JP4547496B2 - 気管挿管用喉頭鏡システム - Google Patents

Description

この発明は，例えば，麻酔，集中治療，救急治療等の医療行為の現場において，人工呼吸を行うために気管に気管チューブを挿入する気管挿管のための気管挿管用喉頭鏡システムに関する。

従来，医療行為における気管挿管は，肺の適切な換気や酸素化を維持できない患者に人工呼吸をするために気道を確保して気管７に気管チューブ４を挿入する標準的な医療行為であり，麻酔，集中治療，救急等の医療の現場において広く一般的に採用されている。しかしながら，気管挿管は，高度な技術が必要であり，習熟を要する技術である。特に，今年より医師研修制度が改正され，全ての研修医は一定期間，麻酔・救急分野で気道確保の訓練を受け，また，一方では，救急救命士が麻酔科医指導のもとで，３０例の気管挿管の成功例を経験して，現場での気管挿管許可が得られることになり，日本国内で気管挿管の教育の頻度が増加する現状となっている。気管挿管は，喉頭鏡を操作して気管チューブを気管に挿通するものであるが，気管挿管時の最も頻度の高い合併症としては，喉頭鏡による歯の損傷であり，該合併症を避ける方法は，使用者の細心の注意や指導者の指導のもとで，使用者が喉頭鏡を上手に操作する以外はなく，気管挿管についての客観的な指標や対策法はなかった。

従来の気管挿管に使用される喉頭鏡を，図１０及び図１１を参照して説明する。図１０の（Ａ）に示す喉頭鏡１は，気管挿管と呼ばれる医療行為の際に気管７の入り口の声門６を覗くために用いられる医療器具であり，例えば，図示のような形状をしたタイプが一般的である。喉頭鏡１は，弧を描いている部分をブレード３と称し，円柱型の部分をハンドル２と称している。ブレード３は，ハンドル２から取り外し可能に構成されており，使用する患者の状況に応じて異なるサイズのものをハンドル２に取り付けることが一般的である。また，ブレード３の先端には，気管７に入口にある声門６を視認し易くするためのランプ５が設けられており，ハンドル２の内部にランプ点灯用の電池が収納されているのが一般的である。気管挿管は，具体的には，使用者が喉頭鏡１を用いて喉頭蓋１０を開口して声門６を覗く状態にして，図１０の（Ｂ）に示す気管チューブ４を気管７に挿通するものである。

また，喉頭鏡に対して圧力センサと圧力警報器を設けたものが知られている。圧力センサを組み込んだ圧力検出システムは，喉頭鏡により患者の歯に加えられる過剰な圧力を検出するため，喉頭鏡に交換可能に取り付けられるように構成されている。該圧力検出システムは，細長い緩衝作用を有する圧力センサを有し，圧力センサがバッテリと警報器，例えば，可聴又は可視の警報器とに接続されている。圧力検出システムに設けられた警報システムは，患者の歯に加わる所定圧力を指示するための喉頭鏡のブレードに取外し可能に取り付けられ，たわみ可能な通常開の膜スイッチから構成されている。警報システムは，中間のスペーサ層により互いに間隔を設けて配置された第１及び第２の層を有する積層構造体を備えている。スペーサ層は，該層を貫通する開口を有し，第１及び第２の層は，広幅の内側及び外側の側面を有する。該内側側面には，スペーサ層の開口を介して互いに向き合った導電性パターンが設けられている。第１及び第２の層の一方の層には，広幅の外側側面に接着剤を施されている膜スイッチが設けられている。また，指示器は，第１及び第２の層の導電性パターンと回路で接続されている（例えば，特許文献１参照）。
特表平１０−５０９６１４号公報（第１頁，図１）

従来の気管挿管の教育用器具としては，種々のビデオ喉頭鏡が使用されており，これらの喉頭鏡は，電子内視鏡による喉頭の視認に特別に形成されているため，気管チューブを気管に挿管することが容易に行えるように構成されている。しかしながら，使用者は，喉頭鏡のモニターに映される映像に頼り過ぎ，そのため喉頭鏡の操作方法の技術の向上に役立たないというのが問題点があった。通常の喉頭鏡は，ビデオの構成を備えていないので，ビデオ喉頭鏡を用いて気管挿管に成功したからといって，通常の喉頭鏡を的確に操作できるという保証はなかった。また，ビデオ喉頭鏡は，使用にあたってビデオのための大型の専用装置が必要となり，非常に高価のものになっているのが現状である。

そこで，気管挿管用喉頭鏡システムとしては，安価な救急・臨床研修医向けのものが望まれている。そのため，喉頭鏡として次のような機能を有することが望まれている。
１．教育評価を行なえるようにパソコンに履歴を残す機能を有すること，例えば，使用者の技術上達の過程における特徴を整理し，分析することにより，技術改善への示唆を与えることができる機能を有すること。
２．喉頭鏡について，小型液晶により指導者・見学者への教示としてリアルタイムで計測データを表示し，訓練を受ける側には音等の警報によってエラー動作をフィードバックする機能を有すること。
３．喉頭鏡について，機器への接続を完全には固定しないで交換自在な機能を有すること。例えば，喉頭鏡の機器への接続の変更，喉頭鏡の組み換えにより，不要な機能の取り外し可能になること。また，喉頭鏡システムについては，使用履歴が不要であり，警告のみが必要な場合に，喉頭鏡からパソコンを切り離すことができること。また，通常の喉頭鏡として使用し，警告・信号処理用ボックスを取り外すことができること。

ところで，気管挿管は，気管チューブの気管内挿管とも呼ばれており，麻酔，集中治療，救急等の医療の現場において，患者に人工呼吸を行うため，喉頭鏡１を用いて気管チューブを気管に挿通して気道を確保する標準的方法であって広く一般的であるが，高度な技術であるため習熟を要するものである。気管挿管の手順は，次のようにして行われる。
１．患者への人工呼吸や心臓マッサージを行う。 ２．図１２のＡ，図１２のＢに示すように，喉頭鏡１を用いた患者１４の喉頭を展開し，図１２のＣに示すように，使用者が声門６を視認する。
３．声門６への気管チューブ４（図１０）を挿入する。
４．気管チューブ４の気管７への挿管完了を確認する。
５．気管７へ挿管された気管チューブ４を通じて患者１４に人工呼吸を開始する。

気管挿管を行う場合に発生する主な合併症としては，例えば，図１３の（Ａ）や図１３の（Ｂ）に示すように，喉頭鏡１による喉頭展開時の患者１４への歯牙１５，１６を損傷させることである。また，気管チューブ４を，図１１に示す気管７ではなく食道８への挿管するという誤った処置が発生することである。従って，気管チューブ４を気管７に挿管する場合には，喉頭鏡１を用いて舌９を寄せながら喉頭蓋１０を開口即ち喉頭展開して声門６を視認できる状態にし，声門６が視認しながら気管チューブ４を気管７に挿通する医療行為であり，使用者が気管７への気管チューブ４の挿管を正しく行なうために非常に重要な行為であり，気管挿管において発生する合併症は，喉頭展開の失敗によるものが多いのが現状である。即ち，喉頭展開の手順は，次のとおりである。
１．図１２の（Ａ）に示すように，枕等を用いて患者１４を気管チューブ４を挿管しやすい姿勢にする。
２．患者１４の舌９の右側に沿って喉頭鏡１のブレード３で舌９を左側に寄せながら，喉頭鏡１を進入させる。
３．喉頭鏡１のブレード３を喉頭へ挿入し，喉頭蓋１０を探す（図１１）。
４．喉頭蓋１０の裏側（上側）に沿って喉頭鏡１を進入させる。
５．図１３の（Ａ）に示すように，喉頭鏡１を矢印で示すように底方向に力を加える。この時，喉頭鏡１の誤操作が原因で歯１５を損傷させないようにする。
６．図１３の（Ｂ）に示すように，喉頭蓋１を反転させ，声門６を視認できるようにする。この時，喉頭鏡１の誤操作が原因で歯１６を損傷させないようにする。この状態になって初めて気管チューブ４を気管７へ挿入することが可能となる。声門６が十分に視認できない状態で気管チューブ４を気管７に挿管しようとすると，食道８への気管チューブ４の挿管になる誤操作が発生する。

気管挿管についての現状は，次のとおりである。
１．医師研修制度の改正により，全ての研修医は一定期間にわたって麻酔・救急分野で気道確保の訓練を受ける。
２．救急救命士法の改正により，規定の講習を受けた救急救命士が，麻酔科医の指導のもとで，気管挿管を３０症例以上の成功した実績によって，現場での気管挿管の許可が得られる。
３．救急救命士は，気管挿管技術の維持のため３年ごとに再教育を受ける。
４．気管挿管の訓練は，主として専用のモデルを用いて行うものであり，最近ではモデルとして前歯のパーツが壊れやすくなっているものがある。
５．教育にも使用できる器具としては，気管挿管を成功させやすくするために，喉頭鏡の先に電子内視鏡が付いたビデオ喉頭鏡がある。喉頭付近の映像がモニターできるので，ビデオ喉頭鏡を用いた場合には食道挿管はほぼ回避できる。専用機械によってビデオ出力を行っているので，リアルタイムでの映像モニターだけでなく，記録もできるようになっている。

気管挿管についての問題点として，次のことを挙げることができる。
１．救急救命士の認定のための実習は，重症でない患者のボランティアによって行われており，実習において歯の損傷が頻繁に発生すれば，協力者が減少する恐れがある。
２．気管挿管についての再教育の場合を含めて，実習を希望する人間に対する指導担当の麻酔科医師が不足する恐れがある。
３．日常的に挿管操作に習熟した麻酔科医でさえも，医療訴訟の原因の第１位が歯の損傷である。
４．前歯の壊れやすくなっている気管挿管モデルを用いた訓練の場合に，不適切な操作を警告する効果は得られるが，前歯のパーツが消耗品であるため高コストになる。
５．ビデオ喉頭鏡の操作自体は，通常の喉頭鏡と変わらず，またモニターで声門が視認できても気管チューブの気管への挿入の余地がないと，結局は気管チューブを気管へ挿管ができない。そのため，ビデオ喉頭鏡を用いるとしても，通常の喉頭鏡の操作を確実に正確にできないと，その効果は十分には得られない。また，上記の挿管モデル同様に，ビデオ喉頭鏡の器具そのものが高価である。
６．現在，ビデオ喉頭鏡のブレードは，標準的なサイズのみであり，また，専用装置が必要である理由からも，救急等の特殊な状況ではビデオ喉頭鏡の使用は難しい。

気管挿管について上記のことを考慮すると，心肺停止状態等の重症患者に対しては，気管挿管の素早い処置が求められるので，気管挿管とその実習の必要性は非常に高いものである。また，指導病院や指導麻酔科医の不足が予想されるため，実習に至るまでに，気管挿管についてできるだけ効率のよいシミュレーション訓練が必要である。

この発明の目的は，上記の問題を解決するため，喉頭鏡にセンサを取り付け，特に，喉頭鏡の動きをジャイロセンサで角速度として検出し，センサによる検出に応じて警告を発したり，気管挿管の操作状態を表示して使用者にそれらの状況を直ちに認識させ，操作状態を直ちに正しい操作状況にし，喉頭鏡をより安全に確実に操作することを可能にし，医療の臨床や教育に役立てることを可能にした気管挿管用喉頭鏡システムを提供することである。

この発明は，ハンドル，及び前記ハンドルに交換自在に取り付けられたブレードを備えている喉頭鏡を用いて気管チューブを気管に挿入するための気管挿管用喉頭鏡システムにおいて，前記ブレードに取り付けられた力センサ，前記ブレードの動きを前記ハンドルの動きに転換して前記ハンドルの動きを検出するための前記ハンドルに組み込まれたジャイロセンサ，及び前記力センサによる前記ブレードに負荷される荷重値と前記ジャイロセンサによる前記ハンドルの動きの速度値とが予め決められた所定の荷重値と速度値との範囲を越える検出値に応答して警報を発する警報指示装置を有することを特徴とする気管挿管用喉頭鏡システムに関する。

この気管挿管用喉頭鏡システムにおいて，前記ジャイロセンサによる前記ハンドルの前記速度値は，前記ハンドルの角速度値として検出されるものである。

また，この気管挿管用喉頭鏡システムにおいて，前記力センサは，先端に設けられた感圧部には圧力加減により抵抗値が変化する素子が前記ブレード上で隔置状態で一対設置されている。前記力センサによる前記荷重値は，前記可変抵抗で検出される抵抗値を変換した出力電圧で測定されるものである。

この気管挿管用喉頭鏡システムにおいて，前記警報指示装置は，視覚表示，音声表示，警告用ブザー，及び／又はディスプレイである。また，前記警告指示装置による警告条件は，前記力センサとモデル等の歯との接触を検出した状態，前記ジャイロセンサの異常方向への前記動きを検出した状態，及び／又は前記ジャイロセンサの異常速度の前記動きを検出した状態である。更に，前記警報指示装置による表示情報は，前記力センサが検出した荷重値，一対の前記力センサの検出値から演算によって得られた前記力センサとモデル等の歯との接触位置，前記ハンドルのｘ軸回りの角速度値，及び／又は前記ハンドルのｙ軸回りの角速度値である。

また，前記喉頭鏡は，前記ブレードの先端に取り付けられたランプを備えており，前記ハンドルには前記ランプを点灯するための電池が組み込まれる。

この気管挿管用喉頭鏡システムは，上記のように構成されているので，ジャイロセンサによって喉頭鏡のハンドルの動きを角速度として直ちに検出でき，また，力センサで歯等に係る力を直ちに検出でき，喉頭鏡が過剰速度の動きや異常方向への動きとなった時や過剰な力がかかっている時には，直ちに警報を発することができ，それにより喉頭鏡の異常方向や異常速度の動きが使用者に警告され，喉頭鏡による歯への損傷等の合併症の発生を未然に防止することができる。しかも，この気管挿管用喉頭鏡システムは，ジャイロセンサを喉頭鏡のハンドルに組み込み，力センサを喉頭鏡のブレードに組み込むだけであり，気管挿管のビデオ等の設備を必要とせず，ビデオ等の設備の経費を必要とせず，医師卒後研修医制度，救急救命士の挿管許可認定実習，研修医指導病院，救急救命士研修施設に容易に適用でき，また，使用者の技術レベルに合わせた教育用システムに容易に対応して利用することができる。

以下，図面を参照して，この発明による気管挿管用喉頭鏡システムの実施例を説明する。この気管挿管用喉頭鏡システムは，例えば，医療現場，医療教育機関，救急医療等の産業分野に容易に適用できるものであり，喉頭鏡１の操作に伴う動きを迅速に検出でき，歯１５，１６の損傷等の合併症の発生を未然に防止することができるものである。この気管挿管用喉頭鏡システムは，上記のように，麻酔，集中治療，救急医療において，肺の適切な換気や酸素化を維持できない患者１４に人工呼吸をするために気管７に気管チューブ４を挿入して気道を確保する医療行為である気管挿管を，合併症を発生させることなくスムーズに達成できるものである。人の喉頭周辺は，図１１に示すようになっており，気管７の入口には喉頭蓋１０があり，気管７は食道８と明らかに区別されている。図１１において，符号１１は軟口蓋，符号１２は硬口蓋，及び符号１３は口蓋扁桃である。

気管挿管の手順は，喉頭鏡１を操作して舌９の側方からブレード３を喉に進入させ，喉頭蓋１０を展開し，それによって声門６が見える状態にし，その状態で気管チューブ４を気管７に挿管するものである。患者１４の喉頭展開では，図１０に示す喉頭鏡１を使用しなければならないが，喉頭鏡１を使用する場合に，喉頭鏡１を梃子のように操作してブレード３の先端を持ち上げようとすることがある。その時，図１３の（Ａ）に示すように，ブレード３が患者１４の上顎前歯１５に接触して前歯１５を損傷させてしまうという事故が発生しており，日常的に気管挿管の操作に習熟した麻酔科医でさえも，訴訟原因の第１位が前歯１５の損傷である。また，喉頭鏡１のブレード３によって，舌９を寄せる等の理由により，図１３の（Ｂ）に示すように，喉頭鏡１を左右に動かしてしまい牙歯１６に接触し，同様にブレード３と歯１６が接触してしまうという事故が発生している。これらの事故による患者１４の合併症は，喉頭鏡１による喉頭展開の技術が未熟な使用者が起こすことが多く，喉頭鏡１の正しい使用方法を身に付けていないことが原因といえる。

日本国内では，法改正に伴い救急救命士の気管挿管が解禁となった現在，気管挿管の機会は今まで以上に増えると考えられ，気管挿管についてのより的確な正確な技術を身につけた人を教育して育てることが必要とされている。また，救急救命士の実習対象となる患者１４は，重病でない患者１４のボランティアによって行われている。その時，この気管挿管用喉頭鏡システムを用いて気管挿管すれば，実習に協力する患者１４の歯１５，１６の損傷の可能性が少なくなることは確実であり，また，現在，気管挿管の訓練は，専用の模型を用いることが多いが，この訓練では上記のような異常に気づき難いという欠点があった。そこで，この気管挿管用喉頭鏡システムを用いて模型相手に訓練する場合に，喉頭鏡１の正しい使用方法を警告や表示の情報によって習得でき，従来の訓練方法以上の効果が期待される。また，気管挿管のモデル即ち模型では，前歯が折れやすく，そのため取り替え型に形成されている。また，従来の喉頭鏡では不適切な操作を警告する仕組みを持った機種もあるが，この発明による気管挿管用喉頭鏡システムは，特に，ハンドル２の異常方向への動き及び／又は異常速度の動きを使用者に直ちに警告を発することができるので，模型を損傷させるような現象は発生しない。

この気管挿管用喉頭鏡システムは，特に，ハンドル２，及びハンドル２に交換自在に取り付けられたブレード３を備えている喉頭鏡１を用いて気管チューブ４を気管７に挿入するものであって，ブレード３に取り付けられた力センサ１７，ブレード３の動きをハンドル２の動きに転換してハンドル２の動きを検出するためのハンドル２に組み込まれた電子回路を内蔵したジャイロセンサ１９，及び力センサ１７によるブレード３に負荷される荷重値とジャイロセンサ１９によるハンドル２の動きの速度値とが予め決められた所定の荷重値と速度値との範囲を越える検出値に応答して警報を発する警報器２４である警報指示装置を有することを特徴としている。警報指示装置としては，視覚表示，音声表示，警告用ブザー等の警告用音声表示，及び／又はディスプレイ等を用いることができる。

図１及び図２に示すように，喉頭鏡１に設けた力センサ１７とジャイロセンサ１９，マイコン２２，警告用ブザー２４，ディスプレイ２５，喉頭鏡１と指導者へ表示するための表示装置２０との接続ケーブル３４，及びパソコン２６との接続ケーブル３５を備えている。ディスプレイ２５としては，ＣＲＴ，ＬＥＤ，液晶，有機ＥＬ等を用いることができる。また，この気管挿管用喉頭鏡システムは，力センサ１７とジャイロセンサ１９に接続されたマイコン２２，警告用ブザー２４，ディスプレイ２５，及びパソコン２６との接続ケーブル３５によって，力センサ１７とジャイロセンサ１９からの入力に応じて，使用者に警告を与え，また検知したデータをパソコン２６に記録することができる。喉頭鏡１には，接続ケーブル３４によって表示装置２０が接続され，表示装置２０には接続ケーブル３５によってパソコン２６に接続されている。接続ケーブル３４，３５は，表示装置２０や喉頭鏡１に固定せずに着脱可能に接続されている。

この気管挿管用喉頭鏡システムにおいて，ジャイロセンサ１９は，図７に示すように，ジャイロセンサ１９は，電源入力端子２９，ＧＮＤ端子３０，基準出力端子３１，ωｘ出力端子３２及びωｙ出力端子３３を備えている。ジャイロセンサ１９は，特に，動きを角速度として検出する角速度センサであって，喉頭鏡１のハンドル３の動きを角速度ωで検出するものであり，ハンドル３の過剰な動きに対しては警告を発し，喉頭鏡１の誤動作の操作を未然に防止し，患者１４の歯１５，１６に接触する状態を未然に防止することができる機能を有しているものである。また，力センサ１７は，喉頭鏡１のブレード３と歯１５，１６との接触を検知することができるものであり，歯が折れる以前に歯１５，１６にかかる力を検知し，それにより使用者に過剰な力が掛かっていることを警告し，歯１５，１６の損傷を未然に防止する機能を有しているものである。

まず，喉頭鏡１のブレード３に取り付けられている力センサ１７について説明する。力センサ１７は，図３に示すように，薄型のものである。力センサ１７は，例えば，幅１４ｍｍ，長さ２０５ｍｍ，及び厚さ０．２０８ｍｍのタイプであって，ブレード３に一対設けられており，力センサ１７の感圧部３６がブレード３の長手方向に沿って互いに隔置した状態で取り付けられている。感圧部３６は，力センサ１７の先端にある直径９．５ｍｍの円形で示されている。力センサ１７は，その先端側に設けられた感圧部３６には，感圧部３６に掛かる荷重即ち圧力変化により抵抗値が変化する素子（抵抗素子），即ち，可変抵抗Ｒ２が設けられている。力センサ１７の可変抵抗Ｒ２は，荷重値が少ないほど抵抗値が大きく，荷重値が大きくなるほど抵抗値が小さくなる検出タイプである。力センサ１７のセンサの仕様は，例えば，表１に示すように，センサの最大測定荷重が４．４Ｎ，無負荷時抵抗が１０ＭΩ，最大負荷時抵抗が２０ｋΩ，直線性が＜±５，動作温度範囲が−１０〜７０℃，及び温度特性＜±０．３６％／℃のものを用いている。

力センサ１７は，出力抵抗を電圧に変換した場合の特性を示すものであり，抵抗を電圧に変換するために，図４に示す力センサ回路を用いている。図４に示す力センサ回路は，力センサ１７の抵抗変化を電圧変化にして出力する回路であり，力センサ回路では，感圧部３６の可変抵抗がＲ２で示されている。力センサ回路では，入力電圧Ｖinを５Ｖとし，抵抗Ｒ１を２０ｋΩとして，出力電圧値Ｖout を測定した。力センサ回路の入出力を表す式は，次のとおりである。
Ｖout ＝−（Ｒ１／Ｒ２）Ｖin
表２と表３には，図４に示す力センサ回路を用いて測定した８本の力センサ１７の荷重値（ｇｆ）と出力電圧値（Ｖout ）の関係をそれぞれ示す。表２には力センサ１７のＮｏ．１〜Ｎｏ．４について示されており，表３には力センサ１７のＮｏ．５〜Ｎｏ．８について示されている。また，実際の測定値では, 表中の値にマイナスがついたものが計測される。荷重値（ｇｆ）と出力電圧値Ｖout が比例関係に近く，出力電圧値Ｖout の初期値が０．００３ｍＶ（ほぼ０Ｖ）であったので，切片を０として直線近似すると，力センサ１７の荷重と電圧との関係は，図５に示すような特性になった。力センサ１７によって非常に近い特性を持つものがあるので，実際の使用の際にはそれらを用いることにする。

また，図３に示すように，力センサ１７はブレード３上に２個即ち一対設けられており，一対の力センサ１７に対して，パック２８を介して板ばね用ステンレス鋼から成る金属板２７が隔置状態の感圧部３６間にブリッジ状に取り付けられることにより，荷重の測定に加えて，各々から得られる値から，歯１５，１６にブレード３が接触したおよその位置を判別することができる。金属板２７の寸法（長さ×幅×厚み）は，６０ｍｍ×１５ｍｍ×０．５ｍｍ，力センサ１７の寸法（幅×厚み）は，１４ｍｍ×０．２ｍｍである。また，図中のパック２８は，喉頭鏡１に負荷された力を力センサ１７に正しく伝えるための円形の薄い金属板であり，パック２８の厚みは，ブレード３の先端側の厚い方が０．３ｍｍであり，薄い方が０．１ｍｍに形成されている。従って，金属板２７と一方の力センサ１７との間の隙間は０．３ｍｍとなり，また，一対の力センサ１７は，約４０ｍｍ×１５ｍｍの範囲にわたって長手方向に互いに隔置し，その範囲に上記隙間が存在することになっている。

力センサ１７について，金属板２７の中央に荷重を加えた場合，金属板２７のたわみは，計算上では７００ｇｆで０．２９ｍｍとなっており，力センサ１７の測定範囲内の荷重では金属板２７がたわむことによって，力センサ１７に接触することはない。また，ブレード３に力センサ１７を実際に取り付けて試験を行い，視覚にてモデル歯との接触の有無を確認したところ，５００ｇｆまでは確実に力センサ１７とモデル歯との接触がなかったので，実際にも測定範囲内の荷重での使用が可能であることが確認できた。

次に，喉頭鏡１のハンドル２に設けられているジャイロセンサ１９について説明する。ジャイロセンサ１９としては，図６及び図７に示すように，二軸ジャイロセンサが使用されている。ジャイロセンサ１９は，ハンドル２の異常な方向の動きと過剰な速度の角速度を検出できるようにハンドル２に設置すればよいものであり，例えば，ハンドル２とブレード３とに対して垂直となる方向であって，ｘ軸とｙ軸との方向がハンドル９の横断面になるように設置する。その時，ｘ軸方向及びｙ軸方向の何れか１方が図１の上方向に位置し，他方が図１の紙面に垂直に向かう方向に設置すればよい。また，ジャイロセンサ１９は，ピン即ち端子２９，３０，３１，３２，３３は，ハンドル２の端面側からハンドル２に沿ってブレード３と反対方向に延びるようにハンドル２内に設定し，これらの端子２９，３０，３１，３２，３３には，それぞれのケーブルが接続される。ここで，端子２９は電源入力端子，端子３０はＧＮＤ端子，端子３１は基準出力端子，端子３２はωｘ端子，及び端子３３はωｙ端子である。

喉頭鏡１に組み込んだジャイロセンサ１９についての主な仕様は，例えば，表４に示すとおりである。即ち，ジャイロセンサ１９は，動作電圧が５ＶＤＣ，基準電圧２．４Ｖ，消費電流が７ｍＡ以下，角速度検出範囲が±９０ｄｅｇ／ｓｅｃ，検出感度が１．１ｍＶ／ｄｅｇ／ｓｅｃ，オフセット電圧が２．４±０．７５Ｖ，感度温度特性が−２０〜２０％，動作温度範囲０〜５０℃，及び保存温度範囲が−５〜５５℃のものを使用した。

図８には，ジャイロセンサ１９としての二軸ジャイロセンサの出力感度特性が示されている。図８において，角速度（ｄｅｇ／ｓｅｃ）に対する出力電圧（Ｖ，０点基準）がｘ軸とｙ軸とについて示されており，両者はほとんど重なっている。

図９には，二軸ジャイロセンサの０点温度ドリフト特性が示されている。図９において，温度（℃）に対する出力電圧（Ｖ）がｘ軸とｙ軸とについて示されている。

図２において，破線内の機器は一つのボックス内に収めるように構成されている。
また，警報器２４のブザーを鳴らす条件及びディスプレイ２５に表示する項目は，例えば，次のとおりであり，警報器２４とディスプレイ２５は，検出する項目に対応した数を使用することが好ましい。
１．警報指示装置による警告条件，例えば，警報用ブザーを鳴らす条件については，例えば，次のとおりである。
（１）力センサ１７と患者１４又はモデルの歯１５，１６との接触状態で発生させる。 （２）ジャイロセンサ１９の反応としては，異常方向への動き，例えば，喉頭鏡１の使用者から見て，手前，右側及び左側の計３方向で発生させる。
（３）ジャイロセンサ１９の異常速度の動きを検出した時に発生させる。
２．警報指示装置であるディスプレイによる表示情報，例えば，液晶等に表示する情報については，例えば，次のとおりである。
（１）力センサ１７の検知した荷重の値を表示する。
（２）２個の力センサ１７の値から計算により得られた接触位置を表示する。
（３）ｘ軸周りの角速度値ωｘを表示する。
（４）ｙ軸周りの角速度値ωｙを表示する。

図１２には，気管挿管における喉頭展開時の，喉頭鏡１と患者１４の位置関係を示している。若干の個人差はあるものの，喉頭鏡１による喉頭展開時には，喉頭鏡１のグリップ部分のハンドル２が，患者１４の足方向に向くようにし，この時，ブレード３が患者１４の歯１５と非常に接近する形になる。喉頭鏡１による喉頭展開において，喉頭鏡１の正しい操作方法は，図１２の（Ｂ）に示す矢印方向であり，正しくこの方向に動かす限りは，喉頭鏡１と歯１５，１６の接近は発生しない。図１２の（Ｃ）は，喉頭鏡１による喉頭展開が成功し，声門６が確認できる状態になっている。喉頭鏡１による喉頭展開時に，図１２の（Ｂ）に示す状態において下記の点が問題視されている。
（１）喉頭鏡１の使用者が喉頭鏡１を手前に傾けることによって，図１３の（Ａ）に示すように，ブレード３と患者１４の歯１５との接触が発生する。
（２）喉頭鏡１を左右にひねることにより，図１３の（Ｂ）に示すように，ブレード３と患者１４の歯１６との接触が発生する。

この気管挿管用喉頭鏡システムにおいて，喉頭鏡１に組み込まれたジャイロセンサ１９の効果は次のとおりである。喉頭鏡１のブレード３と歯１５，１６との接触の問題点の防止には，喉頭鏡１の動作において，ある時点のブレード３の位置ではなく，ブレード３がどちらに動作しつつあるかという変化量を検知することが重要なポイントになるので，この気管挿管用喉頭鏡システムは，変化量を検知するため，喉頭鏡１のハンドル２の角速度ωを検出し，検出した角速度から喉頭鏡１と歯１５，１６との接触を予測して警告を発するようにする。また，今回の事例においては，特に，喉頭鏡１の平行な動きではなく，ハンドル２の回転方向の動作が発生するので，検知するべき値は，ハンドル２の角速度ωになる。そのため，ジャイロセンサ１９を用いて喉頭鏡１のハンドル２の角速度を検知するように構成されている。

また，この気管挿管用喉頭鏡システムは，ジャイロセンサ１９の検出出力に対応する処理は，例えば，以下のように設定する。
（１）ハンドル２を手前方向に速く回転する場合には，直ちに警告を発する。
（２）ハンドル２を手前方向に遅く回転する場合は，奥への回転量を予測した上で，予め決められた回転時間経過後に警告を発する。
（３）ハンドル２を左右方向に速く回転する場合には，直ちに警告を発する。
（４）ハンドル２を左右方向に遅く回転する場合は，他方への回転量を予測した上で，予め決められた回転時間経過後に警告を発する。

この気管挿管用喉頭鏡システムは，以上のように，ジャイロセンサ１９からの信号に応じた警告を発するものであり，また，上記の状態はあくまでも一例を示したものであり，実際には，使用しながら，マイコン２２のプログラムによって，警告の条件を変更，追加，削除する調整をすることができる。更に，ジャイロセンサ１９の出力は，マイコン２２を介して接続したパソコン２６で保存するので，ジャイロセンサ１９の出力を喉頭鏡１の動作の過程を知る上で指標とすることもできる。

この発明による気管挿管用喉頭鏡システムは，産業分野として医療現場，医療教育機関，救急医療等に適用でき，特に，麻酔，集中治療，救急治療等の医療は勿論のこと，医師卒後研修医制度，救急救命士の挿管許可認定実習，研修医指導病院，救急救命士研修施設等に備えて各種の研修等に適用でき，設備等の経費を必要としないものであり，使用者の技術レベルに合わせた教育用システムに利用して有効である。

この発明による気管挿管用喉頭鏡システムの一実施例を示すイメージ図である。 図１の気管挿管用喉頭鏡システムの概略を説明するブロック図である。 喉頭鏡に組み込まれる力センサの要部の拡大側面図である。 力センサで検出された抵抗変化を電圧変化にして出力する回路図である。 力センサで検出された荷重に対する電圧を示すグラフである。 この気管挿管用喉頭鏡システムにおける喉頭鏡に組み込まれるジャイロセンサの外観を示す斜視図である。 ジャイロセンサを示し，（Ａ）は底面図，（Ｂ）は側面図，及び（Ｃ）は反対側の側面図である。 ジャイロセンサの出力感度特性を示すグラフである。 ジャイロセンサの０点温度ドリフト特性を示すグラフである。 喉頭鏡と気管チューブとを示す平面図である。 人の喉頭周辺部を示す概略図である。 喉頭鏡を用いて喉頭展開を行う手順を示す説明図である。 喉頭鏡を用いて喉頭展開中に発生する事故発生状態を示す説明図である。

符号の説明

１ 喉頭鏡
２ ハンドル
３ ブレード
４ 気管チューブ
５ ランプ
６ 声門
７ 気管
９ 舌
１０ 喉頭蓋
１４ 患者
１５，１６ 歯
１７ 力センサ
１８ ランプ用電池
１９ ジャイロセンサ
２０ 表示装置
２１ Ａ／Ｄコンバータ
２２ マイコン
２３ 増幅器
２４ 警報器（警報指示装置）
２５ ディスプレイ
２６ パソコン
２７ 金属板
２８ パック
２９，３０，３１，３２，３３ 端子
３４，３５ 接続ケーブル
３６ 感圧部
Ｒ２ 可変抵抗（抵抗素子）

Claims (8)

1. ハンドル，及び前記ハンドルに交換自在に取り付けられたブレードを備えている喉頭鏡を用いて気管チューブを気管に挿入するための気管挿管用喉頭鏡システムにおいて，
   前記ブレードに取り付けられた力センサ，前記ブレードの動きを前記ハンドルの動きに転換して前記ハンドルの動きを検出するための前記ハンドルに組み込まれたジャイロセンサ，及び前記力センサによる前記ブレードに負荷される荷重値と前記ジャイロセンサによる前記ハンドルの動きの速度値とが予め決められた所定の荷重値と速度値との範囲を越える検出値に応答して警報を発する警報指示装置を有することを特徴とする気管挿管用喉頭鏡システム。
2. 前記ジャイロセンサによる前記ハンドルの前記速度値は，前記ハンドルの角速度値として検出されることを特徴とする請求項１に記載の気管挿管用喉頭鏡システム。
3. 前記力センサは，先端に設けられた感圧部には圧力加減により抵抗値が変化する素子が前記ブレード上で隔置状態で一対設置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の気管挿管用喉頭鏡システム。
4. 前記力センサによる前記荷重値は，前記素子で検出される抵抗値を変換した出力電圧で測定されることを特徴とする請求項３に記載の気管挿管用喉頭鏡システム。
5. 前記警報指示装置は，視覚表示，音声表示，警告用ブザー，及び／又はディスプレイであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の気管挿管用喉頭鏡システム。
6. 前記警報指示装置による警告条件は，前記力センサとモデル等の歯との接触を検出した状態，前記ジャイロセンサの異常方向への前記動きを検出した状態，及び／又は前記ジャイロセンサの異常速度の前記動きを検出した状態であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の気管挿管用喉頭鏡システム。
7. 前記警報指示装置による表示情報は，前記力センサが検出した荷重値，一対の前記力センサの検出値から演算によって得られた前記力センサとモデル等の歯との接触位置，前記ハンドルのｘ軸回りの角速度値，及び／又は前記ハンドルのｙ軸回りの角速度値であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の気管挿管用喉頭鏡システム。
8. 前記喉頭鏡は前記ブレードの先端に取り付けられたランプを備えており，前記ハンドルには前記ランプを点灯するための電池が組み込まれることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の気管挿管用喉頭鏡システム。

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