JP3987332B2

JP3987332B2 - 麻酔装置

Info

Publication number: JP3987332B2
Application number: JP2001370432A
Authority: JP
Inventors: 芳光三条; 昌一塚越; 政昭井上
Original assignee: Senko Medical Instrument Manufacturing Co Ltd; Japan Science and Technology Agency; National Institute of Japan Science and Technology Agency
Current assignee: Senko Medical Instrument Manufacturing Co Ltd; Japan Science and Technology Agency; National Institute of Japan Science and Technology Agency
Priority date: 2001-12-04
Filing date: 2001-12-04
Publication date: 2007-10-10
Anticipated expiration: 2021-12-04
Also published as: JP2003164526A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人または動物に対して吸入麻酔をかけるための麻酔装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在手術が安全に行われるようになったのは、麻酔技術の進歩に負うところが大きい。しかし、ほぼ完成されているように思われがちな麻酔装置は、いまだ大きな問題を抱えている。
現在、わが国の麻酔方法は、半閉鎖麻酔（高流量麻酔）が主流であって、麻酔ガス供給手段である麻酔器本体から麻酔循環回路に供給される毎分５〜８リットルの新鮮麻酔ガスは、そのほとんどが患者に摂取されることなく、麻酔循環回路の外部に捨てられていた。近年は、この捨てられた麻酔ガスを手術室から排除するのを目的とした吸引システムが普及しているので、手術室において手術スタッフが麻酔ガスを吸ってしまうという危険性はなくなったが、吸引された余剰麻酔ガスは大気中に排出されるので、麻酔ガスとして含まれている笑気ガスや、フロン系の麻酔ガス（ハロタン、イソフルラン等）がオゾン層を破壊したり、地球温暖化の原因になるという新しい問題が指摘されている。
この問題を緩和する有力な方法として、麻酔器本体から供給される新鮮ガスの流量を、毎分２リットル以下に下げる、いわゆる低流量麻酔が紹介されている。しかしながら、従来の麻酔装置において、この低流量麻酔を採用しようとしても、新鮮ガスの成分と麻酔循環回路内の成分とに差が生じ、患者に適切な換気条件と麻酔深度の維持を図るための操作が、半閉鎖麻酔を行う場合に比べて非常に煩雑となり、実際には採用できにくいという事情があった。
【０００３】
前述した従来の麻酔装置における問題を解決するためのものとして、例えば特開平７−１５５３８０号公報には、麻酔薬、笑気ガス、酸素等により新鮮ガスを調合する調合部と、調合された新鮮ガスを患者に供給する循環回路と、該循環回路の余剰ガスを排出する排出部とを備える麻酔装置において、排出部に連設され、任意に設定したガス量を循環回路外へ強制的に排出する排出ポンプと、循環回路内の麻酔薬の濃度、酸素の濃度及びガス容量を検出して調合部を制御する電子制御装置とを備える麻酔装置が開示されている。同公報には、調合部における新鮮ガスの混合比の制御及び供給量の制御が、自動制御装置によって迅速正確に行うことができ、且つ低流量麻酔が可能となることが記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平７−１５５３８０号公報に記載された麻酔装置には、次のような問題があった。
すなわち、設定したガス量を麻酔循環回路外へ強制的に排出するために排出ポンプを使用しているので、供給新鮮ガス流量に比べて排出ガス量が過剰になった場合、麻酔循環回路内が陰圧になってしまう危険性がある。
また、麻酔循環回路内にあるリザーブバッグが膨らみ切ったことを位置センサで検出するようになっているが、この方法では、リザーブバッグの位置を連続的にモニターしているわけではないので、麻酔循環回路中のガスボリュームがどの程度不足しているかをモニターすることができない。
さらに、気体は圧縮性であるため、排出ポンプの流量を正確に規定することは困難であり、精度の高い制御を行うことができない。
【０００５】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、より安全性に優れた麻酔装置の提供を目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、酸素ガスと、笑気ガスと空気の少なくとも一方と、揮発性麻酔薬とを混合し新鮮ガスとして供給する麻酔器本体と、該麻酔器本体から供給される新鮮ガスを、患者の呼気から炭酸ガスを吸収除去した後の循環気に混入し、該循環気と前記新鮮ガスとを混合し吸気として患者に送る麻酔循環回路と、該麻酔循環回路の余剰ガスを排出する余剰ガス排出流路とを備え、該麻酔循環回路から麻酔ガスを含んだ吸気を患者に送り該患者に麻酔を施す麻酔装置において、前記新鮮ガス流量を制御する新鮮ガス流量コントローラと、前記余剰ガスの排出流量を検出する余剰ガス排出流量センサと、呼吸または換気に伴う該麻酔循環回路の容積変化を一時的に吸収するためのリザバー部と該リザバー部の動きを検出する手段を備えた該リザバー部を収容する容器との少なくとも一方と、制御部とが設けられ、前記制御部は、以下のモード１〜４：モード１；手動新鮮ガス流量制御、モード２；余剰ガス排出流量が設定値になるように新鮮ガス流量を調整する排出ガス流量ターゲット制御、モード３；患者の呼気終末時にリザバー部が所定位置に維持されるように新鮮ガス流量を調整するリザバーレベル維持ターゲット制御、モード４；排出ガス流量ターゲット制御＋リザバーレベル維持ターゲット制御の各制御を切り換え可能に実行する機能を有することを特徴とする麻酔装置を提供する。
【０００７】
本発明に係る麻酔装置において、前記容器がベローインチャンバーであり、前記リザバー部が該ベローインチャンバー内に収容されたベローズである構成としてよい。また、前記リザバーの動きを検出する手段は、リザバー内外の差圧を検出する差圧センサとしてよい。さらに、前記新鮮ガス流量コントローラは、マスフローコントローラとしてよい。
また、前記制御部は、新鮮ガス流量設定が少ない低流量麻酔時において、揮発性麻酔薬濃度の設定値を下げる時、麻酔循環回路内濃度の低下が遅れ、麻酔からの覚醒が遅れることを防ぐため、揮発性麻酔薬現在濃度と設定ターゲット濃度の差が大きいとき、その絶対値の大きさに依存する付加流量を新鮮ガス流量に加え、揮発性麻酔薬濃度設定変更時の麻酔循環回路内濃度の追随速度を高めるように制御する機能を有することが好ましい。
さらに、前記制御部は、笑気ガスを併用している麻酔の際に揮発性麻酔薬濃度を設定ターゲット濃度まで下げる目的で前記流量付加を行う場合、新鮮ガス中の笑気ガス供給量を減じて、笑気ガスＭＡＣ＋揮発性麻酔薬ＭＡＣの合計のＭＡＣ値を設定ターゲット濃度のＭＡＣ値に近づけるように制御する機能を有することが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態を示す麻酔装置全体の構成図である。
この図に示すように、麻酔装置１は、酸素ガス（Ｏ₂）と、笑気ガス（Ｎ₂Ｏ）と空気の少なくとも一方と、気化器２６において揮発性麻酔薬を気化したものを混合し新鮮ガスとして供給する麻酔器本体２と、該麻酔器本体２から供給される上記新鮮ガスを、患者Ａの呼気から炭酸ガスを吸収除去した後の循環気に混入し、該混入気と前記新鮮ガスとを混合したものを吸気として患者Ａに送る麻酔循環回路３と、該麻酔循環回路３からの余剰ガスを排出する余剰ガス排出流路４とを備えている。またこの麻酔装置１には、麻酔循環回路３内に設けられ、呼吸または換気に伴う該麻酔循環回路の容積変化を一時的に吸収するためのリザバー部と該リザバー部の動きを検出する手段を備えた該リザバー部を収容する容器の好適な例示としてのベローインチャンバー６と、そのチャンバー６ｂ内にガスを出し入れする人工呼吸器５と、麻酔器本体２に酸素ガス（Ｏ₂）、笑気ガス（Ｎ₂Ｏ）または空気を供給するための供給設備またはボンベとが接続されている。
【０００９】
麻酔器本体２は、新鮮ガス流量をコントロールするために、酸素ガス（Ｏ₂）供給用のマスフローコントローラ１３と、笑気ガス（Ｎ₂Ｏ）供給用のマスフローコントローラ１４と、空気供給用のマスフローコントローラ１５と、これらの各マスフローコントローラ１３〜１５（新鮮ガス流量コントローラ）からのガスを導入、混合しつつ、揮発性麻酔薬、例えばハロタン、エンフルラン、イソフルラン、セボフルラン、デスフルラン等を揮発、混入する気化器２６と、該気化器２６を経ずに酸素ガスを麻酔循環回路３に供給可能に設けられたＯ₂フラッシュ弁２７とを備えて構成されている。これらのマスフローコントローラ１３〜１５による各ガスの流量制御は、後述する制御部７によって制御可能になっている。酸素ガス（Ｏ₂）供給用のマスフローコントローラ１３には、逆止弁２１を介して既設のＯ₂供給配管から酸素ガス（Ｏ₂）を利用する場合、または逆止弁２２と減圧弁１７を介してＯ₂ボンベから酸素ガス（Ｏ₂）を利用する場合のそれぞれに対応する供給配管が、減圧弁１６を介して接続されている。また笑気ガス（Ｎ₂Ｏ）供給用のマスフローコントローラ１４には、逆止弁２３を介して既設のＮ₂Ｏ供給配管から笑気ガス（Ｎ₂Ｏ）を利用する場合、または逆止弁２４と減圧弁１９を介してＮ₂Ｏボンベから笑気ガス（Ｎ₂Ｏ）を利用する場合のそれぞれに対応する供給配管が、減圧弁１８を介して接続されている。さらに空気供給用のマスフローコントローラ１５には、減圧弁２０と逆止弁２５を介して既設の空気供給配管から空気を導入する供給配管が接続されている。
【００１０】
麻酔循環回路３は、患者への吸気を通す吸気弁１０と、患者からの呼気を通す呼気弁１１と、患者からの呼気を通して該呼気中の炭酸ガスを吸収し、そのガスを前記吸気弁１０側に送るように設けられた炭酸ガス吸収キャニスター１２と、前記麻酔器本体２から送られる新鮮ガスを、吸気時には呼吸バッグに導入し、呼気時には麻酔循環回路３に導入するための新鮮ガス開閉弁２８と、内部のガスを吸気弁１０を介して患者の呼吸気が流通する流路に送る上下に伸縮可能なベローズ６ａをチャンバー６ｂ内に配し、該チャンバー６ｂ内に人工呼吸器５からガスを供給することでベローズ６ａを収縮せしめ、ベローズ６ａ内のガスを前記流路に送るベローインチャンバー６と、麻酔装置１の運転状態を、人工呼吸器５を用いる自動運転または呼吸バッグ３３を用いる手動運転に切り換えるための切換弁２９と、麻酔循環回路３から余剰ガス排出流路４に向かう流路に設けられたＡＰＬ弁３０とポップオフ弁３１と、該ポップオフ弁３１の上流と下流にそれぞれ接続され、前記ベローインチャンバー６のベローズ６ａ内外の差圧を測定する差圧センサ８と、麻酔装置１の運転状態を制御する制御部７とを備えて構成されている。マスフローコントローラ１３〜１５によるガス流量、気化器２６による麻酔薬濃度、新鮮ガス開閉弁２８及び切換弁２９のガス流路切り換えは、制御部７によって制御可能になっている。
【００１１】
余剰ガス排出流路４は、麻酔循環回路３のポップオフ弁３１に接続された余剰ガス排出弁３２と、該余剰ガス排出弁３２から排出される余剰ガスの流量を測定するフローセンサ９とを備えて構成されている。余剰ガス排出弁３２の開閉は制御部７によって制御可能になっている。またフローセンサ９によって測定された余剰ガス流量データは、制御部７に入力されるようになっている。またフローセンサ９を通して排出されたガスは、吸引源によって吸引された後、そのまま大気に放出されるか、あるいは必要に応じて麻酔薬や笑気ガス等を分解および／または吸着して放出される。
【００１２】
ベローインチャンバー６は、透明なチャンバー６ｂ内にベローズ６ａを配したものであり、リザバーとしてのベローズ６ａ内部のガスは切替弁２９を介して新鮮ガス開閉弁２８と吸気弁１０を結ぶ流路に接続されている。またチャンバー６ｂ内には、人工呼吸器５から送られるガスが流入するようになっている。また、このチャンバー６ｂ内はポップオフ弁３１に接続されている。さらに、このベローインチャンバー６には、ベローズ６ａの上方への伸び（膨らみ）を規制する手動ストッパー６ｃが設けられている。この手動ストッパー６ｃは、上昇してくるベローズ６ａに当接してそれ以上の上昇を抑える板状のストッパーを備えている。ベローズ６ａは、その内部の圧力とチャンバー６ｂ内の圧力との差圧に応じて、極めて敏感に伸縮動作が可能な構造になっている。従って、透明なチャンバー６ｂを通して内部のベローズ６ｂの伸縮度合を見れば、患者Ａの呼吸状態や麻酔循環回路中のガスボリュームが適正であるかどうかを容易に確認することができる。
【００１３】
なお、ベローインチャンバー６には、ベローズ６ａの位置を測定して制御部７にデータを送る各種の図示しない位置センサ等を取り付けることもできる。位置センサとしては、光学式位置センサや磁歪式変位センサ、あるいはワイヤー式リニアエンコーダー等が使用できる。
また、実際のベローズ６ａは、チャンバー６ｂ下部に固定されているが、ガスの流れを分かりやすくするため、図１において、チャンバー６ｂ下部から離して表記している。
【００１４】
前記吸気弁１０は、麻酔循環回路から患者Ａへのガス（吸気）の流れは許容するものの、その逆の流れは規制するように作動する。前記呼気弁１１は、患者Ａからの呼気を炭酸ガス吸収キャニスター１２に通す流れは許容するものの、その逆の流れは規制するように作動する。患者Ａの呼吸気が流通する流路は、同軸状の二重管構造のものを使用しても良い。
【００１５】
前記炭酸ガス吸収キャニスター１２は、患者Ａの呼気から炭酸ガスを吸収除去し、その炭酸ガスを含まない再生呼気を循環使用するためのものである。炭酸ガス吸収キャニスター１２の内部には、ソーダライムなどの炭酸ガス吸収剤が充填されている。なお、低流量麻酔の場合には、炭酸ガス吸収量が多くなるので、容量の大きなものが利用される。
【００１６】
人工呼吸器５は、容量を制御対象とした容量リミット式と、圧力を制御対象とした圧力リミット式の何れも選択可能である。
呼吸バッグ３３は患者Ａへ手動で吸気を送り込むための圧縮可能な袋状のものであり、人工呼吸器使用中には、吸気時に新鮮ガスを一時的に貯留しておくリザバーの役目もする。この呼吸バッグ３３は患者Ａへ送る吸気の供給量に応じて種々の大きさのものが用意されていて適宜交換可能となっている。
【００１７】
差圧センサ８は、ベローインチャンバー６のベローズ６ａの内外圧力差を測定できればよく、周知の圧力センサを、好ましくは微小圧力差を鋭敏に検出可能な好感度センサを用いることができる。また差圧センサ８の配設位置は、図１の例示に限定されることなく、ベローインチャンバー６のベローズ６ａの内外圧力差を測定できれば他部でもよい。
またフローセンサ９は、余剰排出ガスの量を測定できればよく、差圧式流量センサや熱線式流量センサ等周知の各種のタイプのセンサを使用可能である。図１の例示において、フローセンサ９は、余剰ガス排出弁３２と吸引源の間に位置しているが、ポップオフ弁３１を通って排出されるガスが流れる流路であればどこでもよく、ポップオフ弁３１の手前又はポップオフ弁３１と余剰ガス排出弁３２の間に配置することもできる。
【００１８】
前記制御部７は、マイクロプロセッサ、ＣＰＵ、ＭＰＵ等の演算処理手段と記憶部とを少なくとも有しており、以下の制御（Ａ）と（Ｂ）：
（Ａ）フローセンサ９により測定された排出ガス流量が設定値になるように、麻酔器本体２から麻酔循環回路３に送られる新鮮ガス流量を調整する排出ガス流量ターゲット制御、
（Ｂ）差圧センサ８により測定された内外差圧ΔＰをもとにベローズ６ａ位置を判断し、患者Ａの呼気終末時にベローズ６ａが所定位置、例えば最高位置またはそれに近い任意に設定した位置に維持されるように麻酔器本体２から麻酔循環回路３に送られる新鮮ガス流量を調整するリザバーレベル維持ターゲット制御（以下、ベローズレベル維持ターゲット制御という）、
との少なくとも一方の制御を行うことができるようになっている。
【００１９】
次に、本発明の麻酔装置におけるガス流量制御の原理を、図２〜図６を参照して説明する。
図２に示す通り、麻酔循環回路３におけるガスの出納は次の通りである。
［入ってくるガス］
Ｖｄｅｌ・・・新鮮ガス流量
［出て行くガス］
Ｖｐｏｐ・・・余剰ガス排出量
Ｖｌｅａｋ・・・リーク量
Ｖｕｐｔａｋｅ・・・体内摂取量
Ｖａｂｓｏｒ・・・回路内吸収量（炭酸ガス吸収剤（ソーダライム等）による炭酸ガス吸収を含む）
Ｖｓａｍｐ・・・ガスモニターサンプリング量。
【００２０】
麻酔循環回路３内のガス出納が釣り合っている場合は、
Ｖｄｅｌ＝Ｖｐｏｐ＋Ｖｌｅａｋ＋Ｖｕｐｔａｋｅ＋Ｖａｂｓｏｒ＋Ｖｓａｍｐが成り立つ。本発明においては、麻酔循環回路内にベローインチャンバーが設けられているので、ベローズのレベル変化により出納バランスを検知することができる。
【００２１】
時間あたりのベローズ容積変化率をＶｌｅｖｅｌとすると、
Ｖｄｅｌ＝Ｖｐｏｐ＋Ｖｌｅａｋ＋Ｖｕｐｔａｋｅ＋Ｖａｂｓｏｒ＋Ｖｓａｍｐ＋Ｖｌｅｖｅｌ
となり、Ｖｐｏｐは次のように表される。
Ｖｐｏｐ＝Ｖｄｅｌ−Ｖｌｅａｋ−Ｖｕｐｔａｋｅ−Ｖａｂｓｏｒ−Ｖｓａｍｐ−Ｖｌｅｖｅｌ
【００２２】
ここでＶｌｅａｋ、Ｖｕｐｔａｋｅ、ＶａｂｓｏｒおよびＶｓａｍｐは、短時間では定数と考えられるので、
Ｖｐｏｐ＝Ｖｄｅｌ−Ｖｌｅｖｅｌ−Ｃ（定数）
となり、Ｖｐｏｐを希望する値に設定すると、Ｖｌｅｖｅｌを測定することによりＶｄｅｌを制御することができる。
【００２３】
Ｖｌｅｖｅｌは超音波位置センサ等により検出できるが、センサが高価であるとともに、該センサの配置のためにベローインチャンバーが大型化してしまうという欠点がある。本発明者らは鋭意研究の結果、ベローズ６ａ内外の圧力差を測定することにより、Ｖｌｅｖｅｌを知ることができることを発見した。すなわちベローインチャンバー６において、図４に示すように、ベローズ６ａ内の圧力をＰｉとし、ベローズ６ａの外側、すなわちチャンバー６ｂ内圧をＰｏとすると、ベローズ内外圧力差ΔＰ＝Ｐｉ−Ｐｏは、各呼吸サイクル毎に図３に示すような変化を示す。
【００２４】
図３において、Ａ点は呼気終末時におけるΔＰである。ここから吸気が始まり、チャンバー内が加圧されＰｏが上昇するので、ΔＰは減少し、ベローズ６ａは下降する。吸気終末時にはＢ点になり、ここで呼気相に切り替わると、チャンバー内圧Ｐｏが一気に下がるのでΔＰは増加し、ベローズは上昇してＣ点でそのときの最高位置に達して安定するとΔＰは徐々に減少し、呼気終末時にはＤ点に達する。Ｄ点の値は、前回のＡ点とほぼ一致する。このＣ〜Ｄ点の間及びＡ点において、ベローズ位置は所定位置、すなわちその時の最高位置またはそれに近い位置を維持している。
【００２５】
ベローズ６ａの位置と呼気終末時のΔＰの値との関係は、図５に示す通りであり、ΔＰを測定することにより、呼気終末時のベローズの位置を知ることができる。従って、各呼吸の呼気終末時のΔＰを経時的に測定することにより、ベローズが次第に上昇しているか、あるいは次第に下降しているかを判断することが可能であり、麻酔循環回路中のガスボリュームを適正に維持するための貴重な情報を提供する。
【００２６】
図６は、呼気終末時においてもベローズが所定位置まで上がりきらない場合の波形を示しており、呼気終末時のΔＰを示すＤ点の値は、Ａ点より低くなっている。呼気終末時にベローズが所定位置まで上がりきっている場合の図３の波形と明確に異なるので、これにより、麻酔循環回路中のガスボリュームが減少していることを知ることが可能である。
患者が小児の場合等は１回換気量が小さいので、ベローズの伸縮する距離は小さくなる。このような場合に、麻酔循環回路容積を減少させるために、ベローインチャンバー上部の手動ストッパーを調整して、ベローズの上死点を下げることができる。なお、ベローインチャンバー６には、ベローズ６ａの位置を測定して制御部７にデータを送る位置センサ等を取り付け、ベローズが設定した位置以上に上がらないようにすることも可能である。位置センサとしては、光学式位置センサや磁歪式変位センサ、あるいはワイヤー式リニアエンコーダー等が使用できる。
【００２７】
次に、図１に示すように構成された麻酔装置において、新鮮ガス流量を制御するための制御方法の一例を記す。この方法では、次の（１）〜（７）の工程によって新鮮ガス流量を制御する。
【００２８】
（１）排出ガス流量、吸気酸素濃度、吸気麻酔薬濃度を設定する。
これらの設定値は、患者の身長、体重、年齢、性別などに応じて医師が適宜設定し、制御部７に入力することで、自動的に設定値に従って各ガスが供給される。この入力方式は、キーボード入力、磁気記録ディスクなどの記憶媒体を用いる他、専用のカードリーダーを制御部に接続し、患者個人用ＩＣカード等に記録されたデータを読み取って設定することも可能である。
【００２９】
（２）設定された排出ガス流量に、あらかじめ測定された回路リーク量、マルチガスモニターサンプリング量、酸素ガス及び笑気ガスの予測体内摂取量、炭酸ガスの予測回路内吸収量を加えた値を、初期トータル新鮮ガス流量とする。
この初期トータル新鮮ガス量の計算は、制御部で自動的に計算し、表示することができ、またその値を医師等が修正再入力することもできる。
【００３０】
（３）設定された吸気酸素濃度になるように供給酸素流量及び供給笑気流量（または空気流量）を制御部７で計算し、マスフローコントローラ１３〜１５に、計算された流量が流れるように信号が送られる。それぞれのマスフローコントローラ１３〜１５は、酸素ガス、笑気ガスまたは空気の流量を制御部７の指示に従って制御して各ガスを供給する。
【００３１】
（４）設定された吸気麻酔薬濃度になるように、トータル新鮮ガス流量に対する麻酔薬注入量を制御部７が計算し、気化器２６に対し、計算された量を注入するように信号が送られる。気化器２６は、この信号に従って気化させる麻酔薬の量を制御し、新鮮ガス中の麻酔薬濃度が制御される。
【００３２】
（５）フローセンサー９により、ポップオフ弁３１から排出される排出ガス量を測定し、これが設定値になるようにトータル新鮮ガス流量を調整する。供給酸素流量、供給笑気流量（または空気流量）および麻酔薬注入量は、自動的に計算されて、適正な値に随時修正される。
【００３３】
（６）差圧センサ８によりベローインチャンバー６のベローズ６ａ内外差圧を測定し、呼気終末時のΔＰを経時的にモニターすることにより、ベロース６ａの位置、およびベローズ６ａが次第に上昇しているか、あるいは次第に下降しているかを判断し、呼気終末時のベローズ位置が所定位置に維持されるようにトータル新鮮ガス流量を調整する。供給酸素流量、供給笑気流量（または空気流量）および麻酔薬注入量は、自動的に計算され、随時適正な値に修正される。
【００３４】
（７）差圧センサ８により、呼気終末時にベローズが所定位置まで上がりきっていないことが判明したときは、警報で知らせることが可能である。これにより、万一麻酔循環回路３でリークが発生した場合でも瞬時に警報が発せられ、迅速に応急処置を行うことができ、安全性が高い。
【００３５】
前記（１）〜（５）は、排出ガス流量が一定になるように新鮮ガス流量を制御する排出ガス流量ターゲット制御、また前記（６），（７）はベローズ位置が一定になるように新鮮ガス流量を制御するベローズレベル維持ターゲット制御をそれぞれ示す。
以上の制御を行うことにより、設定された排出ガス流量が達成されることになる。これは、麻酔循環回路中のガスを入れ替える新鮮ガス流量を示しており、従来の麻酔法よりも安全性の面で優れている。すなわち、従来は新鮮ガス流量を設定していたが、患者の代謝が変化し体内摂取量が変わったり、あるいは麻酔循環回路に大量のリークが発生した場合、実質的に麻酔循環回路に供給される新鮮ガス流量が不足していることに気がつかないことがありえた。本発明によれば、どのような場合でも設定された排出ガス流量が維持されるように新鮮ガス流量が決定されるので、新鮮ガスによる麻酔循環回路の中のガス交換が保証され、安全性が高い。また、排出ガス流量の設定をゼロにすれば、完全閉鎖麻酔が実行されることになり、この場合でも、ベローズレベル維持ターゲット制御が実行されるので、従来は操作がわずらわしかった完全閉鎖麻酔時の新鮮ガス流量管理が、極めて容易に行える。
【００３６】
本発明においては、排出ガス流量が設定値になるように新鮮ガス流量を制御する方法（排出ガス流量ターゲット制御）と、ベローズ位置が一定になるように新鮮ガス流量を制御する方法（ベローズレベル維持ターゲット制御）とを併存させているが、これら二つの制御方法のうちどちらか一方のみを実施することも可能であり、またどちらの制御も行わなければ、従来の麻酔方法と同等になる。即ち、次の４つのモードが可能であり、麻酔中において、状況に応じて適正なモードに切り換えることができる。
モード１；通常の新鮮ガス流量制御（従来の一般型麻酔器）
モード２；ベローズレベル維持ターゲット制御
モード３；排出ガス流量ターゲット制御
モード４；排出ガス流量ターゲット制御＋ベローズレベル維持ターゲット制御。
【００３７】
なお、前記実施形態において、ベローズ６ａが所定位置に到達しているかどうかは、チャンバー内外差圧により検出したが、光学式位置センサや磁歪式変位センサ、あるいはワイヤー式リニアエンコーダー等を用いて、ベローズ上端の位置を検出することによっても検知できる。また、これらの方法によれば、ベローズが最低位置に到達しているかどうかを判断することも可能である。
【００３８】
さらに、本麻酔装置においては、新鮮ガス流量設定が少ない場合において、揮発性麻酔薬濃度の設定値を大きく変化させたときに、麻酔循環回路内濃度の変化の追随が遅れることを防ぐため、揮発性麻酔薬現在濃度と設定ターゲット濃度の差が大きいとき、その絶対値の大きさに依存する付加流量を新鮮ガス流量に加え、濃度設定変更時の回路内濃度の追随速度を高めることができる。
しかしながら、付加流量を加える際に、価格の高い笑気ガスの流量が増え、無駄に消費される恐れがある。このため、流量付加の際にはなるべく低価格の酸素を使うようにした方が経済的であり、揮発性麻酔薬濃度の設定値を下げる場合には、次のような方法が有効である。
各麻酔ガスの麻酔強度を示す手段として、ＭＡＣ（minimum alveolar concentration 最小肺胞濃度）が用いられている。これは、強い痛み刺激に対して、５０％の確率で体動反応があるような肺胞気の濃度を１ＭＡＣとするものであり、笑気ガスは１０５％、揮発性麻酔薬であるセボフルレンは１．７１％と言われている。そして、複数の麻酔ガスが使用されている場合は、各ガスのＭＡＣの総和で麻酔深度が左右される。笑気ガスを併用している麻酔の際、ターゲットの揮発性麻酔薬濃度を下げる目的で流量付加を行う場合、実際の揮発性麻酔薬濃度がターゲットに向けての下降が完了する前は、ＭＡＣはターゲットに達せず高めである。この際、笑気ガスの制御目標値を臨時にＭＡＣの総和とすることにより、揮発性麻酔薬の実濃度が目標より高めになっている間、笑気ガス濃度を下げても笑気ガスＭＡＣ＋揮発性麻酔薬ＭＡＣの合計のＭＡＣ値をターゲットに近づけるよう制御することができる。このように一時的に笑気ガス流量を低下させてコストを削減することが可能である。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の麻酔装置によれば、系内から余剰ガスを強制排出する排出ポンプを使用せず、フローセンサによって測定した排出ガス量が設定値になるように新鮮ガス流量を制御する排出ガス流量ターゲット制御と、ベローズのようなリザバーの動きが一定になるように新鮮ガス流量を制御するリザバーレベル維持ターゲット制御との少なくとも一方の制御を行い、新鮮ガス流量の制御を行うようにしたので、排出ポンプの使用に際して供給新鮮ガス流量に比べて排出ガス量が過剰となり麻酔循環回路内が陰圧になってしまう危険性を回避でき、麻酔装置の安全性をより一層向上させることができる。
また、リザバーの動きが一定になるように新鮮ガス流量を制御するリザバーレベル維持ターゲット制御を行うことによって、麻酔循環回路中のガス量が適正に維持されているかどうかをモニターすることができるので、麻酔装置の安全性をより一層向上させることができる。
さらに、排出ポンプによる排出ガス量の設定に代えて、余剰ガス排出流路を通る排出ガス量をフローセンサにより測定して排出ガス量を求めることによって、排出ガス量を正確に把握することが可能となり、精度の高い制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す麻酔装置の全体を示す構成図である。
【図２】同じ麻酔装置におけるガスの出納を説明するための概略図である。
【図３】本発明の麻酔装置におけるリザバー（ベローズ）レベル維持制御の原理を説明する、差圧ΔＰの呼吸サイクル中の経時的変化を例示するグラフである。
【図４】差圧ΔＰとベローズ位置の関係を説明するためのベローインチャンバーの概略図である。
【図５】ベローズの位置とΔＰの関係を示すグラフである。
【図６】新鮮ガス供給量が不足している場合を例示するグラフである。
【符号の説明】
１麻酔装置
２麻酔器本体
３麻酔循環回路
４余剰ガス排出流路
５人工呼吸器
６ベローインチャンバー（容器）
６ａベローズ（リザバー）
６ｂチャンバー
７制御部
８差圧センサ
９フローセンサ

Claims

酸素ガスと、笑気ガスと空気の少なくとも一方と、揮発性麻酔薬とを混合し新鮮ガスとして供給する麻酔器本体と、該麻酔器本体から供給される新鮮ガスを、患者の呼気から炭酸ガスを吸収除去した後の循環気に混入し、該循環気と前記新鮮ガスとを混合し吸気として患者に送る麻酔循環回路と、該麻酔循環回路の余剰ガスを排出する余剰ガス排出流路とを備え、該麻酔循環回路から麻酔ガスを含んだ吸気を患者に送り該患者に麻酔を施す麻酔装置において、前記新鮮ガス流量を制御する新鮮ガス流量コントローラと、
前記余剰ガスの排出流量を検出する余剰ガス排出流量センサと、呼吸または換気に伴う該麻酔循環回路の容積変化を一時的に吸収するためのリザバー部と該リザバー部の動きを検出する手段を備えた該リザバー部を収容する容器との少なくとも一方と、
制御部とが設けられ、
前記制御部は、以下のモード１〜４：
モード１；手動新鮮ガス流量制御
モード２；余剰ガス排出流量が設定値になるように新鮮ガス流量を調整する排出ガス流量ターゲット制御
モード３；患者の呼気終末時にリザバー部が所定位置に維持されるように新鮮ガス流量を調整するリザバーレベル維持ターゲット制御
モード４；排出ガス流量ターゲット制御＋リザバーレベル維持ターゲット制御の各制御を切り換え可能に実行する機能を有することを特徴とする麻酔装置。
前記容器がベローインチャンバーであり、前記リザバー部が該ベローインチャンバー内に収容されたベローズであることを特徴とする請求項１に記載の麻酔装置。
前記リザバーの動きを検出する手段がリザバー内外の差圧を検出する差圧センサであることを特徴とする請求項１または２に記載の麻酔装置。
前記新鮮ガス流量コントローラがマスフローコントローラであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の麻酔装置。
前記制御部が、新鮮ガス流量設定が少ない低流量麻酔時において、揮発性麻酔薬濃度の設定値を下げる時、麻酔循環回路内濃度の低下が遅れ、麻酔からの覚醒が遅れることを防ぐため、揮発性麻酔薬現在濃度と設定ターゲット濃度の差が大きいとき、その絶対値の大きさに依存する付加流量を新鮮ガス流量に加え、揮発性麻酔薬濃度設定変更時の麻酔循環回路内濃度の追随速度を高めるように制御する機能を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の麻酔装置。
前記制御部が、笑気ガスを併用している麻酔の際に揮発性麻酔薬濃度を設定ターゲット濃度まで下げる目的で前記流量付加を行う場合、新鮮ガス中の笑気ガス供給量を減じて、笑気ガスＭＡＣ＋揮発性麻酔薬ＭＡＣの合計のＭＡＣ値を設定ターゲット濃度のＭＡＣ値に近づけるように制御する機能を有することを特徴とする請求項５に記載の麻酔装置。