモリ５２へ取出して使用して処理を実行する。入力部コントローラ５６には、キーボードやタッチパネル或いはマウスなどの入力部５８が接続されており、この入力部５８から必要なコマンドなどをプロセッサ５１へ与えて処理を行わせることができる。
【００２６】
図４には、気道内構成部材１０と計測・駆動部２０の要部要請であり、ポンプ２５と電磁弁２６を制御し、酸素濃度信号と二酸化炭素濃度信号を得る計測システム系統が示されている。つまり、人体の気道に配置されるカテーテル１３、１４の、気道から遠い側の端部にバクテリアフィルタ６１を介してパーマピュアドライア６２に接続されている。パーマピュアドライア６２の取り入れ流路は、計測・駆動部２０の流路６３−１を介してシリカゲル室６４−１へ接続される。
【００２７】
シリカゲル室６４−１には、流路６３−２を介して流量センサ２４が接続され、流量センサ２４には、流路６３−３を介して二酸化炭素センサ２３に接続され、二酸化炭素センサ２３は流路６３−４を介して酸素センサ２２に接続される。酸素センサ２２は、流路６３−５を介してポンプ２５に接続され、ポンプ２５は流路６３−６を介してシリカゲル室６４−２に接続され、シリカゲル室６４−２は流路６３−７を介してパーマピュアドライア６２の排出流路に接続されている。
【００２８】
電磁弁２６の入力側は、流路６５−１を介して校正用ガスボンベ６６が接続され、電磁弁２６の出力側は、流路６５−２と流路６５−３に分岐されている。
【００２９】
上記のように構成された計測システム系統は測定時には、プロセッサ５１の制御により電磁弁２６が閉じられ、流路６５−２にはカテーテル１３、１４が接続されない。カテーテル１３、１４は気道に挿入される。
【００３０】
上記の状態において、プロセッサ５１の制御によりポンプ２５が駆動され流路６３−６を介して吸引が行われる。この結果、呼気或いは吸気の気体は、気道に設けられたカテーテル１３、１４からバクテリアフィルタ６１を介してパーマピュアドライア６２に取り込まれ、流路６３−１→シリカゲル室６４−１→流路６３−２→流量センサ２４→流路６３−３→二酸化炭素センサ２３→流路６３−４→酸素センサ２２→流路６３−５→ポンプ２５→流路６３−６→シリカゲル室６４−２→流路６３−７→パーマピュアドライア６２の排出流路→排出口の経路で流れる。この流れの途中において、二酸化炭素センサ２３と酸素センサ２２により、それぞれ二酸化炭素濃度信号と酸素濃度信号が得られる。この信号を用いて気道情報の作成と表示が行われる。
【００３１】
また、上記のように構成された計測システム系統は校正時には、流路６５−２にはカテーテル１３、１４が接続される。プロセッサ５１の制御により電磁弁２６が開放され、ポンプ２５が駆動され流路６３−６を介して吸引が行われる。この結果、校正用ガスがカテーテル１３、１４から、バクテリアフィルタ６１を介してパーマピュアドライア６２に取り込まれる。校正用ガスは、上述した計測時の経路によって流れ、二酸化炭素センサ２３と酸素センサ２２により、それぞれ二酸化炭素濃度信号と酸素濃度信号が得られる。この信号を用いて測定信号の校正が行われる。
【００３２】
上記プロセッサ５１は、図５に示されるように、プログラムより抵抗算出手段７１、画像化手段７２、傾き算出手段７３として機能する。
【００３３】
抵抗算出手段７１は、複数個の圧力センサから選択した２つの圧力センサにより得られた圧力信号と流量センサにより得られた流量信号に基づき、２つの圧力センサに対応する気道の位置における抵抗を算出するものである。
【００３４】
具体的には、図６に示されるように、気道の位置Ｉ１にカテーテル１２−１の穴１６−１が位置付けられ、気道の位置Ｉ２にカテーテル１２−２の穴１６−２が位置付けられているものとする。穴１６−１の位置の圧力は圧力センサ２１−１により測定され、穴１６−２の位置の圧力は圧力センサ２１−２により測定される。Ｂは、気道炎症などによる障害物とする。
【００３５】
位置Ｉ１において圧力Ｐ１を得ると共に位置Ｉ２において圧力Ｐ２を得たものとする。また、流量センサ２４によって気道内の流量を求め、これを積分してフローボリュームＶが得られる。この位置Ｉ１と位置Ｉ２との間の抵抗Ｒ０は、差圧（ΔＰ１＝Ｐ１−Ｐ２）をフローボリュームＶで割り算して得られる。
【００３６】
上記に対し、位置Ｉ１と位置Ｉ２との間に、例えばカテーテルにより図示しないステントを留置し、障害物Ｂによる気道の狭まった状態（図６）を改善した模型図が図７である。このときにも、気道の位置Ｉ１にカテーテル１２−１の穴１６−１が位置付けられ、気道の位置Ｉ２にカテーテル１２−２の穴１６−２が位置付けられているものとする。穴１６−１の位置の圧力は圧力センサ２１−１により測定され、穴１６−２の位置の圧力は圧力センサ２１−２により測定される。
【００３７】
【数１】
0006604856.tif 000002
【００３８】
位置Ｉ１において圧力Ｐ１Ａを得ると共に位置Ｉ２において圧力Ｐ２Ａを得たものとする。また、流量センサ２４によって気道内の流量を求め、これを積分してフローボリュームＶが得られる。この位置Ｉ１と位置Ｉ２との間の抵抗Ｒ１は、差圧（ΔＰ１Ａ＝Ｐ１Ａ−Ｐ２Ａ）をフローボリュームＶで割り算して得られる。
【００３９】
上記の結果、Ｒ０＜Ｒ１が得られる。即ち、ステント留置の前後において気道の抵抗を測定し比較することにより、ステント留置の効果を数値によって評価すことができ、臨床的に意義がある。これらの数値は表示制御部（表示制御手段）５３へ送られ、制御部（表示制御手段）５３によって表示部（表示手段）５４において表示される。即ち、気道に対しステントを留置する前後の抵抗を測定し、比較可能に表示する。
【００４０】
なお、以上の例では、圧力センサ２１−１と圧力センサ２１−２による測定を示したが、圧力センサ２１−１〜２１−６のいずれか２つの組み合わせによって差圧を得るようにし、複数組の圧力センサに対応する気道の位置における抵抗を算出することができる。この場合、各組の圧力センサの少なくとも一方は、他の組の圧力センサと異なるように設定するものとする。
【００４１】
また、上記のように抵抗を求めることに加えて、プロセッサ５１が画像化手段７２として、図８に示すように、Ｘ軸に時間をとり、Ｙ軸に、圧力センサ２１−１〜２１−６のいずれかにより得られた圧力、或いは、流量センサ２４によって求められた気道内の流量をとるような表示データを作成し、表示制御部５３へ送って表示部５４において時系列グラフ表示を行うこともできる。
【００４２】
更に、プロセッサ５１が画像化手段７２として、Ｘ軸とＹ軸に、図９に示されるように、圧力センサ２１−１と圧力センサ２１−２による測定値、流量センサ２４によって求められた気道内の流量値のいずれかをとって、ＸＹグラフの表示データを作成し、表示制御部５３へ送って表示部５４において表示を行うこともできる。
【００４３】
プロセッサ５１は、傾き算出手段７３として呼気と吸気との切り換え部分における酸素濃度変化の傾きと二酸化炭素濃度曲線の傾きとを算出する。まず、二酸化炭素濃度曲線の傾きを求める。例えば、図１０の上側に示すように、二酸化炭素センサ２３により得られた二酸化炭素濃度の変化曲線について傾きを算出する。この実施形態では、健常者の二酸化炭素濃度曲線の傾きの情報を備えている。二酸化炭素濃度の変化曲線の、吸気から呼気へ変化する区間において、現在得られた（患者の）曲線の傾きΔＣＯ2を求める。また、健常者の二酸化炭素濃度変化曲線の、吸気から呼気へ変化する区間において、曲線の傾きΔｔＣＯ2を求める。求めた患者の曲線の傾きΔＣＯ2と、健常者の曲線の傾きΔｔＣＯ2の比を求める。
【００４４】
【数２】
0006604856.tif 000003
【００４５】
次に、酸素濃度曲線の傾きを求める。例えば、図１０の下側に示すように、酸素センサ２２により得られた酸素濃度の変化曲線について傾きを算出する。この実施形態では、健常者の酸素濃度変化の傾きの情報を備えている。酸素濃度の変化曲線の、吸気から呼気へ変化する区間において、現在得られた（患者の）曲線の傾きΔＯ2を求める。また、健常者の酸素濃度変化曲線の、吸気から呼気へ変化する区間において、曲線の傾きΔｔＯ2を求める。求めた患者の曲線の傾きΔＯ2と、健常者の曲線の傾きΔｔＯ2の比を求める。
【００４６】
【数３】
0006604856.tif 000004
【００４７】
図１０の表示データ及び比の値を表示データとして、表示制御部５３へ送って表示部５４において表示を行う。これらの比は、気道周辺の血流や換気の状態を表す指標となり、
この指標を用いることは臨床的な意義がある。
【００４８】
なお、以上の実施形態においては、各センサをカテーテルの気道内から遠方の端部に設けたが、カテーテルの気道内側に設けることが可能なセンサを用いて測定を行っても良い。また、カテーテル１２−１〜１２−６は、６つの圧力センサを異なる位置に配置できるカテーテルであれば、構造は図２のものに限定されない。
【符号の説明】
【００４９】
３２〜３６  変換器
１０  気道内構成部材
１２−１〜１２−６  カテーテル
１３、１４  カテーテル
１５−１〜１５−６  管体
１６−１〜１６−６  穴
２０  計測・駆動部
２１−１〜２１−６  圧力センサ
２２  酸素センサ
２３  二酸化炭素センサ
２４  流量センサ
２５  ポンプ
２６  電磁弁
５０  コンピュータ
５１  プロセッサ
５２  主メモリ
５３  表示制御部
５４  表示部
５５  外部記憶コントローラ
５６  入力部コントローラ
５７  外部記憶装置
５８  入力部
７１  抵抗算出手段
７２  画像化手段
７３  傾き算出手段
【図１】
0006604856.tif 000005
【図２】
0006604856.tif 000006
【図３】
0006604856.tif 000007
【図４】
0006604856.tif 000008
【図５】
0006604856.tif 000009
【図６】
0006604856.tif 000010
【図７】
0006604856.tif 000011
【図８】
0006604856.tif 000012
【図９】
0006604856.tif 000013
【図１０】
0006604856.tif 000014