JP2007252590A - 自動体外式除細動器の訓練装置 - Google Patents

Abstract

【課題】実際の救命処置での状況により即した効果的な訓練を行うことのできる自動体外式除細動器の訓練装置を提供する。
【解決手段】電極パッド１４，１５の装着予定位置におけるダミー人形２０の人工皮膚２３の下に検出用電極２１，２２を埋設するとともに、その検出用電極２１，２２に、ＣＭＣコンポジット材からなる検出部２４Ａ，２４Ｂを設けるようにした。また電極パッド１４，１５に給電される電力を交流とし、そのときの検出部２４Ａ，２４Ｂのインピーダンス変化に基づいて、電極パッド１４，１５と検出用電極２１，２２との間の通電状態を検出し、電極パッド１４，１５の装着の適正の確認を行うこととした。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動体外式除細動器の取扱いの訓練に用いられる自動体外式除細動器の訓練装置に関する。

心室細動による心停止状態には、心臓に強い電気ショックを与えて心筋のけいれんを除去する電気的除細動が最も効果的な治療法となっている。ただし、電気的除細動によっても、心室細動の発生から１分毎に救命率は７〜１０％程度低下していくため、可能な限り早急の救命処置が必要となる。

こうした電気的除細動による救命処置には、自動体外式除細動器（ＡＥＤ：Automated External Defibrillator）が用いられる。ＡＥＤは、コンピューターを内蔵し、患者の胸に電極パッドが装着されると心電図を自動解析して電気的除細動の実施の可否を判断する。そして実施可との判断がなされ、且つＡＥＤの指示に従った通電スイッチの操作がなされると、ＡＥＤは電極パッド間に電圧を印加して患者の心臓に電気ショックを与える。なおＡＥＤは、そうした一連の救命処置にあたって、音声や操作ボタンの点滅等により、救命処置の手順を逐次案内することで、医療従事者以外の者でも救命処置を比較的容易に実施できるように構成されている。

近年、より早急の救命処置を可能とするため、病院や救急車に加え、学校や駅、空港、スポーツ施設といった公共施設などにもＡＥＤの設置が進められており、救命率を高める試みがなされている。このようなＡＥＤを有効活用するため、ＡＥＤの取扱いについての訓練をより多くの人に実施することが重要な課題となっている。

図３は、そうしたＡＥＤの取扱いの訓練に用いられる、従来のＡＥＤ訓練装置（ＡＥＤシミュレータ）の全体構成を示している。同図に示すように、ＡＥＤ訓練装置は、本物のＡＥＤを模した訓練用ＡＥＤ５０と人体を模したダミー人形６０とを備えて構成されている。ダミー人形６０の外表面には、シリコンラバー等の人工皮膚が被覆されており、ダミー人形６０に、本物の人体の表面に似た弾性や手触りを持たせるようにしている。

ダミー人形６０に装着される２つの電極パッド５１，５２を備える訓練用ＡＥＤ５０は、見かけ上は本物のＡＥＤと同様に機能するように形成されている。ただし、ダミー人形への電極パッド５１，５２の装着後、心電図の解析を行う代わりに、電極パッド５１，５２に微弱な直流電力を給電し、そのときの電極パッド５１，５２間の通電状態を検出することで、両電極パッド５１，５２の装着位置や装着状態が適正であるか否かの評価を行うように構成されている。このため、ダミー人形６０の各電極パッド５１，５２の装着予定位置（右胸上部、左胸下部）６１，６２には、ダミー人形６０の外表面に剥き出された状態で金属製の検出用電極６３，６４がそれぞれ設置されており、これらの検出用電極６３，６４を通じて電極パッド５１，５２間の通電がなされるようになっている。

しかしながら、そうした従来におけるＡＥＤ訓練装置では、以下に述べるように、十分な訓練効果が得られないという問題があった。すなわち、上記のような従来のＡＥＤ訓練装置では、ダミー人形６０の外表面に検出用電極６３，６４が剥き出しの状態で取り付けられていることから、ダミー人形６０の外見から、電極パッド５１，５２の適正な装着位置が容易に確認できてしまう。これでは、訓練では適正な処置を行えたとしても、検出用電極６３，６４のような装着予定位置を示す明確な構造物の無い本物の人体においても、電極パッド５１，５２の適正な装着が可能かどうかは疑問である。このように従来のＡＥＤ訓練装置では、実際のＡＥＤの使用状況に十分即した訓練が行えていないのが実状であり、未だ改善の余地がある。

本発明は、こうした現状に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、実際の救命処置での状況により即した効果的な訓練を行うことのできる自動体外式除細動器の訓練装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明では、絶縁性材料からなる人工皮膚にて外表面の被覆されたダミー人形と、そのダミー人形に装着される電極パッドと、その電極パッドへの給電を行う給電手段と、を備える自動体外式除細動器の訓練装置において、前記電極パッドの装着予定位置における前記人工皮膚の下に埋設されて、同電極パッドと導通可能な検出用電極と、前記給電手段による給電に際しての前記電極パッドとその検出用電極との通電状態を検出する検出手段と、を備えるようにしている。

上記構成では、ダミー人形の電極パッドの正しい装着位置（装着予定位置）の人工皮膚下に、同電極パッドと導通可能な検出用電極を埋設するようにしている。そのため、電極パッドが正しい位置に適切な状態で装着されると、電極パッドと検出用電極とが導通可能となり、給電手段による電極パッドへの給電に応じて電極パッドと検出用電極との間に電流が通るようになる。そのため、検出手段により検出される、このときの電極パッド・検出用電極間の通電状態から、電極パッドが適切に装着されているか否かを評価することが可能となる。

ここで上記訓練装置では、検出用電極がダミー人形の人工皮膚下に埋め込まれて設置されていることから、ダミー人形の外表面には、電極パッドを貼る位置（装着予定位置）が一瞥で解ってしまうような目印が存在しないようになる。なお検出手段は、訓練用の自動体外式除細動器の本体、或いはダミー人形に内蔵したり、これらとは別体で設けるようにしたりすることができる。

ところでダミー人形の外表面の弾性や手触りを本物の人体に似せるには、絶縁性材料からなる人工皮膚を十分に厚くする必要がある。そのため、本物のＡＥＤで用いられるようなインパルス電圧を電極パッドに印加しても、かなりの高圧としなければ、電極パッドと検出用電極との間の通電が人工皮膚によって遮断されてしまうようになる。その点、請求項２に記載のように、給電手段が電極パッドに給電する電力を交流とすれば、絶縁性の人工皮膚が介在されていても、電極パッドと検出用電極との間に電流を通すことができる。

こうした場合の電極パッド・検出用電極間の通電状態の検出は、例えば請求項３に記載のように、検出部のインピーダンス変化に基づいて行うことができる。そしてそのときの検出部としては、請求項４に記載のような多数のカーボン・マイクロ・コイルを含有するＣＭＣコンポジット材を採用することができる。カーボン・マイクロ・コイル（ＣＭＣ）は、マイクロメータ・オーダの微小なコイルばね形状の炭素繊維であり、これを多数含有するＣＭＣコンポジット材の内部には、複雑なＬＣＲ回路網が形成されることになる。こうしたＣＭＣを含有するコンポジット材は、周囲の磁界・電界の微少な変化に対して敏感に反応して自己及び相互の誘電起電力や分極を発生し、検出部全体に顕著なインピーダンスの変化を生じさせる。そのため、こうしたＣＭＣコンポジット材を検出部として利用すれば、電極パッド・検出用電極間の通電状態の検出を、ひいては電極パッドの装着状態の検出を好適に行うことができるようになる。

本発明の自動体外式除細動器の訓練装置によれば、電極パッドの装着予定位置が解ってしまうような構造物がダミー人形の外表面に存在しないため、実際の救命処置での状況により即した効果的な訓練を行うことができるようになる。

以下、本発明の自動体外式除細動器の訓練装置を具体化した一実施形態について、図１及び図２に基づいて説明する。
本実施形態のＡＥＤ訓練装置は、図３に示した従来のＡＥＤ訓練装置と同様に、本物のＡＥＤを模した訓練用ＡＥＤと、人体を模したダミー人形とによって構成されている。また同様に、ダミー人形の電極パッドの装着予定位置に検出用電極を設け、電極パッドとその検出用電極との通電状態の検出を通じて、電極パッド装着の適正の可否が評価されるようになっている。ただし本実施形態では、そうした検出用電極をダミー人形の人工皮膚下に埋設することで、ダミー人形の外表面に、電極パッドの装着予定位置を示す構造物が何ら存在しようにようにしている。

図１（ａ）に、こうした本実施形態のＡＥＤ訓練装置の電気的構成を示す。同図（ａ）に示すように、訓練用ＡＥＤ１０は、コンピュータ１１を内蔵し、そのコンピュータ１１の制御に基づき動作される。また訓練用ＡＥＤ１０には、自身の動作に必要な電力を供給する直流電源１２が内蔵されている。この直流電源１２の給電電力は、直流のまま、訓練用ＡＥＤ１０の各種電気部品に供給される他、直交変換器１３を介して交流変換されるようにもなっている。この直交変換器１３によって交流に変換された電力は、訓練用ＡＥＤ１０に取り付けられた２つの電極パッド１４，１５に給電される。

なお、こうした直交変換器１３による電極パッド１４，１５への給電は、コンピュータ１１により制御されている。コンピュータ１１は、訓練中に逐次必要な音声案内をスピーカ１６を通じて出力する制御も行っている。またコンピュータ１１には、本物のＡＥＤの放電スイッチを模した模擬放電スイッチ（ＳＷ）１７及びインピーダンス・アナライザ１８が接続されてもいる。なお模擬放電スイッチ１７には、ＬＥＤや電球などが内蔵されており、その点滅を通じて訓練者に操作を指示することができるようになっている。一方、インピーダンス・アナライザ１８には、ダミー人形２０に設けられた検出用電極２１，２２が接続されている。そしてインピーダンス・アナライザ１８は、それら検出用電極２１，２２のインピーダンス変化を解析してその結果をコンピュータ１１に出力する。

なお、こうした訓練用ＡＥＤ１０は、訓練の対象となる実機の外観やその表面的な動作を模倣するように構成されている。例えばディスプレイを内蔵し、その画面表示を通じて処置の指示や状況の報告をＡＥＤを想定した訓練用ＡＥＤは、ディスプレイを内蔵し、訓練における救命処置の進展に応じて実機と同様の画面表示を行うように構成されることになる。

次に図１（ｂ）を併せ参照して、ダミー人形２０に設置された両検出用電極２１，２２の構造について説明する。なお、２つの検出用電極２１，２２は基本的に同様の構成とされており、以下の説明では、電極パッド１４の装着予定位置に設置された検出用電極２１の構成要素をその符号の末尾に「Ａ」を付して示し、電極パッド１５の装着予定位置に設置されたもう一つの検出用電極２２の構成要素をその符号の末尾に「Ｂ」を付して示すこととする。

上述したように本実施形態のＡＥＤ訓練装置では、検出用電極２１，２２は、電極パッド１４，１５の装着予定位置（ダミー人形２０の右胸上部、及び左胸下部）における人工皮膚２３の下にそれぞれ埋設されている。なおこの検出用電極２１，２２は単に、電極パッド１４，１５と導通されるダミー人形２０側の電極として機能するだけではなく、電極パッド１４，１５との間の通電状態の検出に係る検出部としての機能も兼ねるように構成されている。

具体的には、検出用電極２１（２２）は、電極パッド１４（１５）の装着予定位置における人工皮膚２３のダミー人形２０内側の面に密接した状態で配設された検出部２４Ａ（２４Ｂ）をそれぞれ備えて構成されている。この検出部２４Ａ，２４Ｂは、マイクロメータ・オーダのコイルばね形状の炭素繊維であるカーボン・マイクロ・コイル（ＣＭＣ）と樹脂材料や半導体材料等との複合材であるＣＭＣコンポジット材により形成されている。なお本実施形態では、ポリシリコンをベースとしたＣＭＣ／ポリシリコン・コンポジット材を検出部２４Ａ，２４Ｂの材料として採用している。このように構成されたコンポジット材は、電極パッド１４，１５が近づいた場合の磁界・電界の微少な変化に対して敏感に反応して自己及び相互の誘電起電力や分極が発生することで、検出部２４Ａ，２４Ｂ全体に顕著なインピーダンスの変化を生じさせると考えられる。したがって単なる電極パッド１４，１５の装着の有無の判別のみならず、電極パッド１４，１５の検出用電極２１，２２に対する装着位置や、電極パッド１４，１５と人工皮膚２３との密着状態といった装着状態の適正さについても確認することができるようになる。

また両検出用電極２１（２２）には、こうした検出部２４Ａ（２４Ｂ）を挟んで対向するように設けられた２つの金属製の電極、すなわち第１電極２５Ａ（２５Ｂ）と第２電極２６Ａ（２６Ｂ）とがそれぞれ設けられている。このうち、両検出用電極２１，２２の第１電極２５Ａ，２５Ｂ同士は互いに電気的に接続されている。また両検出用電極２１，２２の第２電極２６Ａ，２６Ｂは、インピーダンス・アナライザ１８にそれぞれ電気的に接続されている。すなわち、インピーダンス・アナライザ１８には、両検出用電極２１，２２の検出部２４Ａ，２４Ｂが直列に電気接続されている。なお本実施形態のＡＥＤ訓練装置では、これら第１電極２５Ａ，２５Ｂ及び第２電極２６Ａ，２６Ｂは銅板にて形成されている。

続いて、以上のように構成された本実施形態のＡＥＤ訓練装置における電極パッド１４，１５間の通電状態の検出態様について説明する。
実際の電気的除細動では、電極パッド間に印加される電圧として、図２（ａ）に波形Ａとして示されるようなインパルス波や同図（ａ）に波形Ｂとして示されるような往復インパルス波の電圧が用いられている。しかしながら、本実施形態の訓練装置のダミー人形には、ある程度の導電性を有する本物の人体とは違い、厚さ１ｃｍ程度の絶縁性樹脂材料（シリコンラバー等）からなる人工皮膚が被覆されており、そうした（往復）インパルス波の電圧を電極パッドに印加しても、電極パッドと検出用電極との間に電流は通らないことになる。

そのため、本実施形態のＡＥＤ訓練装置では、通電状態の検出用に電極パッド１４，１５に、その電圧波形を同図（ａ）に波形Ｃとして示すような交流電力を給電することとする。このように交流電力を用いれば、絶縁材である人工皮膚２３を間に挟んでも、電極パッド１４，１５から検出用電極２１，２２への継続的な通電状態を確保することができる。なお同図（ｂ）に示される電圧波形は、同図（ａ）の波形Ｃを拡大して示したものである。ちなみに通電状態の検出用途であれば、実際の電気的除細動のような高電圧は不要であるため、たとえ誤って訓練者が感電しても問題が無いように、訓練用ＡＥＤの電極パッド１４，１５に給電される交流電力の電圧は十分低く設定されている。

一方、含有する個々のＣＭＣによる複雑なＬＣＲ回路網が形成されたＣＭＣ／ポリシリコン・コンポジット材からなる検出部２４Ａ，２４Ｂでは、電極パッド１４，１５と検出用電極２１，２２との通電に伴う周囲磁界の変化に応じて、その内部のインピーダンスに変化が生じる。したがって各検出部２４Ａ，２４Ｂのインピーダンス変化を観測すれば、電極パッド１４，１５間の通電状態を確認することができる。なお、個々のＣＭＣは微小であるため、周囲の磁界変化が比較的微弱であっても鋭敏に反応して、検出部２４Ａ，２４Ｂの全体に顕著なインピーダンス変化を生じさせることができる。そのため、電極パッド１４，１５に給電される交流電力の電圧をあまり高くせずとも、好適に通電状態の検出を行うことが可能である。

ここで電極パッド１４，１５の一方または双方の装着位置が不適切であったり、或いは装着が不完全であったりすると、電極パッド１４，１５間を通る電流が大きく減少したり、或いは電極パッド１４，１５間に電流は一切通らなくなる。そのため、電極パッド１４，１５に交流電力を給電し、そのときの検出部２４Ａ，２４Ｂのインピーダンス変化を見れば、電極パッド１４，１５の装着の適正の可否を判断することができるようになる。

なお、以上の如く構成された本実施形態のＡＥＤ訓練装置では、上記直流電源１２及び直交変換器１３によって上記給電手段が構成されている。また検出用電極２１，２２の検出部２４Ａ，２４Ｂとインピーダンス・アナライザ１８とによって上記検出手段が構成されている。

続いて、本実施形態のＡＥＤ訓練装置の訓練時の動作について説明する。
まず、訓練用ＡＥＤ１０の電源を入れると、コンピュータ１１はスピーカ１６を通じて、救急隊への連絡や患者（ダミー人形２０）の気道の確保など、電気的除細動に前もって実施すべき処置を指示する音声案内を出力する。

その後、コンピュータ１１はスピーカ１６を通じて電極パッド１４，１５の装着を指示する音声案内を出力し、直交変換器１３を通じて電極パッド１４，１５への交流電力の給電を開始する。またこれとともにコンピュータ１１は、ダミー人形２０の各検出用電極２１，２２のインピーダンス変化の計測を開始し、コンピュータ１１は、十分なインピーダンス変化が計測されるまでその状態を維持する。したがって、両電極パッド１４，１５が適切に装着されて、両検出用電極２１，２２に十分なインピーダンス変化が確認されるようになるまで、訓練は次のステップに進まないようになる。

さて十分なインピーダンス変化が確認され、両電極パッド１４，１５が適切に装着されたと判断されると、コンピュータ１１はスピーカ１６を通じて、心電図の自動解析の実施、及び電気ショックのための充電の実施をそれぞれ報告する音声案内をそれぞれ適切な時間をおいて順次出力する。そして充電実施の報告から、本物のＡＥＤで充電に要する時間が経過すると、コンピュータ１１は、放電スイッチの操作を指示する音声案内を出力するととともに、訓練用ＡＥＤ１０に設けられた模擬放電スイッチ１７を点滅させる。なおこのときの音声案内による報告は、本物のＡＥＤの動作を表面的に模しただけのもので、訓練用ＡＥＤ１０では実際に上記心電図の解析や充電が行われることはない。

上記指示に従って訓練者が模擬放電スイッチ１７を操作すると、コンピュータ１１はスピーカ１６を通じて、電気ショックの実施を報告する音声案内、及び効果確認のための再度の心電図の自動解析の実施を報告する音声案内を出力する。訓練用ＡＥＤ１０では、このときの電気ショックや心電図の解析についても実際に行う訳ではなく、単に本物のＡＥＤの動作を表面的に模した音声案内を行うのみである。その後、患者の心拍が正常に復帰したことを報告する音声案内が行われて、訓練は終了することになる。

以上説明した本実施形態によれば、次の効果を奏することができる。
（１）ダミー人形２０の人工皮膚２３の下に検出用電極２１，２２を埋設しているため、電極パッド１４，１５の装着予定位置を示す構造物がダミー人形２０の外表面に存在しないようになる。そのため、実際の救命処置での状況により即した効果的な訓練を行うことができる。

（２）電極パッド１４，１５に交流電力を給電するようにしているため、絶縁性材料の人工皮膚２３の介在に拘わらず、電極パッド１４，１５から検出用電極２１，２２への通電を確立することができる。

（３）検出用電極２１，２２の検出部２４Ａ，２４Ｂとして、ＣＭＣコンポジット材を用いるとともに、そのインピーダンス変化を通じて通電状態を検出するようにしているため、電極パッド１４，１５に給電される交流電力の電圧を低く抑えながらも、通電状態を好適に検出することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、インピーダンス・アナライザ１８を訓練用ＡＥＤ１０に内蔵するようにしていたが、これをダミー人形２０に内蔵したり、或いは訓練用ＡＥＤ１０及びダミー人形２０とは別体に設けるようにしたりしても良い。

・検出用電極２１，２２の検出部２４Ａ，２４Ｂを構成するＣＭＣコンポジット材のベース材料として、例えば樹脂材料や他の半導体材料等のポリシリコン以外の材料を採用するようにしても良い。ただし、内部に含有するＣＭＣによるＬＣＲ回路網を有効に機能させるには、ＣＭＣを構成する炭素よりも導電性の低い材料を採用することが望ましい。

・上記実施形態では、検出部２４Ａ，２４ＢをＣＭＣコンポジット材にて形成していたが、交流電力を給電された電極パッド１４，１５を検出用電極２１，２２に近づけたときに、内部のインピーダンスが変化するものであれば、それを検出部として採用してもインピーダンス変化に基づく通電状態の検出が可能である。その場合にも、電極パッド１４，１５に給電される交流電力が、訓練者が感電しても問題が生じない程度に低い電圧であっても、鋭敏に反応して顕著なインピーダンスの変化を示すものを採用することが望ましい。

・ダミー人形２０として、電極パッド１４，１５の装着予定位置を含む人体の一部のみを模したものを用いるようにしても良い。

本発明の一実施形態に係るＡＥＤ訓練装置ついて（ａ）はその電気的構成を示すブロック図、（ｂ）は検出用電極及びその周辺の断面構造を示す断面図。 （ａ）は本物のＡＥＤ及び同実施形態のＡＥＤ訓練装置の電極パッドの印加電圧の波形図、（ｂ）は同図（ａ）の波形Ｃの拡大図。 従来のＡＥＤ訓練装置についてその全体構成を示す模式図。

符号の説明

１０…訓練用ＡＥＤ、１１…コンピュータ、１２…直流電源（給電手段）、１３…直交変換器（給電手段）、１４，１５…電極パッド、１６…スピーカ、１７…模擬放電スイッチ、１８…インピーダンス・アナライザ（検出手段）、２０…ダミー人形、２１、２２…検出用電極、２３…人工皮膚、２４Ａ，２４Ｂ…検出部（検出手段）、２５Ａ，２５Ｂ…第１電極、２６Ａ，２６Ｂ…第２電極。

Claims (4)

1. 絶縁性材料からなる人工皮膚にて外表面の被覆されたダミー人形と、そのダミー人形に装着される電極パッドと、その電極パッドへの給電を行う給電手段と、を備える自動体外式除細動器の訓練装置において、
   前記電極パッドの装着予定位置における前記人工皮膚の下に埋設されて、同電極パッドと導通可能な検出用電極と、
   前記給電手段による給電に際しての前記電極パッドとその検出用電極との通電状態を検出する検出手段と、
   を備えることを特徴とする自動体外式除細動器の訓練装置。
2. 前記給電手段は、前記電極パッドに交流電力を給電するように構成されてなる
   請求項１に記載の自動体外式除細動器の訓練装置。
3. 前記検出手段は、検出部のインピーダンス変化に基づき前記通電状態の検出を行う
   請求項２に記載の自動体外式除細動器の訓練装置。
4. 前記検出部は、多数のカーボン・マイクロ・コイルを含有するＣＭＣコンポジット材により形成されてなる
   請求項３に記載の自動体外式除細動器の訓練装置。

Images