(57)【要約】  本発明は、カフの内圧を適切に維持するために用いられるカフ圧制御装置であって、カフ内に気体を供給するポンプと、ポンプとカフとを接続する（接続チューブを含む）接続経路と、カフ内の気体を接続経路を介して排出するための排気バルブと、接続経路の内圧を測定する圧力センサと、圧力センサで測定された接続経路の内圧の測定値に応じて、カフの内圧を制御する制御部とを備え、制御部は、ポンプによって接続経路の内圧が増加している途中においてポンプを停止した時点等から、所定時間経過後までの間における圧力変化量を圧力センサの測定値から求め、圧力変化量が予め定められた閾値以下である場合に接続チューブの閉塞を検知する閉塞検知部を含む。
2016027654.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カフの内圧を適切に維持するために用いられるカフ圧制御装置であって、
前記カフ内に気体を供給するポンプと、
前記ポンプと前記カフとを接続する、接続チューブを含む接続経路と、
前記カフ内の気体を前記接続経路を介して排出するための排気バルブと、
前記接続経路の内圧を測定する圧力センサと、
前記圧力センサで測定された前記接続経路の内圧の測定値に応じて、少なくとも前記ポンプまたは前記排気バルブを動作させることにより、前記カフの内圧を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記ポンプによって前記接続経路の内圧が増加している途中において前記ポンプを停止した時点、または、前記排気バルブによって前記接続経路の内圧が減少している途中において前記排気バルブを閉止した時点から、所定時間経過後までの間における圧力変化量を前記圧力センサの測定値から求め、前記圧力変化量が予め定められた閾値以下である場合に前記接続チューブの閉塞を検知する閉塞検知部を含むことを特徴とする、カフ圧制御装置。
【請求項２】
前記接続チューブは、前記接続チューブよりも内径が小さいインフレーション流路を介して前記カフに接続されており、
前記所定時間は、前記カフの内圧と前記接続経路の内圧との圧力差がなくなるまでの時間である、請求項１に記載のカフ圧制御装置。
【請求項３】
前記閾値は、前記カフの容積をＶｃ、前記接続経路の容積をＶｓ、前記インフレーション流路の圧力損失をΔＰとしたときに、ΔＰ／（１＋Ｖｓ／Ｖｃ）で表される前記圧力変化量の推定値Ｐｘ未満の所定値である、請求項２に記載のカフ圧制御装置。
【請求項４】
前記ポンプを停止した時点、または、前記排気バルブを閉止した時点において、前記カフは応力を有しており、
前記所定時間は、前記カフの内圧と前記接続経路の内圧との圧力差がなくなるまでの時間である、請求項１に記載のカフ圧制御装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記閉塞検知部が前記接続チューブの閉塞を検知したときに警告を通知するように指令を発する、請求項１〜４のいずれか１項に記載のカフ圧制御装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のカフ圧制御装置と、
カフと、
気管内に気体を供給するための主流路と、前記カフの内部に連通するインフレーション流路とを有する気管チューブとを備え、
前記インフレーション流路は前記接続チューブと接続される、カフ付き気管チューブ。
【請求項７】
請求項６に記載のカフ付き気管チューブを備える人工呼吸器。
【請求項８】
カフ内に気体を供給するポンプと、
前記ポンプと前記カフとを接続する、接続チューブを含む接続経路と、
前記カフ内の気体を前記接続経路を介して排出するための排気バルブと、
前記接続経路の内圧を測定する圧力センサと、
前記圧力センサで測定された前記接続経路の内圧の測定値に応じて、少なくとも前記ポンプまたは前記排気バルブを動作させることにより、前記カフの内圧を制御する制御部とを備え、
前記カフの内圧を適切に維持するために用いられるカフ圧制御装置において、
前記接続チューブの閉塞を検知する閉塞検知方法であって、
前記ポンプによって前記接続経路の内圧が増加している途中において前記ポンプを停止した時点、または、前記排気バルブによって前記接続経路の内圧が減少している途中において前記排気バルブを閉止した時点から、所定時間経過後までの間における圧力変化量を前記圧力センサの測定値から求める算出工程と、
前記算出工程で求められた前記圧力変化量が、予め定められた閾値以下である場合に前記接続チューブの閉塞を検知する検知工程と、を含むことを特徴とする、閉塞検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カフ圧制御装置、カフ付き気管チューブ、人工呼吸器および閉塞検知方法に関する。より詳細には、カフの内圧を適切に維持するために用いられる、カフ圧制御装置、それを備えるカフ付き気管チューブおよび人工呼吸器、並びに、閉塞検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
人工呼吸器等に関する医療分野において、医師等の作業者が気管チューブを口腔や鼻腔から被検体（主に人体）の気管内に挿入して気道を確保し、気管チューブを介して酸素を肺に送り込む気管挿管が知られている。気管挿管の際に、気管チューブと気管の内壁との間に隙間が生じると、気管内に唾液や胃液等の分泌物が流入し、被検体が人工呼吸器関連肺炎を発症するおそれがある。このような分泌物の流入を防止するため、気管チューブの外壁にはカフが設けられる。【０００３】
カフは、その内部に気体を供給することによって膨張する袋状の部材である。エアポンプから接続経路を介して気体をカフ内に供給し、カフを膨張させることにより、気管チューブと気管の内壁との隙間を閉塞することができる。これにより、気管への分泌物の流入を防止することができる。【０００４】
しかし、カフ圧が所定の範囲より大きくなったとき、膨張したカフが気管の粘膜組織の血管を圧迫することとなる。血管が圧迫されると虚血状態となり、その結果、壊死、出血等が引き起こされるおそれがある。一方、カフ圧が所定の範囲より小さくなったとき、カフの膨張が不十分となり、カフの外周面と気管の内壁との間に隙間が生じて、気管内に唾液や胃液等の分泌物が流入することがある。【０００５】
このため、カフ内の圧力をモニタリングして、カフ内の圧力が所定の範囲になるように制御する必要がある。例えば、特許文献１（特開２０１１−１９４２２２号公報）には、カフ内の圧力を所定の範囲内になるよう制御するためのカフ圧制御装置が開示されている。【０００６】
気管内に配置されたカフの内圧を直接測定することは困難であるため、通常は、エアポンプとカフとを接続する接続経路の内圧を圧力センサで測定することにより、カフの内圧を間接的に測定している。このため、接続経路を構成する接続チューブが、折れ曲がり等によって閉塞した場合には、カフの内圧を正しくモニタリングすることができなくなる。したがって、カフ圧制御装置は、接続チューブの閉塞を検知する機能も備えていることが望ましい。【０００７】
１つの方法としては、ポンプ作動時に接続チューブが閉塞している場合、接続経路の内圧が通常より上昇するため、この圧力変化を圧力センサで検知することにより、接続チューブの閉塞を検出することが考えられる。しかし、例えば、接続チューブのカフに近い部位で閉塞が生じた場合、圧力センサで測定される空間（接続経路）の容積はカフの容積分程度しか減少せず、比較的長い接続チューブ等の容積に比べてその減少量はわずかである。このため、閉塞時の接続経路の内圧の上昇量もわずかとなり、測定誤差に含まれてしまう可能性がある。したがって、このような方法では、確実に接続チューブの閉塞を検出できない恐れがある。【０００８】
また、特許文献２（特許４１７５６６４号公報）には、空気式絞圧システムにおいて、圧力パルスの音響的反射波を検出することにより、閉塞を検知する方法が開示されている。しかし、圧力パルス発生手段や、反射波の検出手段が必要となり、システムの大型化、高コスト化を招いてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１１−１９４２２２号公報
【特許文献２】特許４１７５６６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、システムの大型化や製造コストの増加を伴うことなく、より確実に接続チューブの閉塞を検知することのできるカフ圧制御装置、カフ付き気管チューブ、人工呼吸器および閉塞検知方法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】
【００１１】
本発明者らは、接続チューブが閉塞していないときは、ポンプ停止時（または排気バルブ閉止時）の直後と一定時間経過後の安定時との間で接続経路の内圧の差が大きく、接続チューブが閉塞しているときは、接続経路の内圧の差が小さくなることを見出し、本発明に到達した。すなわち、本発明は以下の通りのものである。【００１２】
［１］  カフの内圧を適切に維持するために用いられるカフ圧制御装置であって、
前記カフ内に気体を供給するポンプと、
前記ポンプと前記カフとを接続する、接続チューブを含む接続経路と、
前記カフ内の気体を前記接続経路を介して排出するための排気バルブと、
前記接続経路の内圧を測定する圧力センサと、
前記圧力センサで測定された前記接続経路の内圧の測定値に応じて、少なくとも前記ポンプまたは前記排気バルブを動作させることにより、前記カフの内圧を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記ポンプによって前記接続経路の内圧が増加している途中において前記ポンプを停止した時点、または、前記排気バルブによって前記接続経路の内圧が減少している途中において前記排気バルブを閉止した時点から、所定時間経過後までの間における圧力変化量を前記圧力センサの測定値から求め、前記圧力変化量が予め定められた閾値以下である場合に前記接続チューブの閉塞を検知する閉塞検知部を含むことを特徴とする、カフ圧制御装置。【００１３】
［２］  前記接続チューブは、前記接続チューブよりも内径が小さいインフレーション流路を介して前記カフに接続されており、
前記所定時間は、前記カフの内圧と前記接続経路の内圧との圧力差がなくなるまでの時間である、［１］に記載のカフ圧制御装置。【００１４】
［３］  前記閾値は、前記カフの容積をＶｃ、前記接続経路の容積をＶｓ、前記インフレーション流路の圧力損失をΔＰとしたときに、ΔＰ／（１＋Ｖｓ／Ｖｃ）で表される前記圧力変化量の推定値Ｐｘ未満の所定値である、［２］に記載のカフ圧制御装置。【００１５】
［４］  前記ポンプを停止した時点、または、前記排気バルブを閉止した時点において、前記カフは応力を有しており、
前記所定時間は、前記カフの内圧と前記接続経路の内圧との圧力差がなくなるまでの時間である、［１］に記載のカフ圧制御装置。【００１６】
［５］  前記制御部は、前記閉塞検知部が前記接続経路の閉塞を検知したときに警告を通知するように指令を発する、［１］〜［４］のいずれかに記載のカフ圧制御装置。【００１７】
［６］  ［１］〜［５］のいずれかに記載のカフ圧制御装置と、
カフと、
気管内に気体を供給するための主流路と、前記カフの内部に連通するインフレーション流路とを有する気管チューブとを備え、
前記インフレーション流路は前記接続チューブと接続される、カフ付き気管チューブ。【００１８】
［７］  ［６］に記載のカフ付き気管チューブを備える人工呼吸器。
［８］  カフ内に気体を供給するポンプと、
前記ポンプと前記カフとを接続する、接続チューブを含む接続経路と、
前記カフ内の気体を前記接続経路を介して排出するための排気バルブと、
前記接続経路の内圧を測定する圧力センサと、
前記圧力センサで測定された前記接続経路の内圧の測定値に応じて、少なくとも前記ポンプまたは前記排気バルブを動作させることにより、前記カフの内圧を制御する制御部とを備え、
前記カフの内圧を適切に維持するために用いられるカフ圧制御装置において、
前記接続チューブの閉塞を検知する閉塞検知方法であって、
前記ポンプによって前記接続経路の内圧が増加している途中において前記ポンプを停止した時点、または、前記排気バルブによって前記接続経路の内圧が減少している途中において前記排気バルブを閉止した時点から、所定時間経過後までの間における圧力変化量を前記圧力センサの測定値から求める算出工程と、
前記算出工程で求められた前記圧力変化量が、予め定められた閾値以下である場合に前記接続チューブの閉塞を検知する検知工程と、を含むことを特徴とする、閉塞検知方法。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、システムの大型化や製造コストの増加を伴うことなく、より確実に接続チューブの閉塞を検知することのできるカフ圧制御装置、カフ付き気管チューブ、人工呼吸器および閉塞検知方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】気管チューブが口腔から気管内に挿入された様子を示す模式図である。
【図２】実施形態１のカフ圧制御装置の主要部の構成を示すブロック図である。
【図３】（ａ）は、実施形態１のカフ圧制御装置を備えるカフ付き気管チューブを示す模式図である。（ｂ）は、（ａ）に示すカフ付き気管チューブの先端部を拡大して示す模式図である。（ｃ）は、（ｂ）のＡ−Ａ’断面での概略断面図である。
【図４】実施形態１のカフ圧制御装置におけるカフの加圧時の圧力変化を示す模式的なグラフである。（ａ）は接続チューブの閉塞がない場合、（ｂ）は接続チューブの閉塞がある場合の圧力変化を示す。
【図５】実施形態１のカフ圧制御装置におけるカフの減圧時の圧力変化を示す模式的なグラフである。（ａ）は接続チューブの閉塞がない場合、（ｂ）は接続チューブの閉塞がある場合の圧力変化を示す。
【図６】インフレーションチューブでの圧力損失と、接続経路内の圧力変化との関係を説明するための模式図である。（ａ）は、圧力損失によって接続経路の内圧とカフの内圧に差がある状態を示し、（ｂ）は、圧力損失の影響が解消され、接続経路の内圧とカフの内圧が同じになった状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表すものである。また、長さ、幅、厚さ、深さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、実際の寸法関係を表すものではない。
【００２２】
（実施形態１）
図１は、気管チューブ１が口腔から気管内に挿入された様子を示す模式図である。人工呼吸器の使用時に気管挿管で気道を確保する場合、被検体の口腔９４から気管９１へ気管チューブ（気管内チューブ、挿管チューブ）１を挿入する。このとき、喉頭蓋９３は常に開かれた状態となるため、挿入された気管チューブ１と気管９１の内壁９１ａとの間の隙間から、気管９１内に唾液等の分泌物が流入し、被検体が人工呼吸器関連肺炎（ＶＡＰ）を発症するおそれがある。
【００２３】
このような分泌物の流入を防止するため、気管チューブ１の外周の所定の位置にカフ２が設けられている。このカフ２は、後述の空気供給管（図示せず）を介した体外からの空気の供給によって膨張させることができる。カフ２を膨張させることにより、カフ２の外周面が気管９１の内壁９１ａに接触して気管チューブ１と気管９１の内壁９１ａとの隙間が閉塞される。このようなカフ付き気管チューブを用いることで、気管チューブ１により気道を確保しつつ、カフ２により気管９１への分泌物等の流入を防止することができる。
【００２４】
この場合、カフ２の内圧（カフ圧）は適正に保たれる必要がある。カフ圧が低いと、気管チューブ１と気管９１の内壁９１ａとの間に隙間が生じてしまう。一方、カフ圧が高すぎると、気道粘膜の血流を阻害し、損傷させてしまう。例えば、低圧大容量カフである場合、適正なカフ圧は、２０〜３０ｃｍＨ２Ｏ程度である。
【００２５】
なお、本発明において、「カフ」とは、内部を所定量の気体で満たすことにより内部を所定の圧力にすることのできる袋状の部材であり、その内圧の調整が可能な部材であれば特に限定されず、一般にカフと呼ばれるものだけでなく、例えば、バルーンカテーテルのバルーン等も含まれる。
【００２６】
図２は、本発明の実施形態１に係るカフ圧制御装置の主要部の構成を示すブロック図である。カフ圧制御装置１００は、図中に実線で示す接続経路（空気などの気体の通路）を介してカフ２に接続されている。カフ２の内圧（カフ圧）は、カフ圧制御装置１００により上述のような適正な値に制御される。
【００２７】
カフ圧制御装置１００は、主に、制御部３と、ポンプ４と、カフ圧を測定する圧力センサ５と、排気バルブ６とを備える。また、制御部３は閉塞検知部３５を含んでいる。
【００２８】
制御部３は、記憶部３１に登録された設定範囲（設定範囲は入力部３２で変更可能）と、圧力センサ５で測定されたカフ圧の値とを比較し、その差に応じて少なくともポンプ４または排気バルブ６の動作を制御する。ただし、圧力センサ５は、直接的には接続経路（接続配管２０）の内圧を測定しており、これによってカフ２の内圧（カフ圧）を間接的に測定している。制御部３は、例えばマイクロ・コントローラー（ＭＣＵ）から構成される。
【００２９】
具体的には、設定範囲よりもカフ圧の値が小さい場合、ポンプ４を駆動させて空気をカフ２の内部に供給し、カフ圧を上昇させる。このとき排気バルブ６はＮ．Ｃ．（ノーマルクローズ）であり、閉じている。カフ圧が上昇して、設定範囲内に戻るとポンプ４を停止させる。
【００３０】
一方、患者の姿勢変化などによって気管の径が変化したりすると、設定範囲よりもカフ圧が大きくなる場合がある。このように設定範囲よりもカフ圧の値が大きくなった場合、排気バルブ６を開放してカフ２の内部から空気を排出し、カフ圧を減少させる。カフ圧が減少して、設定範囲内に戻ると排気バルブ６を閉じる。このようにして、制御部３は、カフ圧が設定範囲内になるようにポンプ４および排気バルブ６を制御する。
【００３１】
ポンプ４としては、特に限定されないが、カフ内部への気体供給量の微調整が容易である点で、圧電体ポンプを用いることが好ましい。なお、ポンプ４と接続される空気管に、ポンプ４を停止時にカフ内の圧力を維持するためのチェックバルブを設けてもよいが、ポンプ自体が逆止機能を有している場合は特に必要ない。
【００３２】
排気バルブ６としては、特に限定されないが、例えば、電磁バルブ（ソレノイドバルブ）を用いることができる。
【００３３】
閉塞検知部３５は、ポンプ４によって接続経路の内圧が増加している途中においてポンプ４を停止した時点、または、排気バルブ６によって接続経路の内圧が減少している途中において排気バルブ６を閉止した時点から、所定時間経過後までの間における圧力変化量を圧力センサ５の測定値から求める。そして、求めた圧力変化量（絶対値）を記憶部３１に登録された閾値（閾値は入力部３２で変更可能）と比較し、圧力変化量が予め定められた閾値以下である場合に接続チューブ２１（接続経路）の閉塞を検知する。
【００３４】
なお、表示部３３は、カフ圧（接続チューブの内圧）の測定値や、カフ圧の設定範囲、上記の圧力変化量の閾値などの表示を行うものであり、発音部３４は、何らかの異常が起きたとき（例えば、接続チューブが閉塞したとき）などに警報を発するものである。なお、制御部３は、閉塞検知部３５が接続チューブの閉塞を検知したときに警告を通知するように、表示部３３および発音部３４に指令を発する。このような警告を通知することで、医療従事者等が接続チューブの閉塞を解除するなどの処置を行うことを促すことができる。
【００３５】
図３（ａ）は、本実施形態のカフ圧制御装置を備えるカフ付き気管チューブを示す模式図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すカフ付き気管チューブの先端部を拡大して示す模式図である。図３（ｃ）は、図３（ｂ）のＡ−Ａ’断面での概略断面図である。
【００３６】
本実施形態のカフ付き気管チューブにおいては、気管チューブ１に設けられたカフ２の内部に連通したインフレーション流路と、カフ圧制御装置１００とが、接続チューブ２１を介して接続されている。なお、接続チューブ２１の一端は、ルアーコネクタ２３ａによって、インフレーション流路（インフレーションチューブ２２ｂ）に接続されている。また、接続チューブ２１の他端は、ルアーコネクタ２３ｂによって、カフ圧制御装置１００内の接続配管２０（図２）に接続されている。
【００３７】
このように、ポンプ４とカフ２とを接続する接続経路は、接続配管２０と、接続チューブ２１と、インフレーション流路２２（流路２２ａおよびインフレーションチューブ２２ｂ）とから構成されている。なお、カフ２、接続チューブ２１、インフレーションチューブ２２ｂおよび気管チューブ１は、例えば、ポリ塩化ビニル、オレフィン系エラストマーから構成される。
【００３８】
ここで、インフレーション流路は、流路２２ａ（図３（ｂ）および図３（ｃ））とインフレーションチューブ２２ｂ（図３（ａ））とからなる。図３（ｃ）に示すように、流路２２ａは、気管チューブ１の主流路１ａを構成する壁部内に、主流路１ａと並列して形成された流路であり、気管チューブ１の主流路１ａとは連通していない。流路２２ａは、気管チューブ１の外側に開口した孔２２ｃを介して、カフ２の内部と連通している。また、流路２２ａは、気管チューブ１の外側に開口した孔２２ｄを介して、インフレーションチューブ２２ｂの内部と連通している。このようなインフレーション流路（インフレーションチューブ２２ｂおよび流路２２ａ）の内径は、接続チューブ２１の内径よりも小さい。
【００３９】
図４は、実施形態１のカフ圧制御装置において、カフの加圧時の接続経路の圧力変化を示す模式的なグラフである。図４（ａ）は接続チューブの閉塞がない場合、図４（ｂ）は接続チューブの閉塞がある場合の接続経路の圧力変化を示す。接続チューブの閉塞がない場合は、図４（ａ）に示されるように、ポンプが停止した直後から圧力が低下して、所定時間経過後に安定化する。なお、このときの所定時間は、例えば１秒以下である。
【００４０】
一方、接続チューブが閉塞している場合は、図４（ｂ）に示されるように、ポンプ停止後の圧力低下量（圧力変化量）が少ない。このため、カフの加圧時において、閉塞検知部３５は、このような圧力変化量の違いを検出することで、接続チューブ２１の閉塞を検知することができる。
【００４１】
図５は、実施形態１のカフ圧制御装置において、カフの減圧時の接続経路の圧力変化を示す模式的なグラフである。図５に示されるように、カフの減圧時において、接続チューブが閉塞している場合は（図５（ｂ））、接続チューブが閉塞していない場合（図５（ａ））に比べて、排気バルブの閉止後の接続経路の圧力増加量（圧力変化量）が少ない。このため、カフの減圧時においても、閉塞検知部３５は、このような圧力変化量の違いを検出することで、接続チューブ２１の閉塞を検知することができる。
【００４２】
ここで、この圧力変化量が閉塞の有無によって異なる理由について説明する。要因としては、大きく２つ考えられ、１つ目の要因は、圧力損失の変化である。主に図６（ａ）を参照して、上述のとおり、カフ２に連通しているインフレーション流路２２を構成する流路２２ａは、気管チューブ１の主流路１ａを構成する壁部内に設けられており、スペースが限られている。このため、インフレーション流路２２の内径は１ｍｍ程度と非常に細い。それに対し、接続チューブ２１の内径は２ｍｍ程度であり、太くなっている。一般に管内流の圧力損失は直径の４乗に反比例するため、ポンプ４からカフ２まで間の気体流路（接続経路）において、インフレーション流路２２での圧力損失が支配的となる。
【００４３】
ここで、接続チューブ２１が閉塞していない場合に、カフ２を加圧（もしくは減圧）しているときは、ポンプ４とカフ２との間に空気の流れが生じており、インフレーション流路２２での圧力損失があるため、接続経路（主に接続配管２０および接続チューブ２１）とカフ２との間では、その圧力損失分の圧力差が生じている。しかし、ポンプが停止（もしくは、バルブが閉止）された場合、圧力差がなくなり平衡状態となる。つまり、加圧時（ポンプ４の作動時）において、接続経路の内圧はカフ２の内圧よりも圧力損失分高くなるが、ポンプ４の停止後には、その差圧分の気体がカフ２に流れ込んで圧力平衡状態になるため、接続経路の内圧は低下することになる。
【００４４】
なお、排気バルブ６を開放してカフ２の内部の気体を排出し、カフ２を減圧する場合も、気体の流れの向きが逆である点以外は同様に、排気バルブ６の閉止後には、差圧分の気体がカフ２から接続経路に流れ込んで圧力平衡状態になるため、接続経路の内圧は増加することになる。
【００４５】
また、インフレーション流路２２は、一般に接続チューブ２１に比べて長さが短いため、閉塞が生じる確率が低く、断面形状の曲率半径も小さいため、閉塞は生じにくい。
【００４６】
２つ目の要因は、カフ２と接続経路の構成材料（チューブ類）との剛性の違いである。主に図６（ｂ）を参照して、カフ２は、非常に薄い樹脂フィルムから成っており、排気経路を構成する接続チューブ２１はそれに比べ非常に厚みが大きい。そのため、接続チューブ２１が閉塞すると、圧力センサ５が内圧を測定する空間２００（接続経路およびカフ２）の全体としての剛性が大きく変化する。
【００４７】
このため、接続チューブ２１が閉塞していない場合は、カフ２の部分の剛性が低く、粘弾性体である樹脂の粘性の影響が大きいため、カフ２の加圧によって応力（カフ２内の気体を押し出す応力）が生じる。このため、ポンプ４の停止後には、この応力の緩和と同時に、カフ２が膨張するため、接続経路の内圧が低下し、所定時間経過後に安定化する。なお、このときの所定時間は、例えば１０秒以下である。
【００４８】
一方、接続チューブが閉塞すると、流路の剛性が上がり粘性の影響が小さくなるため、このような応力が生じず、ポンプ４の停止後における接続経路の圧力変化量が小さくなる。このような圧力変化量の違いを検出することで、接続経路がインフレーション流路２２のような圧力損失を生じる部分を有していない場合でも、接続チューブ２１の閉塞を検知することができるため、より安定して閉塞検知を行うことができる。
【００４９】
なお、閾値は、圧力変化量の推定値Ｐｘ未満の所定値に設定することが好ましい。閾値は、例えば、Ｐｘの２０〜９０％の値に設定することがより好ましい。これにより、Ｐｘを目安に閾値を最適化することができ、より安定した閉塞検知が可能となる。ただし、必ずしもＰｘを目安とする必要はなく、あらかじめ実施した予備試験によって、閾値を設定してもよい。
【００５０】
本実施形態のように、接続チューブが、接続チューブよりも内径が小さいインフレーション流路を介してカフに接続されている（ポンプ４を停止した時点、または、排気バルブ６を閉止した時点において、インフレーション流路２２が圧力損失を有している）場合において、圧力変化量を計測する所定時間が、カフ２の内圧と接続経路の内圧との圧力差がなくなるまでの時間であるときは、圧力変化量の推定値Ｐｘは、カフ２の容積をＶｃ、接続経路の容積をＶｓ、インフレーション流路２２の圧力損失をΔＰとしたときに、ΔＰ／（１＋Ｖｓ／Ｖｃ）で表される。なお、接続経路の容積Ｖｓは、インフレーション流路２２の容積を無視して、接続配管２０および接続チューブ２１の容積としてもよい。
【００５１】
なお、この推定値Ｐｘは、理想気体の状態方程式を用いて求めたものである。すなわち、ポンプ停止前における接続経路（接続配管２０および接続チューブ２１）の内圧をＰｓ１、カフ２の内圧をＰｃとしたときに、Ｐｓ１＝Ｐｃ＋ΔＰ［式１］である。ここで、ポンプ停止前（動的平衡状態）における状態量は、Ｐｓ１Ｖｓ＋ＰｃＶｃである。これに、式１を代入すると、Ｐｓ１（Ｖｓ＋Ｖｃ）−ΔＰＶｃ［式２］となる。
【００５２】
一方、ポンプ停止後に接続経路の圧力が安定化した状態（静的平衡状態）における接続経路（接続配管２０および接続チューブ２１）の内圧をＰｓ２としたとき、静的平衡状態における状態量は、Ｐｓ２（Ｖｓ＋Ｖｃ）［式３］となる。ここで、カフ容積Ｖｃの変化は小さいため無視し、一定としている。動的平衡状態と静的平衡状態とで状態量は一定であるため、式２＝式３、すなわち、Ｐｓ１（Ｖｓ＋Ｖｃ）−ΔＰＶｃ＝Ｐｓ２（Ｖｓ＋Ｖｃ）となる。これより、圧力変化量（Ｐｓ１−Ｐｓ２）は、ΔＰ／（１＋Ｖｓ／Ｖｃ）となる。
【００５３】
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５４】
１００  カフ圧制御装置、１  気管チューブ、１ａ  主流路、２  カフ、２０  接続配管、２１  接続チューブ、２２  インフレーション流路、２２ａ  流路、２２ｂ  インフレーションチューブ、２２ｃ，２２ｄ  孔、２３ａ，２３ｂ  ルアーコネクタ、２００  内部空間、３  制御部、３１  記憶部、３２  入力部、３３  表示部、３４  発音部、４  ポンプ、５  圧力センサ、６  排気バルブ、９１  気管、９１ａ  内壁、９２  食道、９３  喉頭蓋、９４  口腔。
【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図１】
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【図３】
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【国際調査報告】
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