(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路を流れるガスの流量を測定する呼吸モニタと、当該ガスをサンプリングしてガス濃度及び／又はその成分を計測するガスモニタと、を備えたフロー計測システムであって、
前記呼吸モニタの計測値の出力に際して、前記ガスモニタのサンプリング流量分を補正して出力することを特徴とするフロー計測システム。
【請求項２】
流路を流れるガスの流量を測定する呼吸モニタと、当該ガスをサンプリングしてガス濃度及び／又はその成分を計測するガスモニタと、生体情報の測定及び表示が可能な生体情報モニタと、を備えたフロー計測システムであって、
前記呼吸モニタの計測値の出力に際して、前記ガスモニタのサンプリング流量分を補正して、その値を数値または波形として前記生体情報モニタに表示することを特徴とするフロー計測システム。
【請求項３】
前記ガスのサンプリング方法は、サイドストリーム方式であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフロー計測システム。
【請求項４】
前記呼吸モニタと前記ガスモニタがモジュールとして、前記生体情報モニタと一体に形成されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のフロー計測システム。
【請求項５】
ガスの流量を測定する呼吸計測モジュールと、
当該ガスをサンプリングしてガス濃度及び／又はその成分を計測するガス計測モジュールと、
前記呼吸計測モジュールの計測値の出力に際して、前記ガス計測モジュールのサンプリング流量分を補正した計測値を数値または波形として表示する表示部と、
を有する生体情報モニタ
【請求項６】
前記ガス計測モジュールと前記呼吸モジュールは一体型であることを特徴とする請求項５に記載の生体情報モニタ
【請求項７】
前記呼吸計測モジュールの計測値の出力に際して、前記ガス計測モジュールのサンプリング流量分を補正する補正手段は、呼吸計測モジュールまたは生体情報モニタに有することを特徴とする請求項５に記載の生体情報モニタ
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、手術時等に使用される人工呼吸器（麻酔器）の使用時の患者の換気量並びに二酸化炭素、酸素、麻酔ガスなどのガス濃度及び／又は成分等の計測に使用されるフロー計測システム並びに生体情報モニタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の手術時等に使用される人工呼吸器（麻酔器）の使用時の患者の換気量及び麻酔ガスの濃度及び／又は成分等の計測に使用されるフロー計測システムについて以下に説明する。
【０００３】
先ず、麻酔ガスフロー計測の基本概念を図７に示す。
図７の(a)(b)に示す如く、患者の人工呼吸時には、吸気相と呼気相とがある。
人工呼吸器（麻酔器）には、麻酔成分を含んだガス供給源１があり、蛇管３で患者に送気することによって、患者の肺内にガスを送り込む。（麻酔時には、患者は自発呼吸ができないため図中の呼気弁４を閉鎖した状態で加圧して送気する。）
また、呼気時には、ガスの送気を停止すると共に、呼気弁４を開放することによって、患者の肺が収縮することによって、ガスが呼気弁を介して排気される。
【０００４】
この状態における呼吸流量波形及び換気量波形を図７(c)(d)に示す。
図７(c)は、縦軸を吸気時及び呼気時の流量の瞬時値、横軸を時間(sec)としたときの波形図であり、図７(d)は、縦軸を吸気時及び呼気時の流量の積分値、横軸を時間(sec)としたときの波形図である。（なお、図７(c)では吸気時を（＋）で、呼気時を（−）で表している。
【０００５】
従来の手術時等に使用される人工呼吸器（麻酔器）の使用時の患者の換気量及び麻酔ガスの濃度及び／又は成分等の計測するフロー計測システムの第１の従来例を図８に示す。
図８は、特許文献１で開示されるようなサンプリングポートを有さないフローセンサ単体の場合で、ガスモニタのサンプリングポイントが呼吸モニタと患者の間に存在する例である。
図８において、図示しない麻酔器のガス供給源からの麻酔ガスは、蛇管３からフローセンサ５及び加湿器として機能する人工鼻２を介して患者８に供給されている。
【０００６】
フローセンサ５には、オリフィス形成体の両端に形成された１対の測定用細管が呼吸モニタ６の入力に接続されている。
また、人工鼻２に設けられたサンプリングポートから測定用細管がガスモニタ７の入力にチューブを介して接続されている。
【０００７】
また、従来の手術時等に使用される人工呼吸器（麻酔器）の使用時の患者の換気量及び麻酔ガスの濃度及び／又は成分等の計測するフロー計測システムの第２の従来例を図９に示す。
図９は、フローセンサ５とガスサンプリングポート５−１が一体の場合で、ガスモニタのサンプリングポイントが呼吸モニタ６と図示しない人工呼吸器（麻酔器）の間に存在する例である。
図９において、麻酔器のガス供給源からの麻酔ガスは、蛇管３からフローセンサ５の人工呼吸器側に一体に形成されたガスサンプリングポート５−１からガスモニタ７に接続されている。
フローセンサ５は加湿器として機能する人工鼻２を介して患者８に供給されている。
【０００８】
また、従来の手術時等に使用される人工呼吸器（麻酔器）の使用時の患者の換気量及び麻酔ガスの濃度及び／又は成分等の計測するフロー計測システムの第３の従来例を図１０に示す。
図１０は、特許文献２で開示されるようにフローセンサ５とガスサンプリングポート５−１が一体の場合で、ガスモニタのサンプリングポートがフローセンサのオリフィス形成体の両端に形成された１対の測定用細管の間に存在する例である。
図１０において、麻酔器のガス供給源からの麻酔ガスは、蛇管３からフローセンサ５に一体に形成されたガスサンプリングポート５−１からガスモニタ７に接続されている。
フローセンサ５は加湿器として機能する人工鼻２を介して患者８に供給されている。
【特許文献１】米国特許第５，３７９，６５０号明細書
【特許文献２】米国特許第５，０８８，３３２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図８記載の従来例での問題点を、図１１を用いて説明する。
例えば、人工呼吸器（麻酔器）の換気量設定：５００mL、呼吸数：１０回／min 、I:E（吸気時間：呼気時間）比１：２、ガスモニタのサンプリング量：１５０mL／minに設定する。
【００１０】
図１１(a)は、図７(c)に対応する図であって、縦軸を吸気時及び呼気時の流量の瞬時値、横軸を時間(sec)としたときの波形図である。なお、図１１(a)では吸気時を（＋）で、呼気時を（−）で表している。
図１１(a)において、点線は図８のＡ点、実線はＢ点のフローの瞬時値を示し、２秒間の吸気と４秒間の呼気を繰り返していて、ガスモニタへのサンプリングによって、患者の実際の換気量であるＢの流量が呼吸モニタで計測される流量であるＡ点の流量より少ないことを示している。
【００１１】
また、図１１(b)は、図７(d)に対応する図であって、縦軸を吸気時及び呼気時の流量の積分値、横軸を時間(sec)としたときの波形図である。
図１１(b)では、実線は図８のＢ点のフローの積分値（患者が実際に吸気した量及び呼気した量）（吸気相では正の積分、呼気相では負の積分）を示し、２秒間の吸気相と４秒間の呼気相を繰り返すことによって、吸気相の期間である２秒間で、Ｂ点の積分流量は点線に示す如く４９５mLに達する。その後の呼気相である４秒間で、基準点であるゼロに戻る。
【００１２】
また、図１１(b)の点線は図８のＡ点のフローの積分値（呼気相では正の積分、呼気相では負の積分値）を示し、２秒間の吸気相と４秒間の呼気相を繰り返すことによって、吸気相の期間である２秒間で、Ａ点の積分流量は点線に示す如く５００mLに達する。その後の４秒間の呼気相で、基準点であるゼロよりも１５mL多い点に戻る。そして、次の呼吸に際してゼロにリセットされる。
この差である１５mLは、１回の呼吸中にサンプリングされるガスの量に相当する。
【００１３】
即ち、図８のフロー計測システムでは、呼吸モニタ６で計測された計測値は、実際の患者の換気量よりもサンプリングされた量（図１１では１５mL）だけ大きい値になって、実際の患者の呼吸に伴う換気量の正確な計測ができないという問題があった。
【００１４】
図９の第２の従来例では、ガスモニタへのサンプリングポイントが、ガス流量を計測するためのフローセンサの前段に配置され、サンプリングされた後のガス流量を計測している。よって、呼吸モニタ６で計測された計測値が、実際の患者の換気量よりもサンプリングされた量だけ大きい値になるという問題は生じない。
【００１５】
しかし、第２の従来例では、フローセンサの前段からガスモニタのサンプリングポイントを形成するための要素が必要になり、管路長が長くなって死腔量の増加を引き起こすという問題が生じる。
【００１６】
図１０記載の第３の従来例では、ガスモニタへのサンプリングをフローセンサのオリフィス形成体の両端間で行っているため、オリフィス形成体によるフローvs差圧特性に影響を与えて正確なガスのフローの計測ができないという問題がある。
【００１７】
よって、本発明の課題は、患者の換気量をガスモニタのサンプリング量の影響を受けることなく、システムの死腔量の増加がなく正確な患者の換気量を計測可能なフロー計測システムを提供することにある。また、本発明の課題は、患者の換気量をガスモニタのサンプリング量の影響を受けることなく、正確な患者の換気量を計測可能な生体情報モニタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するために、本発明に係るフロー計測システムは、流路を流れるガスの流量を測定する呼吸モニタと、当該ガスをサンプリングしてガス濃度及び／又はその成分を計測するガスモニタと、を備えたフロー計測システムであって、 前記呼吸モニタの計測値の出力に際して、前記ガスモニタのサンプリング流量分を補正して出力することを特徴とする。
【００１９】
また、流路を流れるガスの流量を測定する呼吸モニタと、当該ガスをサンプリングしてガス濃度及び／又はその成分を計測するガスモニタと、生体情報の測定及び表示が可能な生体情報モニタと、を備えたフロー計測システムであって、 前記呼吸モニタの計測値の出力に際して、前記ガスモニタのサンプリング流量分を補正して、その値を数値または波形として前記生体情報モニタに表示することを特徴とする。
また、前記ガスのサンプリング方法は、サイドストリーム方式であることを特徴とする。
また、前記呼吸モニタと前記ガスモニタがモジュールとして、前記生体情報モニタと一体に形成されていることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明に係る生体情報モニタは、ガスの流量を測定する呼吸計測モジュールと、当該ガスをサンプリングしてガス濃度及び／又はその成分を計測するガス計測モジュールと、 前記呼吸計測モジュールの計測値の出力に際して、前記ガス計測モジュールのサンプリング流量分を補正した計測値を数値または波形として表示する表示部と、を有することを特徴とする。
また、前記ガス計測モジュールと前記呼吸モジュールは一体型であることを特徴とする。
また、前記呼吸計測モジュールの計測値の出力に際して、前記ガス計測モジュールのサンプリング流量分を補正する補正手段は、呼吸計測モジュールまたは生体情報モニタに有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１〜４の構成によって、患者の換気量をガスモニタのサンプリング量の影響を受けることなく、システムの死腔量の増加がなく正確な患者の換気量を計測可能なフロー計測システムを実現できる。
【００２２】
請求項５〜７の構成によって、患者の換気量をガスモニタのサンプリング量の影響を受けることなく、正確な患者の換気量を計測可能な生体情報モニタを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の手術時等に使用される人工呼吸器（麻酔器）の使用時の患者の換気量及び麻酔ガスの濃度及び／又は成分等の計測するフロー計測システムの第１の実施の形態を図１に示す。
本実施の形態では、麻酔ガス、二酸化炭素、酸素などを計測可能なガスモニタ７のサンプリングポイントが呼吸モニタ６と患者８の間に存在する人工鼻２に形成されている。
図１において、図示しない麻酔器のガス供給源からの麻酔ガスは、蛇管３からフローセンサ５及び加湿器として機能する人工鼻２を介して患者８に供給されている。
【００２４】
フローセンサ５には、差圧を発生させるための抵抗部が形成され、その両端に形成された１対の測定用細管が呼吸モニタ６に接続されている。
また、人工鼻２に設けられたサンプリングポートから測定用細管（サンプリングチューブ）がガスモニタ７に接続されている。
【００２５】
また、図１では、ガスモニタ７で得られたサンプリング流量情報を呼吸モニタ６に与え、呼吸モニタにおける流量計測値の補正に利用されている。
なお、図１では、呼吸モニタ６及びガスモニタ７が点線で囲まれて両者が一体に形成された例として示されているが、呼吸モニタ６及びガスモニタ７が、ガスモニタ７におけるサンプリング流量情報が呼吸モニタ６に与えられる構成でもよいことはいうまでもない。
【００２６】
図２は、本発明におけるガスモニタ７で得られたサンプリング流量情報に基づいて、呼吸モニタ６の計測値を補正して実際の患者の換気量を計測することを説明するための図である。
図２は、図１１(a)に対応する図であって、縦軸を吸気時及び呼気時の流量の瞬時値、横軸を時間(sec)とし、図１のフロー計測システムにおけるＡ点及びＢ点で測定したフロー波形図である。ここでは、吸気時を（＋）、呼気時を（−）で表している。
本実施の形態では、点線は図１のＡ点、実線はＢ点のフローの瞬時値を示し、２秒間の吸気と４秒間の呼気を繰り返す。ガスモニタへのサンプリングによって、患者の実際の換気量であるＢの流量が呼吸モニタで計測される流量であるＡ点の流量より少ない状態であるが、図１に示す如く、ガスモニタ７で得られたサンプリング流量情報を呼吸モニタ６に与え、呼吸モニタによる計測値を図２に矢印で示す如く補正する。この補正により実際の患者の換気量に等しい計測をすることができる。
【００２７】
したがって、本発明の第１の実施の形態では、患者の換気量をガスモニタのサンプリング量の影響を受けることなく、システムの死腔量の増加がなく正確な患者の換気量を計測可能なフロー計測システムが実現できる。
【００２８】
次に、本発明のフロー計測システムの第２の実施の形態を図３に示す。
本実施の形態は、ガスモニタ７へガスを導くサンプリングポートが、フローセンサ５の患者側に一体的に形成される。また、図示しない麻酔器のガス供給源からの麻酔ガスは、蛇管３からフローセンサ５を介して患者８に供給されている。
【００２９】
フローセンサ５には、差圧を発生させるための抵抗部が形成され、その両端に形成された１対の測定用細管が呼吸モニタ６に接続されている。
また、フローセンサ５の患者側に形成されたサンプリングポート５−１から測定用細管（サンプリングチューブ）がガスモニタ７に接続されている。
【００３０】
本実施の形態では、ガスモニタ７のサンプリングポートをフローセンサと一体的に形成することによって、死腔量を減少することが可能になる。
【００３１】
次に、本発明のフロー計測システムの第３の実施の形態を図４に示す。
本実施の形態では、麻酔ガス、二酸化炭素、酸素などを計測可能なガス計測モジュール７のサンプリングポイントが呼吸計測モジュール６と患者８の間に存在する人工鼻２に形成されている。また、ガス計測モジュール７と呼吸計測モジュール６は、一体型となっており、生体情報モニタに組み込まれている。
図４において、図示しない麻酔器のガス供給源からの麻酔ガスは、蛇管３からフローセンサ５及び加湿器として機能する人工鼻２を介して患者８に供給されている。
【００３２】
フローセンサ５には、差圧を発生させるための抵抗部が形成され、その両端に形成された１対の測定用細管が呼吸計測モジュール６に接続されている。
また、人工鼻２に設けられたサンプリングポートから測定用細管（サンプリングチューブ）がガス計測モジュール７に接続されている。この場合、サンプリングチューブはフローセンサ５のサンプリングポートに接続されてもよい。
【００３３】
また、図４では、ガス計測モジュール７で得られたサンプリング流量情報を呼吸計測モジュール６に与え、呼吸計測モジュール６における流量計測値の補正に利用されている。そして、補正された計測値を生体情報モニタ１０に与え、補正された計測値または波形として生体情報モニタ１０の画面に出力する。
【００３４】
図２は、本発明におけるガス計測モジュール７で得られたサンプリング流量情報に基づいて、呼吸計測モジュール６の計測値を補正して実際の患者の換気量を計測することを説明するための図であるが、内容は前述の通り第１の実施の形態で説明しているので省略する。
【００３５】
次に、本発明のフロー計測システムの第４の実施の形態を図５に示す。
本実施の形態では、麻酔ガス、二酸化炭素、酸素などを計測可能なガスモニタ７のサンプリングポイントが呼吸モニタ６と患者８の間に存在する人工鼻２に形成されている。
図５において、図示しない麻酔器のガス供給源からの麻酔ガスは、蛇管３からフローセンサ５及び加湿器として機能する人工鼻２を介して患者８に供給されている。
【００３６】
フローセンサ５には、差圧を発生させるための抵抗部が形成され、その両端に形成された１対の測定用細管が呼吸モニタ６に接続されている。
また、人工鼻２に設けられたサンプリングポートから測定用細管（サンプリングチューブ）がガスモニタ７に接続されている。この場合、サンプリングチューブはフローセンサ５のサンプリングポートに接続されてもよい
【００３７】
また、図５では、ガスモニタ７で得られたサンプリング流量情報を生体情報モニタ１０を経由して呼吸モニタ６に与え、呼吸モニタ６内の図示しないＣＰＵにおける流量計測値の補正に利用されている。そして、補正された計測値または波形を生体情報モニタ１０の画面に出力する。なお、呼吸モニタ６とガスモニタは単体器としているが、モジュールとして、生体情報モニタ１０に組み込んでもよい。
【００３８】
図２は、本発明におけるガスモニタ７で得られたサンプリング流量情報に基づいて、呼吸モニタ６の計測値を補正して実際の患者の換気量を計測することを説明するための図であるが、内容は前述の通り第１の実施の形態で説明しているので省略する。
【００３９】
次に、本発明のフロー計測システムの第５の実施の形態を図６に示す。
本実施の形態では、麻酔ガス、二酸化炭素、酸素などを計測可能なガスモニタ７のサンプリングポイントが呼吸モニタ６と患者８の間に存在する人工鼻２に形成されている。
図６において、図示しない麻酔器のガス供給源からの麻酔ガスは、蛇管３からフローセンサ５及び加湿器として機能する人工鼻２を介して患者８に供給されている。
【００４０】
フローセンサ５には、差圧を発生させるための抵抗部が形成され、その両端に形成された１対の測定用細管が呼吸モニタ６に接続されている。
また、人工鼻２に設けられたサンプリングポートから測定用細管（サンプリングチューブ）がガスモニタ７に接続されている。この場合、サンプリングチューブはフローセンサ５のサンプリングポートに接続されてもよい
【００４１】
また、図６では、ガスモニタ７で得られたサンプリング流量情報と呼吸モニタ６で得られた流量計測値を、生体情報モニタ１０に与え、そのモニタ１０内の図示しないＣＰＵにより流量計測値の補正を行う。そして、補正された計測値または波形を生体情報モニタ１０の画面に出力する。
【００４２】
図２は、本発明におけるガスモニタ７で得られたサンプリング流量情報に基づいて、呼吸モニタ６の計測値を生体情報モニタ１０で補正して実際の患者の換気量を計測することを説明するための図であるが、内容は前述の通り第１の実施の形態で説明しているので省略する。
【００４３】
以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は前述した実施例に限定されることはない。例えば、流量計測値の補正場所は実施例に限定されず、サンプリング流量情報を、ＣＰＵを備えたフローセンサや呼吸モニタ（呼吸計測モジュール）に与え、それぞれにおいて流量計測値の補正を行うことも可能である。また、フローセンサは差圧式だけでなく、熱線式や超音波式などでも可能であること、サンプリングガスとして麻酔ガスを開示したが、二酸化炭素や酸素ガスへの適応等、本発明の精神を逸脱しない範囲内において、多くの設計変更を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明のフロー計測システムの第１の実施の形態を示す図である。
【図２】本発明におけるガスモニタ７で得られたサンプリング流量情報に基づいて、呼吸モニタの計測値を補正して実際の患者の換気量を計測することを説明するための図である。
【図３】本発明のフロー計測システムの第２の実施の形態を示す図である。
【図４】本発明のフロー計測システムの第３の実施の形態を示す図である。
【図５】本発明のフロー計測システムの第４の実施の形態を示す図である。
【図６】本発明のフロー計測システムの第５の実施の形態を示す図である。
【図７】麻酔ガスフロー計測の基本概念を示す図である。
【図８】フロー計測システムの第１の従来例を示す図である。
【図９】フロー計測システムの第２の従来例を示す図である。
【図１０】フロー計測システムの第３の従来例を示す図である。
【図１１】図８の第１の従来例の問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４５】
１：麻酔ガス供給源
２：人工鼻
３：蛇管
４：呼気弁
５：フローセンサ
５−１：サンプリングポート
６：呼吸モニタ（呼吸計測モジュール）
７：ガスモニタ（ガス計測モジュール）
８：患者
１０：生体情報モニタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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