JP2013000422A - 一酸化炭素投与システム - Google Patents

Abstract

【課題】患者周囲の環境の安全を確保して、患者に一酸化炭素を投与して疾患を治療すること。
【解決手段】混合部４１は、酸素供給部２０から供給される酸素と一酸化炭素供給部３０から供給される一酸化炭素とを混合して、患者に投与する混合気として出力する。流量調整・遮断部４２は、混合部４１に供給される一酸化炭素の流量の調整及び流量の遮断を行う。環境一酸化炭素濃度センサ８０は、患者の周囲環境内に配置されており、周囲環境内の一酸化炭素濃度を検出する。コントローラ６２は、環境一酸化炭素濃度センサ８０によって検出される環境一酸化炭素濃度に基づいて、アラーム６４を介して警報するとともに流量調整・遮断部４２を制御して患者に投与する一酸化炭素を遮断する。
【選択図】図１

Description

本発明は、患者に一酸化炭素を投与する一酸化炭素投与システムに関する。

高濃度で有毒となる一酸化炭素を患者に投与して治療する方法が知られている。

一酸化炭素は、患者に吸入されると、血液中でCO-Hbを形成し、ヘモグロビンによる組織への酸素運搬を妨げる。又、生成されたCO-Hbは、残りの酸素ヘモグロビンの解離を障害して、組織への酸素供給をより一層妨げる。更に、高濃度の一酸化炭素は、ヘモグロビンより親和性の小さいミオグロビンと結合して、心筋の機能を抑制し、血圧低下、虚血を起こして、低酸素状態をより悪化させる。

よって、一酸化炭素を患者に吸引させる場合には、上記の予測される低酸素状態、つまり、一酸化炭素中毒に対して十分配慮して行う必要がある。

例えば、特許文献１では、鼻カニューラ（以下、「カニューラ」という）を介して患者に一酸化炭素を含む気体製剤を投与して、患者の肺高血圧や呼吸困難感を伴う疾患を治療する。

この特許文献１では、患者に、許容濃度範囲内に設定された一酸化炭素を投与するとともに、患者の動脈血もしくは静脈血Hb-CO濃度をモニターすることにより一酸化炭素が異常濃度になることを防止して患者の安全性を担保している。

特開２０１０−２６５２０５号公報

しかしながら、従来の患者への一酸化炭素の投与方法では、患者に投与される一酸化炭素が異常濃度になることを監視しているのみである。このため、鼻カニューレ等と患者との接続する部分や、気体製剤を投与する経路から一酸化炭素の漏れが生じている場合、患者周囲の環境にいる人々の体内に、高濃度の一酸化炭素が取り込まれる虞がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、患者周囲の環境の安全を確保して、患者に一酸化炭素を投与する一酸化炭素投与システムを提供することを目的とする。

本発明の一酸化炭素投与システムの一つの態様は、
患者の疾患を治療する際に、一酸化炭素を患者に投与する一酸化炭素投与システムであって、
前記一酸化炭素を供給する一酸化炭素供給部と、
酸素供給部から供給される酸素と前記一酸化炭素供給部から供給される前記一酸化炭素とを混合して、前記患者に投与する混合気として出力する混合部と、
前記混合部に供給される一酸化炭素の流量の調整及び前記流量の遮断を行う流量調整・遮断部と、
前記患者の周囲環境内に配置され、前記周囲環境内の一酸化炭素濃度を検出する環境一酸化炭素濃度センサと、
検出される前記環境一酸化炭素濃度に基づいて、警報部を介して警報するとともに前記流量調整・遮断部を制御して前記患者に投与する前記一酸化炭素を調整又は遮断する制御部とを有する構成を採る。

本発明によれば、患者周囲の環境の安全を確保して、患者に一酸化炭素を投与する。

本発明の実施の形態に係る一酸化炭素投与システムの概要を示す図 同一酸化炭素投与システムの一酸化炭素濃度センサによる検出値を示す図 同一酸化炭素投与システムの患者センサによる検出値を示す図 同一酸化炭素投与システムの環境一酸化炭素濃度センサによる検出値を示す図 同一酸化炭素投与システムにおけるケース１の制御の説明に供するフローチャート 同一酸化炭素投与システムにおける一酸化炭素濃度の判定の説明に供する図 同一酸化炭素投与システムにおけるケース３の制御の説明に供するフローチャート

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

まず、本実施の形態に係る一酸化炭素投与システムの構成について説明する。

＜一酸化炭素投与システムの構成＞
図１は、本発明の一実施の形態に係る一酸化炭素投与システム１０の構成を示す図である。

患者に一酸化窒素を含む気体を吸入することにより肺高血圧緊急症を治療する従来の気体吸入療法では発ガン性が疑われる一酸化窒素を含んだ気体を使用していたが、本実施の形態の一酸化炭素投与システム１０では、一酸化窒素に替えて、発ガン性の可能性を排除できる一酸化炭素を含んだ気体を使用する。

一酸化炭素投与システム１０は、酸素を出力する酸素供給部２０と、一酸化炭素を出力する一酸化炭素供給部３０と、一酸化炭素濃度センサ４３を含むとともに、患者に投与する一酸化炭素を含む混合気を患者側に出力する一酸化炭素投与ユニット（以下、「投与ユニット」という）４０と、患者接続部５０と、投与ユニット４０の動作を制御する制御ユニット６０と、患者センサ（生体情報取得センサ）７０と、環境一酸化炭素濃度センサ８０とを備える。

酸素供給部２０は、混合部４１に酸素を供給するものであり、ここでは、酸素発生源として酸素濃縮器を用いている。なお、酸素供給部２０は、酸素ボンベなどを用いても良い。酸素供給部２０は、酸素流量及び酸素濃度を検出する酸素センサ２２を有し、混合部４１に供給する酸素の情報、例えば、酸素流量、酸素濃度のパラメータを、酸素濃縮器ＩＦ信号としてコントローラ６２に出力する。

一酸化炭素供給部３０は、混合部４１に一酸化炭素を供給するものである。一酸化炭素供給部３０は、例えば、一酸化炭素、または一酸化炭素混合のガスボンベ等を適用しても良い。一酸化炭素供給部３０は、一酸化炭素が混合された混合ガス（便宜上、「一酸化炭素ガス」という）を混合部４１に供給する。なお、一酸化炭素を含む混合ガスとしては、例えば、酸素、窒素、二酸化炭素等を混合したガス等としてもよい。一酸化炭素供給部３０が出力する一酸化炭素ガス中の一酸化炭素の濃度は、例えば、500ppmとする。

投与ユニット４０は、酸素供給部２０からの酸素と、一酸化炭素供給部３０からの一酸化炭素を含む一酸化炭素ガスとを混合して、一酸化炭素濃度を調節して患者接続部５０に混合気として出力する。

投与ユニット４０は、混合部４１と、流量調整・遮断部４２とを有し、更に、一酸化炭素濃度センサ４３と、酸素濃度センサ４４と、流量センサ４５とを備える。

混合部４１は、二つの気体を混合して患者側に出力する。ここでは、混合部４１は、酸素供給部２０からの酸素と、一酸化炭素供給部３０からの一酸化炭素ガス（一酸化炭素を含む混合ガス）と、を混合する。

流量調整・遮断部４２は、コントローラ６２の指示により、一酸化炭素供給部３０からの一酸化炭素ガスの流量の調整、遮断を行う。流量調整・遮断部４２は、例えば、流量調整・遮断部４２は、患者に投与する混合気の一酸化炭素の濃度を、0〜100ppmの範囲で濃度調整できるように流量調整したり、遮断したりする。なお、患者に投与する混合気中の一酸化炭素濃度は、50〜100ppmとするのが治療として適当とされている。例えば、特許文献１では、患者に投与する混合気の一酸化炭素の濃度は、0〜300ppmの範囲で調整できるようにしており、患者に投与する一酸化炭素の濃度は40〜100ppmとしている。また、流量調整・遮断部４２は、コントローラ６２からの指示により一酸化炭素の投与時間（例えば１２時間）後に、一酸化炭素を遮断する。

一酸化炭素濃度センサ４３は、患者に投与する混合気中の一酸化炭素濃度を検出して、その検出データをコントローラ６２に出力する。コントローラ６２は、一酸化炭素濃度センサ４３からの検出データを、設定された濃度と比較して、流量調整・遮断部４２にフィードバックして、一酸化炭素濃度を調整する。

この一酸化炭素濃度センサ４３は、患者に供給する混合気の呼吸側の一酸化炭素濃度、つまり、患者に投与される直前の一酸化炭素濃度を検出する。

酸素濃度センサ４４は、患者に投与する混合気に含まれる酸素濃度を検出してコントローラ６２に出力する。なお、この酸素濃度センサ４４は、酸素供給部２０の酸素センサ２２で代用可能である。ここでは、酸素濃度センサ４４が、患者に投与される直前の位置に設けられることで、患者に投与される酸素濃度を、より正確に測定して患者の安全を確保している。

流量センサ４５は、患者に投与する混合気の流量を検出してコントローラ６２に出力する。一酸化炭素濃度センサ４３、酸素濃度センサ４４、および流量センサ４５から検出された値から、患者への一酸化炭素および酸素の投与量を求めることができる。なお、一酸化炭素供給部３０からの流量が十分に少ない場合、流量センサ４５は酸素供給部２０の酸素センサ２２で代用可能である。これは、一酸化炭素供給部３０からの流量が非常に少ないことにより、酸素センサ２２から得られる酸素流量が、患者に投与される混合気の流量とほぼ同じであると見なせる為である。

患者接続部５０は、投与ユニット４０から患者に出力される吸気回路の末端に設けられ、マスク、カニューラ等を有する。なお、吸気回路とは、酸素供給部２０、一酸化炭素供給部３０から患者まで混合気を運ぶ経路である。この患者接続部５０は、マスク、カニューラ等を介して投与ユニット４０は患者に接続される。

患者センサ７０（生体情報取得センサ）は、患者の状態（生体情報）を検出し、その検出データをコントローラ６２に出力する。

患者センサ７０は、例えば、非侵襲の動脈血酸素飽和度（ＳＰＯ_２）、一酸化炭素ヘモグロビン濃度（ＳＰＣＯ）等を取得するセンサである。ここでは、患者センサ７０としてＳＰＯ_２を取得する非侵襲のＳＰＯ_２センサを用いており、患者センサ７０は、取得したＳＰＯ_２とＳＰＯ_２の初期計測値からの差を用いて体内の一酸化炭素の濃度を算出できる。

環境一酸化炭素濃度センサ８０は、患者環境内、例えば、患者の居る室（例えば、病室内、施術室、寝室など）内の空気中の一酸化炭素濃度を検出するセンサであり、検出結果は、コントローラ６２に出力される。例えば、環境一酸化炭素濃度センサ８０は、患者の居る部屋の天井に設置され、有線或いは無線でコントローラ６２に接続されている。

コントローラ６２は、一酸化炭素投与システム１０の各構成要素を制御する。

このコントローラ６２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）６２１、ＲＡＭ（Random Access Memory）６２２、ＲＯＭ（Read Only Memory）６２３、ＷＯＲＫＲＡＭ６２４等を備えている。ＣＰＵ６２１は、処理内容に応じたプログラムをＲＯＭ６２３から読み出してＲＡＭ６２２に展開し、展開したプログラムと協働し、ＷＯＲＫＲＡＭ６２４から読み出したデータを用いて、投与ユニット４０の各構成要素（ブロック）の動作を制御する。なお、コントローラ６２は、リアルタイムクロック等を用いたタイマ機能を有する。

具体的に説明すると、コントローラ６２には、酸素供給部２０の酸素センサ２２、一酸化炭素濃度センサ４３、酸素濃度センサ４４、流量センサ４５、患者センサ７０、環境一酸化炭素濃度センサ８０からの検出信号が入力される。なお、これらの検出信号は、患者への一酸化炭素投与を開始した後は、所定タイミングでコントローラ６２に入力される。また、コントローラ６２には、設定パネル等を有する設定部６６において、例えば、患者に処方された一酸化炭素濃度値の設定が行われた場合に、設定された一酸化炭素値が入力される。この設定部６６を介した設定によって、コントローラ６２に対して濃度の設定を行うことができる。また、コントローラ６２は、設定部６６を介して、患者への一酸化炭素の投与時間、非投与時間等の投与スケジュールが入力された場合、入力されたスケジュール情報をＷＯＲＫＲＡＭ６２４に格納して、格納した情報を用いて一酸化炭素の投与時間、非投与時間の管理を行う。

これらの入力に基づいて、コントローラ６２は、流量調整・遮断部４２、アラーム６４を制御する。

コントローラ６２は、流量調整・遮断部４２を介して、一酸化炭素供給部３０からの一酸化炭素ガスの流量を調整し、混合気における一酸化炭素の濃度をコントローラ６２が設定した濃度になるよう調整する。

また、コントローラ６２は、一酸化炭素濃度センサ４３からの検出データ、患者センサ７０からの検出データを単独及び組み合わせて、ＷＯＲＫＲＡＭ６２４のテーブルに格納された、投与する一酸化炭素濃度として予め設定された濃度から導き出される閾値と比較し、その結果を流量調整・遮断部４２にフィードバックして制御する。このフィードバック制御によって、コントローラ６２は、設定した濃度で患者に一酸化酸素が供給されるように一酸化炭素の流量を制御する。また、比較結果に応じて、コントローラ６２は、警報を発生させたり、一酸化炭素の投与を遮断したりする。

ここで、コントローラ６２によって患者に一酸化炭素を投与する際において、流量調整・遮断部４２、アラーム６４を制御する際のパラメータとなる各センサによって検出される検出データについて説明する。

図２は、コントローラ６２に入力される一酸化炭素濃度センサ４３により検出される値を示す図である。なお、患者に投与される一酸化炭素は、コントローラ６２によって、一定時間ｔ（例えば１２時間）患者に投与した後で、一定時間ｔ〜２ｔ（例えば、１２時間）、患者に投与しないように制御される。これらの一酸化炭素の投与時間及び非投与時間を横軸で示している。

図２に示すように、一酸化炭素の投与中（「一酸化炭素投与時間」中）では、コントローラ６２は、設定部６６で入力された一酸化炭素濃度値（設定値Ｄ）に基づく調整範囲（調整領域）内で、流量調整・遮断部４２を介して、患者に投与される一酸化炭素濃度（線Ｌ１で示す）の調整を行う。設定値Ｄ近傍の値を一酸化炭素濃度センサ４３の不感領域としており、不感領域よりも絶対値が大きい領域を一酸化炭素濃度センサ４３の調整領域として設定している。例えば、コントローラ６２は、一酸化炭素濃度センサ４３に対して、設定値Ｄを50ppmとした場合、50±5ppmを一酸化炭素濃度センサ４３の不感領域として設定するともに、55〜60ppm、40〜45ppmを調整領域として設定する。

この領域以上の領域を、警報が必要なアラーム領域とみなす。なお、一酸化炭素の投与時間の後（ｔ〜２ｔまでの時間）は、一酸化炭素の非投与時間であり、検出される一酸化炭素濃度値は０になっている。

図３は、患者センサ７０により検出される生体情報である値（検出値）を有効曲線で示す図である。なお、横軸は、図２と同様に、一酸化炭素の投与時間及び非投与時間を示している。

図３の有効曲線Ｌ２は、コントローラ６２によって、患者センサ７０の初期計測値（初期値）、投与一酸化炭素濃度、一酸化炭素の投与時間に基づいて推定された患者のＳＰＯ_２値の変化を示す推定値である。この推定値は、一酸化炭素投与中に患者センサ７０により検出されるであろう値である。

図３に示すように、コントローラ６２は、患者センサ（ＳＰＯ_２センサ）７０により検出される値については、警報が必要なアラーム領域を９０％以下として閾値Ｄ２を設定し、算出された有効曲線の±２％を、有効に一酸化炭素が効果している範囲（一酸化炭素有効効果範囲）として設定としている。

図３に示すように、一酸化炭素が好適に患者に投与されているとき（一酸化炭素の投与時間０〜ｔ時間までの間）には、検出されるＳＰＯ_２は減少がみられる。また、一酸化炭素の投与が停止されているとき（一酸化炭素の非投与時間ｔ〜２ｔの間、例えば、１２時間後から２４時間後までの間）には、上昇している。なお、警報が必要なアラーム領域は９０％以下としたが、コントローラ６２によって、有効曲線Ｌ２の推定値から、有効曲線Ｌ２の推定値との関連関数にして設定部６６により設定される構成としても良い。その際、アラーム領域の閾値Ｄは、有効曲線Ｌ２が下がりこれに伴って一酸化炭素有効効果範囲が下がる場合でも、当該一酸化炭素有効効果範囲の下限値Ｌ２２の底となるように設定される。例えば、検出されるＳＰＯ_２が一酸化炭素初期投与の初期段階では９５％、有効曲線に従って９４％、９３％と下がっていく場合でも、９０％を底の限界ライン（絶対的な警報値）として、９０％を維持し、有効曲線がそれ以上に下がる場合でも、アラーム領域の閾値Ｄ２を下げないようにする。

図４は、環境一酸化炭素濃度センサ８０により検出される値を有効曲線で示す図である。なお、横軸は、図２と同様に、一酸化炭素の投与時間及び非投与時間を示している。

また、図４に示す有効曲線Ｌ３は、コントローラ６２によって、環境一酸化炭素濃度センサ８０の初期計測値（初期値）Ｆ、投与一酸化炭素濃度、一酸化炭素の投与時間、患者の吸気回路における漏れ推定量に基づいて推定された、室内環境下の一酸化炭濃度の変化を示す推定値である。

図４に示すように、コントローラ６２は、環境一酸化炭素濃度センサ８０に対して、閾値Ｄ３を設定して、この閾値Ｄ３以上の領域を、環境下において危険な一酸化炭素の濃度を警報するアラーム領域として設定する。この領域を超える場合に、コントローラ６２は、流量調整・遮断部４２及びアラーム６４を制御して、警報と一酸化炭素の投与の遮断を行う。

例えば、コントローラ６２は、アラーム領域として所定の濃度が所定時間続いた場合に流量調整・遮断部４２及びアラーム６４を介して、警報及び一酸化炭素の遮断を行う。

例えば、閾値Ｄ３を70ppmとし、アラーム領域の設定を濃度70ppm（１時間継続）以上とする。

なお、環境一酸化炭素濃度は、例えば、患者の呼気回路からの漏れによって上昇する。また、アラーム領域は、コントローラ６２より、漏れの予測値からアラーム領域を関連関数にして設定部６６により設定される構成としても良い。

アラーム６４は、コントローラ６２からの指示により動作して、患者、医者や看護師等の患者を監視する人、在宅においては患者の周囲の人や家族に対して一酸化炭素濃度の異常等を報知する。アラーム６４としては、例えば、スピーカや、ＬＥＤ等のランプ等が用いられ、これらスピーカやランプの点灯、点滅などによって、一酸化炭素濃度異常等を警報する。また、アラーム６４は、有線或いは無線によるリモートアラームを含む。

設定部６６は、患者に投与された一酸化炭素濃度値の設定を入力してコントローラ６２に出力する。この設定部６６は、例えば、設定パネルなどを備え、この設定パネルを介して、一酸化炭素濃度値の設定を行い、設定された値をコントローラ６２に出力する。また、設定部６６では、患者への一酸化炭素の投与時間、非投与時間等のスケジュールが入力できる。スケジュール情報と投与する一酸化炭素の濃度、アラームの閾値を関数にして設定できる。これらの設定は、コントローラ６２に入力される。

なお、一酸化炭素投与システム１０における各構成要素の組み合わせとしては、投与ユニット４０、制御ユニット６０を一体にして、酸素供給部２０に取り付ける構成としてもよい。この場合、酸素供給部２０は酸素濃縮器であることが望ましい。また、一酸化炭素供給部３０を投与ユニット４０或いは制御ユニット６０に一体的に設けてもよい。また、アラーム６４等は別体としてコントローラ６２に無線或いは有線で接続する構成として患者と離れた場所で警報するようにしてもよい。

このように構成される一酸化炭素投与システム１０の制御は、以下の３つのケースで制御される。

＜ケース１＞
ケース１における一酸化炭素投与システム１０の制御では、コントローラ６２は、患者への一酸化炭素の投与中において、患者の吸気側に配置される一酸化炭素濃度センサ４３を用いて、実際に患者に投与される一酸化炭素濃度を監視する。このケース１での制御は、一酸化炭素投与システム１０において、環境一酸化炭素濃度センサ８０を使用しない。

コントローラ６２は、一酸化炭素濃度センサ４３及び患者センサ７０のうち少なくとも一酸化炭素濃度センサ４３を用いて、流量調整・遮断部４２を制御することにより、患者に投与される混合気の一酸化炭素ガスの流量を調整するとともに、この一酸化炭素濃度を監視する。そして、監視する一酸化炭素濃度に基づいて、流量調整・遮断部４２を制御して一酸化炭素の流量を調整することによって、患者に投与する一酸化炭素の濃度を調整したり、患者に投与される一酸化炭素を遮断したり、アラーム６４を用いて、患者や医療従事者に警報を報知したりする。

このケース１の制御について具体的に説明する。

図５は、ケース１における一酸化炭素投与システム１０の動作を示すフローチャートである。

ステップＳ１０では、設定部６６に、投与一酸化炭素の濃度設定値と、一酸化炭素投与スケジュール（投与時間）とが入力されると、設定部６６からの設定情報をコントローラ６２は、ＷＯＲＫＲＡＭ６２４のテーブルに格納して、ステップＳ１１に移行する。

ステップＳ１１では、コントローラ６２は、患者センサ７０を介して患者の生体情報の初期計測値、ここではＳＰＯ_２の初期計測値を計測して、ＷＯＲＫＲＡＭ６２４の初期計測値テーブルに格納して一酸化炭素投与中におけるＳＰＯ_２の有効投与曲線を発生させる。

ＳＰＯ_２の有効投与曲線は、実際に測定した生体情報（ＳＰＯ_２）を、初期計測値テーブルの各初期計測値と比較して、対応するテーブルの初期計測値に対応付けられた有効投与曲線を読み出すことにより発生させることができる。また、ＳＰＯ_２の有効投与曲線は、患者固有の情報（性別、身長体重等）およびあらかじめ定められた計算式や補正値等と、患者センサ７０で計測した生体情報の初期計測値を用いることにより発生させることができる。コントローラ６２はこの有効投与曲線に従ってＳＰＯ_２の値を監視し、一酸化炭素の投与を開始して、ステップＳ１２に移行する。

ステップＳ１２では、コントローラ６２は、一酸化炭素濃度センサ４３により検出される一酸化炭素濃度の値と、調整領域の上限値とを比較して許容範囲にあるか否か判定する。具体的には、ステップＳ１２では、コントローラ６２は、一酸化炭素濃度センサ４３により検出される一酸化炭素濃度の値が、一酸化炭素濃度センサ４３での調整領域の上限値（例えば設定値50ppmで、調整領域50+10ppm）以上か否かを判定する。

ステップＳ１２において、検出した一酸化炭素濃度値が、図２に示す調整領域の上限値を超えれば、ステップＳ１３に移行し、不感領域の上限以下であれば、ステップＳ１４に移行し、上側の調整領域内であれば、つまり、調整領域の上限値以下で、且つ、不感領域の上側の調整領域より大きい値であれば、ステップＳ１５に移行する。

ステップＳ１３では、コントローラ６２は、流量調整・遮断部４２を介して一酸化炭素投与を遮断しつつ、アラーム６４を介してアラームを発生（警報）して患者の周囲の人や患者等に報知して、ステップＳ１７に移行する。ステップＳ１７では、コントローラ６２は、患者に酸素のみ投与する。

ステップＳ１４では、コントローラ６２は、一酸化炭素濃度センサ４３により検出される一酸化炭素濃度の値と、調整領域の下限値と比較して許容範囲にあるか否かを判定する。具体的には、ステップＳ１４では、コントローラ６２は、一酸化炭素濃度センサ４３により検出される一酸化炭素濃度の値が、調整領域下限値（例えば、設定値D=50ppmで、調整領域50−10ppm）以下か否かを判定する。

ステップＳ１４において、検出した一酸化炭素濃度値が、図２に示す不感領域の下側の調整領域内であればステップＳ１５に移行し、調整領域の下限値以下、又は、不感領域内であれば、ステップＳ１６に移行する。これら、ステップＳ１２とステップＳ１４の処理と、一酸化炭素濃度センサ４３による検出値との関係を図６に示す。コントローラ６２は、図６に示すように、ステップＳ１２及びステップＳ１４の処理において、一酸化炭素濃度センサ４３により検出される一酸化炭素濃度の値を監視する。そして、この値が、一酸化炭素濃度センサ４３における調整領域及び不感領域を用いて許容範囲にあるか、つまり異常濃度値であるか、初期設定流量調整を再調整するか、または、初期設定流量調整のまま続行するかを判定している。

ステップＳ１５では、コントローラ６２は、一酸化炭素濃度センサ４３の検出データに基づいて流量調整・遮断部４２を制御して設定値に近づくよう（不感領域内に収まるよう）、一酸化炭素ガスの流量を再調整し、患者に投与される混合気中の一酸化炭素濃度を調整する。

ステップＳ１６では、コントローラ６２は、患者センサ７０により取得する生体情報（ここではＳＰＯ_２）が患者センサ７０の有効曲線範囲（一酸化炭素有効効果範囲）の上限値以上かを判定する。ステップＳ１６において、取得した生体情報が有効曲線範囲の上限値未満であれば、ステップＳ１８に移行し、有効曲線範囲の上限値以上であれば、ステップＳ１９に移行する。このステップＳ１９への移行は、コントローラ６２によって患者の体内に一酸化炭素が入っていないと判断している。

ステップＳ１８では、コントローラ６２は、患者センサ７０により取得する生体情報（ここではＳＰＯ_２）が患者センサ７０の有効曲線範囲値の下限値以下かを判定する。

ステップＳ１８において取得した生体情報が、有効曲線範囲値の下限値より大きければ、ステップＳ２１に移行し、有効曲線範囲値以下であれば、ステップＳ２２に移行する。このステップＳ２２への移行は、コントローラ６２は、患者の体内に一酸化炭素が入りすぎている状態（投与されている一酸化炭素の濃度が異常濃度である状態）であると判断している。

これらステップＳ１６とステップＳ１８では、具体的にコントローラ６２は、ＳＰＯ_２の値が有効に下がり（有効曲線範囲値内の数値を維持）、且つ、アラーム領域を超えないように監視する。

ステップＳ１９では、コントローラ６２は、一酸化炭素濃度センサ４３による一酸化炭素濃度が、一酸化炭素濃度センサ４３の設定領域内か否かを判定し、設定領域内であればステップＳ１５に移行し、範囲外（異常濃度）であれば、ステップＳ２０に移行する。

ステップＳ２０では、コントローラ６２は、流量調整・遮断部４２を制御して一酸化炭素を遮断するとともに、アラーム６４を制御して警報して、ステップＳ１７に移行する。ステップＳ２０における警報としては機器故障の旨を報知する。

一方、ステップＳ２１では、コントローラ６２は、スケジューリングした時間、設定時間ｔが経過したか否かを判定し、経過していれば終了し、設定時間ｔが経過していなければ、ステップＳ２３に移行する。

ステップＳ２２では、コントローラ６２は、流量調整・遮断部４２を制御して一酸化炭素を遮断するとともに、アラーム６４を制御して警報してステップＳ１７に移行し、酸素のみの投与を行う。このステップＳ２２における警報としては患者状態の悪化の旨を報知する。

ステップＳ２３では、コントローラ６２は、ＷＯＲＫＲＡＭ６２４に格納されたテーブルのうち、一酸化炭素濃度センサ４３に対して設定された時間情報のテーブルを更新してステップＳ１２に戻る。なお、ステップＳ２３では、コントローラ６２は、患者センサ７０、環境一酸化炭素濃度センサ８０の測定値と、初期計測値テーブルにある値と、現在の投与時間から各センサ７０、８０の有効曲線の内容を更新する。

このケース１の制御によれば、一酸化炭素濃度センサ４３を用いて混合気中の一酸化炭素濃度を測定し、流量調整・遮断部４２を制御して、一酸化炭素ガスの流量を調整することにより患者に投与される混合気中の一酸化炭素の濃度を調整しているため、より安全に、且つ、正確に患者に一酸化炭素を投与できる。

つまり、一酸化炭素濃度センサ４３は患者の吸気時の一酸化濃度を検出するため、一酸化炭素濃度センサ４３が異常濃度を検出した場合に一酸化炭素を遮断することによって、患者が異常濃度の一酸化炭素ガスを吸入する影響を最小限にすることが出来る。

また、一酸化炭素濃度センサ４３による検出値と、患者センサ７０による検出値とを用いることによって、患者への吸気回路における一酸化炭素の漏れが検出可能である。

すなわち、一酸化炭素濃度センサ４３によって所定の一酸化炭素濃度値が検出されているにも関わらず、患者センサ７０により測定される測定データに変化が見られない（ＳＰＯ_２を検出する場合では、ＳＰＯ_２値が有効曲線と異なり、下がらない）場合がある。

この場合、一酸化炭素濃度センサ４３よりも患者側の吸気回路に漏れがあると想定して、コントローラ６２は、アラーム６４を介して警報するとともに、流量調整・遮断部４２を制御して混合部４１への一酸化炭素ガスの投与を遮断する。

これにより、患者に一酸化炭素を、患者の呼吸時に安全且つ好適に投与できるとともに、患者の周囲環境での一酸化炭素の漏れを防止して更に安全に治療を行うことができる。

＜ケース２＞
ケース２における一酸化炭素投与システム１０（図１参照）の制御は、ケース１で使用した各構成要素に加えて、患者の周囲環境に配設された環境一酸化炭素濃度センサ８０を用いて、患者の安全は勿論のこと、患者環境の安全を確保する。

すなわち、ケース２では、コントローラ６２は、一酸化炭素を患者に投与しているときに、ケース１における機能に加えて、環境一酸化炭素濃度センサ８０により患者の周囲の一酸化炭素濃度を測定する機能を有する。また、環境一酸化炭素濃度センサ８０が検出する一酸化炭素濃度の測定データに応じて、コントローラ６２は、流量調整・遮断部４２或いはアラーム６４の制御を行う。

コントローラ６２は、図４で示すように、環境一酸化炭素濃度センサ８０に対して、アラーム領域（警報が必要な領域）を示す閾値Ｄ３を設定する。環境一酸化炭素濃度センサ８０による検出値が閾値Ｄ３を超えるとアラーム領域の値であるとして、コントローラ６２は、アラーム６４を介して環境内における一酸化炭素の異常濃度の検出を警報する。加えて、流量調整・遮断部４２を制御して、患者への一酸化炭素の投与を遮断する。これにより、患者及び周囲環境に居る人々が異常濃度の一酸化炭素ガスを吸入することを最小限にできる。また、一酸化炭素濃度の高い環境下での治療を防止できる。なお、ここでは、コントローラ６２は、環境一酸化炭素センサ８０に対するアラーム領域を示す閾値Ｄ３のみとして設定しているが、段階的に大きくなる値を閾値として設定すれば、閾値に応じた段階的な警報を行うことができる。

これにより、患者の吸気回路において一酸化炭素が漏れている場合でも、環境一酸化炭素濃度センサ８０によって患者環境（患者の居る部屋等）内での一酸化炭素濃度を確実に検出することができる。

このような一酸化炭素投与システム１０におけるケース２の動作を、図５のケース１における一酸化炭素投与システム１０の動作を示すフローチャートを参照して説明する。

ケース２では、ケース１と同様に、まず、設定部６６によって、流量調整・遮断部４２への、患者に投与する一酸化炭素濃度の設定値等を設定（図５のステップＳ１０に相当）する。

次いで、各センサの初期状態の計測処理及び投与開始処理（ステップＳ１１に相当）で、患者センサ７０による初期計測値の読み出し又は計測と、環境一酸化炭素濃度センサ８０の初期計測値の読み出し又は計測とを行い、患者への一酸化炭素投与を開始する。ここでは、コントローラ６２は、患者センサ７０による初期計測値を用いた有効曲線（図３参照）を算出するとともに、環境一酸化炭素濃度センサ８０で用いられる有効曲線を算出する。つまり、コントローラ６２は、一酸化炭素濃度の初期計測値と、投与一酸化炭素濃度と、一酸化炭素投与時間と、投与する一酸化炭素の漏れ推定量とによって、環境一酸化炭素濃度の変化を推定した有効曲線を算出する（図４参照）。コントローラ６２は、環境一酸化炭素濃度センサ８０によって測定する。

そして、ケース２の制御におけるコントローラ６２は、患者に一酸化炭素を投与開始（ステップＳ１１に相当）した後、ケース１の処理におけるステップＳ１２、Ｓ１４、Ｓ１６、Ｓ１８、Ｓ２１、Ｓ２３のうちいずれか２つの連続するステップ間において、環境一酸化炭素濃度センサ８０を介して監視する環境一酸化炭素濃度の判定を行う。なお、この処理以外の処理は、ケース１と同様の処理を順次行うため説明は省略する。

この環境一酸化炭素濃度の判定では、コントローラ６２は、環境一酸化炭素濃度センサ８０を介して検出される環境一酸化炭素濃度が、図４に示すアラーム領域を規定する閾値Ｄ３以上であるか否かを判定する。

環境一酸化炭素濃度の判定において、検出される環境一酸化炭素濃度がＤ３より小さければ、コントローラ６２は、次のステップに移行して、ケース１と同様のステップの処理を順次行う。

一方、環境一酸化炭素濃度の判定において、環境一酸化炭素濃度がＤ３以上であれば、環境一酸化炭素濃度が異常濃度であるとして、コントローラ６２は、アラーム６４及び流量調整・遮断部４２を介して、患者の吸気回路の漏れを警報するとともに一酸化炭素投与の遮断を行う。

なお、この一酸化炭素投与システム１０において、以下のパターンにおいて、吸気回路の途中で一酸化炭素が漏れていると考えられる。
１）流量調整・遮断部４２により設定濃度となるように一酸化炭素の流量が調整され、酸素センサ２２からも酸素流量の情報が出力されている一方で、一酸化炭素濃度センサ４３で一酸化炭素を検出できないパターン
２）一酸化炭素濃度センサ４３が、患者に投与中の一酸化炭素濃度を検出しているが、患者センサ７０により取得される生体情報が変化しないパターン

このように一酸化炭素が患者の周囲環境に排出されるパターンは、上述したように、一酸化炭素濃度センサ４３までの吸気回路での漏れパターンと、一酸化炭素濃度センサ４３から患者側の吸気回路（マスクやカニューラなど）から一酸化炭素が異常に漏れている（通常使用のときよりも多く漏れている）漏れパターンとがあげられる。

これらのパターンにおいて、コントローラ６２が、環境一酸化炭素濃度センサ８０を介して環境下における一酸化炭素濃度の上昇を測定できれば、一酸化炭素の漏れがあることを確実に認識できる。また、コントローラ６２は、一酸化炭素濃度センサ４３及び患者センサ７０による検出値が調整範囲内であり、且つ、流量調整・遮断部４２による一酸化炭素の流量を好適に調整している状態で、環境一酸化炭素濃度センサ８０により一酸化炭素濃度の上昇を検出した場合、他の原因により一酸化炭素が漏洩したり発生したりしていることを想定できる。

このようにケース２の制御により一酸化炭素投与システム１０は、患者の居る室内の環境悪化、その兆候、或いは、機器の故障等を測定でき、治療に適した環境を提供して、一酸化炭素を患者に安全に且つ、好適に投与できる。

なお、コントローラ６２は、一酸化炭素濃度センサ４３からの一酸化炭素濃度と、患者センサ７０からの患者の生体情報とから、患者の環境周囲への一酸化炭素漏れを判定できる。この判定と、環境一酸化炭素濃度の判定とを用いてより正確な患者環境を測定できる。

＜ケース３＞
このケース３における一酸化炭素投与システム１０の制御は、ケース２（ケース１でもよい）と同様の各構成要素を用いる。

ケース３における一酸化炭素投与システム１０は、ケース２で使用した各構成要素による一酸化炭素投与の処理を、設定されるスケジュール情報に基づいて行う。

スケジュール情報は、患者への一酸化炭素の投与時間、非投与時間等の投与スケジュールである。この投与スケジュールは、設定部６６を介してコントローラ６２に入力される。なお、コントローラ６２では、スケジュール情報と、投与する一酸化炭素濃度と、アラームの閾値との関数にすることもできる。

コントローラ６２では、入力されたスケジュール情報をＷＯＲＫＲＡＭ６２４に格納し、このスケジュール情報に基づいて一酸化炭素投与時間、非投与時間の時間管理を行う。つまり、コントローラ６２によって、流量調整・遮断部４２は、一酸化炭素投与時間後に一酸化炭素ガスを所定時間（図２〜図４のｔ〜２ｔの「一酸化炭素非投与時間」参照）遮断する。

図７に示すように、ケース３におけるコントローラ６２は、まずステップＳ３１で、設定部６６を介して、一酸化炭素投与時間及び非投与時間を含む投与スケジュールを設定し、投与する際の一酸化炭素濃度を設定する。なお、ステップＳ３１は、図５で示すステップＳ１０の処理において設定されるスケジュールに加えて、一酸化炭素投与時間後に非投与時間を所定時間設定することと同様の処理である。

ステップＳ３２では、各センサの初期状態を計測（各センサの初期状態の計測処理）してステップＳ３３に移行する。

ステップＳ３２では、コントローラ６２は、患者センサ７０を介して患者の生体情報の初期計測値、ここではＳＰＯ_２の初期値を計測して、ＷＯＲＫＲＡＭ６２４の初期計測値テーブルに格納して一酸化炭素投与中におけるＳＰＯ_２の有効投与曲線を発生させる。また、環境一酸化炭素濃度センサ８０の初期値を計測して、一酸化炭素濃度の初期計測値と、投与一酸化炭素濃度と、一酸化炭素投与時間と、投与する一酸化炭素の漏れ推定量とによって、環境一酸化炭素濃度の変化を推定した有効曲線を算出する（図４参照）。なお、この環境一酸化炭素濃度センサ８０による初期計測値の検出によって、患者の居る周囲の一酸化炭素濃度の状態を測定できる。異常濃度であれば、コントローラ６２は、アラーム６４、流量調整・遮断部４２を介して警報、一酸化炭素ガスを遮断し、一酸化炭素投与を中止する。

ステップＳ３３では、コントローラ６２は、投与スケジュールに基づいて、設定された一酸化炭素投与時間（例えば、１２時間）内において、ケース２と同様の制御で、各構成要素を制御して、患者に一酸化炭素を投与する。

ステップＳ３４では、投与スケジュールに基づいて、所定時間（例えば１２時間）の後で、一酸化炭素を非投与して、一酸化炭素非投与時間処理を行う。

具体的に、一酸化炭素非投与時間処理では、コントローラ６２は、流量調整・遮断部４２を制御して、一酸化炭素ガスを遮断しつつ、一酸化炭素濃度センサ４３、患者センサ７０、環境一酸化炭素濃度センサ８０により検出される値に基づいて、警報する。

一酸化炭素非投与時間中では、酸素供給部２０の酸素のみが混合部４１、一酸化炭素濃度センサ４３、酸素濃度センサ４４、流量センサ４５を通り、患者接続部５０を介して患者に供給される。

この一酸化炭素非投与時間中では、コントローラ６２は、一酸化炭素投与時間が経過した後も、環境一酸化炭素濃度測定を行う。

環境一酸化炭素濃度測定では、コントローラ６２は、環境一酸化炭素濃度センサ８０を介して、環境一酸化炭素濃度が、環境一酸化炭素濃度センサ８０の有効範囲値以上（アラーム領域にある値）であるか判定する。環境一酸化炭素濃度が有効範囲値以上である場合、つまり、環境一酸化炭素濃度がアラーム領域を超える場合、コントローラ６２は、室内環境悪化、機器故障を警報する。また、一酸化炭素の遮断状態の確認を警報してもよい。

有効範囲より小さい場合、コントローラ６２は、一酸化炭素濃度センサ４３を介して、一酸化炭素濃度が０であるかを判定する。一酸化炭素濃度が０でなければ、コントローラ６２は、警報する。この場合、流量調整・遮断部４２によって、流量が遮断されているにもかかわらず、一酸化炭素濃度センサが０にならなければ機器故障と診断できる。

一酸化炭素濃度が０であれば、コントローラ６２は、生体情報測定を行う。

生体情報測定では、コントローラ６２は、患者センサ７０を介して、取得した生体情報（ここではＳＰＯ_２）が有効曲線範囲値以下かを判定する。有効曲線範囲値以下であれば、一酸化炭素濃度が存在する可能性があるため、コントローラ６２は警報する。

ケース３では、コントローラ６２は、設定部６６を介して設定された投与スケジュール（ここでは、非投与時間）が経過するまで、環境一酸化炭素濃度測定、一酸化炭素濃度０判定、生体情報測定を順に繰り返す。

つまり、ケース３では、ケース１、２の制御において患者へ一酸化炭素を投与していた時間を投与時間（一酸化炭素投与時間）とし、この投与時間後の一定の時間を、患者への一酸化炭素濃度の投与を停止した非投与時間（一酸化炭素非投与時間）としている。これら一酸化炭素投与時間及び一酸化炭素非投与時間の各時間において、ケース３では、患者の状態の監視、患者環境の監視、患者吸気における一酸化炭素混入の有無の監視を行う。

これにより、一酸化炭素を投与した後の患者が回復する時間であっても、完全に回復するまで、患者の状態の監視、患者環境の監視、患者吸気における一酸化炭素混入の有無の監視を行うことができる。

本発明に係る一酸化炭素投与システムは、患者周囲の環境の安全を確保して、患者に一酸化炭素を投与する効果を有し、肺疾患等の治療に用いられる一酸化炭素投与システムとして有用である。

１０ 一酸化炭素投与システム
２０ 酸素供給部
２２ 酸素センサ
３０ 一酸化炭素供給部
４１ 混合部
４２ 流量調整・遮断部
４３ 一酸化炭素濃度センサ
４４ 酸素濃度センサ
４５ 流量センサ
５０ 患者接続部
６２ コントローラ
６４ アラーム（警報部）
６６ 設定部
７０ 患者センサ（生体情報取得センサ）
８０ 環境一酸化炭素濃度センサ

Claims (6)

1. 患者の疾患を治療する際に、一酸化炭素を患者に投与する一酸化炭素投与システムであって、
   前記一酸化炭素を供給する一酸化炭素供給部と、
   酸素供給部から供給される酸素と前記一酸化炭素供給部から供給される前記一酸化炭素とを混合して、前記患者に投与する混合気として出力する混合部と、
   前記混合部に供給される一酸化炭素の流量の調整及び前記流量の遮断を行う流量調整・遮断部と、
   前記患者の周囲環境内に配置され、前記周囲環境内の一酸化炭素濃度を検出する環境一酸化炭素濃度センサと、
   検出される前記環境一酸化炭素濃度に基づいて、警報部を介して警報するとともに前記流量調整・遮断部を制御して前記患者に投与する前記一酸化炭素を調整又は遮断する制御部と、
   を有する、
   一酸化炭素投与システム。
2. 前記制御部は、検出した前記環境一酸化炭素濃度と、異常濃度の閾値として設定した閾値濃度とを比較して、検出した前記環境一酸化炭素濃度が前記閾値濃度を超える場合、警報するとともに前記患者への一酸化炭素投与を遮断する、
   請求項１記載の一酸化炭素投与システム。
3. 前記混合気中の一酸化炭素濃度を検出する一酸化炭素濃度センサを更に有し、
   前記制御部は、前記環境一酸化炭素濃度と、前記一酸化炭素濃度とに基づいて、警報するとともに前記患者への一酸化炭素投与を遮断する、
   請求項１記載の一酸化炭素投与システム。
4. 前記患者の生体情報を取得する生体情報取得センサを更に備え、
   前記制御部は、前記一酸化炭素濃度と、前記生体情報取得センサによる前記生体情報とに基づいて、環境周囲への一酸化炭素漏れを判定して、前記警報及び前記患者への一酸化炭素投与を遮断する、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の一酸化炭素投与システム。
5. 前記制御部は、前記一酸化炭素濃度、一酸化炭素の投与時間及び一酸化炭素投与前に測定された生体情報に基づいて、投与される一酸化炭素濃度に対応した生体情報を予め推定し、この推定した生体情報と、前記生体情報取得センサからの生体情報との比較結果を用いて、警報及び前記患者への一酸化炭素投与を遮断する、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の一酸化炭素投与システム。
6. 前記酸素供給部を有し、
   前記酸素供給部は酸素濃縮器である、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の一酸化炭素投与システム。

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