JP4932768B2

JP4932768B2 - 気管挿管訓練装置

Info

Publication number: JP4932768B2
Application number: JP2008061956A
Authority: JP
Inventors: 淳夫高西; ヨハンノ; ソリスホルヘ; 裕之石井; 優小椋; 考司長弘; 正尚瀬川; 彰宏下村; 保片山; 和幸畠
Original assignee: Waseda University; Kyoto Kagaku Co Ltd
Current assignee: Waseda University; Kyoto Kagaku Co Ltd
Priority date: 2008-03-12
Filing date: 2008-03-12
Publication date: 2012-05-16
Anticipated expiration: 2028-03-12
Also published as: US20110010155A1; JP2009217082A; EP2276014A1; WO2009113196A1

Description

本発明は、気管挿管訓練装置に係り、更に詳しくは、医師や救急救命士等により行われる気管挿管の手技を客観的に評価することができる気管挿管訓練装置に関する。

病気や事故等により意識障害や心肺停止が発生し、また、手術の際に全身麻酔を行うと、それら患者の下顎内の筋肉が弛緩して舌の付根（舌根）が沈下する。その結果、当該患者の口内から肺に至る空気の通路（気道）が一部閉塞してしまい、患者の肺内に空気が供給されなくなってしまう。このような気道閉塞状態では、医師や救急救命士が患者の口から気道内に気管挿管チューブを差し込み、当該気管挿管チューブにより、患者の肺内に強制的に空気を送り込む処置が行われる。この処置は、先ず、側面視ほぼＬ字状の形状をなす喉頭鏡と呼ばれる器具を用い、その先端側に位置するブレードを口内に挿入し、沈下した舌根部分を起こして気道の閉塞部位を持ち上げ、喉頭鏡で口内の状態を確認しながら、口内から気道内に気管挿管チューブを差し込む。ここで、当該気管挿管チューブは、その最先端側に空気の吹出部が設けられたチューブ本体と、前記吹出部よりもやや後側となるチューブ本体の周囲に設けられたカフとを備えている。当該カフは、その内部に注入される空気量に応じて膨張及び収縮が可能となるバルーン状に設けられており、前記吹出部が気道中の適切な気管内位置に達したときに、外側からカフ内に空気が送り込まれて膨張し、当該カフを気管壁に接触させる。そして、この状態で、体外からの空気がチューブ本体内を通って吹出部から気管内に供給される。このとき、チューブ本体の周りにあるカフにより、当該チューブ本体の外側と気管壁との間の隙間が閉塞される。その結果、カフよりも気管内奥側に位置する吹出部から肺方向に供給された空気が、肺の逆側となる体外方向に逆流することを防止でき、併せて、口内に流出した血液や食道からの胃液等の異物が肺内に入り込むことも防止できる。

このような気管挿管処置の際には、一刻を争うことから、気管挿管チューブを瞬時且つ適切に気道に挿入しなければならず、そのためには、日頃からの訓練が不可欠となる。このような訓練には、特許文献１に開示されたマネキン状のモデル等の訓練用ツールが使用される。当該モデルは、気道を模した気道構造物と、食道を模した食道構造物を備えており、救急現場で二次確認用に使用される食道挿管検知器を併用しながら気管挿管訓練を行えるようになっている。つまり、このモデルは、気管挿管時に気管挿管チューブを誤って食道に挿入しないように訓練するためのものであって、このような食道への誤挿入を食道挿管検知器で検出可能な構造となっている。

ところで、気管挿管時においては、特許文献１のモデルで訓練対象となる気管挿管チューブの食道内への誤挿入の防止の他にも種々な留意点があり、これら留意点を考慮した訓練も必要となる。

例えば、喉頭鏡を使って舌根を起こす際には、当該喉頭鏡の先端側のブレードを舌の適正部位に当てる必要があり、そこを支点として喉頭鏡を回転させることで、舌が上手く持ち上がる。ところが、初心者は、誤った部位を支点として喉頭鏡を回転してしまい、舌を上手く持ち上げらない場合があることから、喉頭鏡の回転支点となる正しい部位を正確に見つけ出して、当該部位にいち早くブレードを当てる訓練が必要になる。また、喉頭鏡で舌を持ち上げる際に、そのブレードが上顎前歯部分に接触して当該歯が折損する事故が発生する場合もあり、喉頭鏡の回転時に、ブレードで上顎前歯部分を押し付けないように訓練する必要もある。

更に、気管挿管チューブの出し入れ時には、当該気管挿管チューブが声帯の中央に形成された隙間を通過することになるが、このとき、気管挿管チューブが声帯に接触することで当該声帯が傷付けられる場合がある。従って、気管挿管チューブを出し入れする際には、声帯との接触に十分注意しながら行わなければならない。

また、気管挿管チューブの最先端側となる吹出部は、気管支よりも手前の気管内部分に配置される必要がある。つまり、吹出部が気管支から分岐した一方の気管内に達ってしまうと、片方の肺内しか空気が供給されない片肺状態を招来することになる。従って、気管支の手前となる気管内の適正部分に吹出部を確実に配置する訓練も必要となる。

更に、カフ内に空気を注入する際に、当該カフの膨らみが少ないと、前述したような吹出部からの供給空気の逆流等が生じる。一方、カフの膨らみが多過ぎると、気管壁の粘膜が損傷し、細胞壊死が発生する虞がある。従って、カフを適正な圧力で膨らませる訓練も必要になる。
特開２００５−２２７３７２号公報

しかしながら、前記特許文献１のモデルにあっては、当該モデルを使って気管挿管訓練を行っても、以上の留意点を考慮した気管挿管訓練全体の客観的な評価を得ることができず、気管挿管チューブが食道に誤挿入されたか否かしか把握できない。しかも、当該食道の誤挿入の把握には、食道挿管検知器を併用しなければならず、当該食道挿管検知器を用いないで気管挿管の訓練を行った場合には、その評価をすることができない。

本発明は、このような課題に着目して案出されたものであり、その目的は、医師や救急救命士等が気管挿管訓練を行った際に、気管挿管処置に対する様々な留意点を考慮した気管挿管手技の客観的な評価を行うことができる気管挿管訓練装置を提供することにある。

（１）前記目的を達成するため、本発明は、人体の上半身部分を模擬した外形を有し、気管挿管器具を使った気管挿管訓練が行われるモデルと、このモデルに対して行われた気管挿管手技の評価を行う評価手段とを備え、
前記モデルは、人体の首部よりも上の部分に相当する頭顔部と、この頭顔部に対して回転可能に連なるとともに、所定の設置面に対する傾斜角度を調整可能な首胸部と、これら頭顔部及び首胸部の姿勢を検出する姿勢検出センサとを備え、
前記頭顔部は、人体の頭部に相当する頭部と、当該頭部に対して回転可能に連なる下顎部と、当該下顎部の姿勢を検出する姿勢検出センサと、前記頭部及び下顎部の間に設けられた口内部と、前記頭部の上顎部分に固定された上顎前歯部と、当該上顎前歯部に付加された押圧力を測定する圧力センサと、前記口内部内に配置された舌部と、当該舌部に付加された押圧力を測定する圧力センサと、前記舌部の奥側に設けられた声帯部と、当該声帯部に付加された押圧力を測定する圧力センサとを備え、
前記首胸部は、前記声帯部を通じて前記口内部に連なる気管部と、前記気管部に並列配置されるとともに、前記口内部に連なる食道部と、前記気管部の内壁に付加される押圧力を測定する圧力センサと、前記気管部内及び前記食道部内の前記気管挿管器具の存否を確認するための位置検出センサとを備え、
前記評価手段は、前記姿勢検出センサ、前記圧力センサ及び前記位置検出センサからの測定値に基づき、予め記憶された評価関数の各パラメータに数値を代入することで、気管挿管手技の評価値を算出する、という構成を採っている。

（２）また、前記評価手段は、前記姿勢検出センサ、前記圧力センサ及び前記位置検出センサによる測定結果を得る測定部と、訓練開始から気管挿管終了までの気管挿管時間を計時する計時部と、前記測定部及び前記計時部のデータから予め定められた関数により前記パラメータに代入する値を求めるデータ演算部と、当該データ演算部で求められた各値を前記評価関数に代入することで前記評価値を算出する評価値算出部とを備える、という構成を採っている。

本発明によれば、医師や救急救命士等が気管挿管訓練を行った際に、当該訓練に対する気管挿管手技の客観的な評価を行うことができ、しかも、気管挿管処置の際に、取り扱いに気を付けなければならない部位に各センサを適宜配置することで、気管挿管処置に対する留意点を考慮した気管挿管手技の評価を行うことができる。

つまり、気管挿管処置を行う際には、医師や救急救命士等が患者の頭部や胸部を適切な角度に傾けるとともに、下顎部を適切な角度で開口させること等が要求される。この点、モデルの頭顔部、首胸部及び下顎部に姿勢検出センサが配置され、当該センサで検出された頭顔部、首胸部及び下顎部の姿勢の状態が評価値に反映されるため、このような準備作業の客観的評価を行うことができる。

また、気管挿管チューブや喉頭鏡等の気管挿管器具が接触する可能性のある体内部位に相当するモデルの部位に圧力センサが配置され、これら部位に付加された押圧力が圧力センサで検出されて評価値に反映されるため、前記接触に関する留意点を考慮した気管挿管手技の客観的評価を行うことができる。つまり、喉頭鏡のブレードが上顎前歯部に接触していないか、また、当該ブレードが舌部の適正位置に当てられているか、更に、気管挿管チューブが声帯に当たっていないか、また、気管挿管チューブのカフにより気管壁に付与される圧力が適切か、等の観点から客観的な評価を行うことができる。

更に、気道部内に位置検出センサが配置され、気道部内の気管挿管器具の位置が位置検出センサで検出されて評価値に反映されるため、気管挿管チューブの最先端側が気管支部分に達していないか等、気管内への不適切な気管挿入に関する留意点を考慮し、気管挿管手技を客観的に評価することができる。

また、気管挿管処置時には、食道内に気管挿管器具を侵入させてはいけないが、モデルの食道部内に位置検出センサが配置され、食道部内に気管挿管器具が侵入したか否かがセンシングされて評価値に反映されるため、このような気管挿管器具の食道への誤挿入を考慮した気管挿管手技の客観的評価をも行うことができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

図１には、本実施形態に係る気管挿管訓練装置の概略構成図が示されている。この図において、気管挿管訓練装置１０は、医師や救急救命士等の訓練者が気管挿管器具１２を使って気管挿管訓練を行うための装置であって、その訓練の結果、気管挿管手技の評価を行えるようになっている。この気管挿管訓練装置１０は、人体の上半身部分を模擬した外形を有し、気管挿管器具１２を使った気管挿管訓練が行われるモデル１４と、このモデル１４に対して行われた気管挿管手技の評価を行う評価手段１５とを備えて構成されている。

ここで、前記気管挿管器具１２としては、公知の気管挿管チューブ１７及び喉頭鏡１８がある。

前記気管挿管チューブ１７は、空気が通るチューブ本体２０と、このチューブ本体２０の最先端側に設けられた空気の吹出部２１と、当該吹出部２１よりもやや後側となるチューブ本体２０の周囲に設けられたカフ２２とを備えている。当該カフ２２は、その内部に外側から空気を注入できるようになっており、当該空気の注入量に応じて膨張及び収縮が可能なバルーン状に設けられている。また、本実施形態では、後述する測定が可能となるように、チューブ本体２０及びカフ２２の表面に、遮光性を有する反射材２３が被覆されている。

前記喉頭鏡１８は、その先端側に側面視ほぼＬ字状のブレード２５を備えている。

前記モデル１４は、人体の表面部分を模擬したカバー２７と、このカバー２７で周囲が被われ、気管挿管訓練に必要となる人体の部位が模擬された模擬体２８とを備えている。

前記模擬体２８は、人体の口部から気管支までの気道構造と口内からの食道構造とが模擬された構造となっており、人体の首部よりも上の部分に相当する頭顔部２８Ａと、人体の首部以下の部分に相当する首胸部２８Ｂと、これら頭顔部２８Ａ及び首胸部２８Ｂを支持するフレーム２８Ｃとを備えて構成されている。

前記頭顔部２８Ａは、図２に示されるように、人体の頭部に相当する頭部３０と、この頭部３０に対して回転可能に連なる下顎部３１と、これら頭部３０及び下顎部３１の間に設けられるとともに、図２中上部が開放する空間の口内部３２と、頭部３０の図２中右側の上顎部３３に固定された上顎前歯部３４と、下顎部３１の図２中左側に設けられ、口内部３２に配置された舌部３６と、この舌部３６の付け根となる口内部３２の奥側の舌根部３７付近に設けられた喉頭蓋部３９と、この喉頭蓋部３９の図２中右隣に設けられた声帯部４１とを備えている。

前記上顎前歯部３４は、口内部３２側の表面の複数箇所に、前記評価手段１５（図１参照）に繋がる圧力センサ４６が取り付けられている。この圧力センサ４６は、図３に示されるように、上顎前歯部３４に固定されたベース４８と、このベース４８上に固定された公知のフォトインタラプタ５０と、このフォトインタラプタ５０の周囲を覆うスポンジ等の弾性部材５１と、この弾性部材５１の上面に固定された反射板５２とを備えて構成されている。

前記フォトインタラプタ５０は、発光ダイオード等の発光素子５４と、フォトトランジスタ等の受光素子５５とを備えている。

前記弾性部材５１は、黒色のスポンジ部材により形成されているが、これに限定されるものではなく、外部からの押圧力によって変形可能な弾性を備えていれば何でも良い。

前記反射板５２は、所定の遮光性を備えた板材によって形成されており、フォトインタラプタ５０の発光素子５４から照射された光が圧力センサ４６の外側に漏れるのを防き、且つ、圧力センサ４６の外側から光が弾性部材５１に入り込むのを防ぐようになっている。

以上の構成により、発光素子５４から照射された光は、反射板５２で反射されて受光素子５５で検出されるようになっている。ここで、圧力センサ４６の上面側の反射板５２に外力が加わると、その外力の大きさに応じて弾性部材５１が変形し、反射板５２からフォトインタラプタ５０までの距離が変わる。すると、受光素子５５で検出される光量が変わり、受光素子５５から出力される電流値が変化することになる。つまり、反射板５２にかかる圧力が大きい程、フォトインタラプタ５０が反射板５２に近づき、受光素子５５で検出される光量が増えて、当該受光素子５５から出力される電流値が増える。このように、圧力センサ４６は、外力の付与による弾性部材５１の変形に応じて受光素子５５の電流値が変化し、当該電流の変化に伴う電圧を測定することで、反射板５２に加わった圧力を把握可能となる。

前記舌部３６は、人間の舌に近い弾性を有する素材により、当該舌に近い形状に形成されている。

前記舌根部３７には、図２に示されるように、それらの複数箇所に、上顎前歯部３４に設けられた圧力センサ４６と実質的に同一となる構造の圧力センサ５７が取り付けられている。ここでの圧力センサ５７も、図１の評価手段１５に繋がっている。なお、特に限定されるものではないが、本実施形態では、圧力センサ５７が、人体正面側から見て右寄りの位置２段に各２個ずつ合計４個取り付けられている。これら圧力センサ５７は、気管挿管時に舌の右奥側を喉頭鏡２５（図１参照）で持ち上げることが良いとされる観点から、後述の評価を行うために用いられる。

前記声帯部４１は、図４に示されるように、管部５９と、この管部５９の図４（Ａ）中左右両側に配置された一対の模擬声帯６０，６０と、各模擬声帯６０，６０の図４（Ａ）中裏側にそれぞれ設けられるとともに、図１の評価手段１５に繋がる圧力センサ６２とを備えて構成されている。

前記模擬声帯６０，６０は、遮光性及び弾性を有する薄板状に設けられて、管部５９の内部空間の一部分を閉塞するようなっている。

前記圧力センサ６２は、図３で説明した圧力センサ４６と実質的に同一となる構造となっており、当該圧力センサ４６と同一若しくは同等の構成部分については同一符号を用いるものとし、説明を省略する。ここで、模擬声帯６０は、図４（Ｂ）中上側から押圧力が加わると同図中中央部分が下方に弾性変形し、圧力センサ６２との離間距離が変わる（短くなる）。すると、模擬声帯６０は、前記反射板５２のような遮光性を有しているため、前記圧力センサ４６と同様、模擬声帯６０を反射した光によるフォトインタラプタ５０での受光量が変わり、当該受光量の変化に伴う電圧の変化によって模擬声帯６０の変位量を検出できるようになっている。

前記首胸部２８Ｂは、図２に示されるように、口内部３２から声帯部４１の管部５９を通じて連なる気管部６３と、口内部３２に連なるとともに、気管部６３の同図中下側に並列配置された食道部６４とを備えている。

前記気管部６３は、図５に示されるように、管壁６５と、管壁６５内にそれぞれ設けられるとともに、図１の評価手段１５にそれぞれ繋がる複数の圧力センサ６６及び複数の位置検出センサ６９とを備えている。

前記圧力センサ６６は、図５及び図６に示されるように、管壁６５の内側に表出した状態で当該管壁６５に固定されており、気管部６３の軸線方向に沿って複数個設けられている。これら圧力センサ６６は、上顎前歯部３４に設けられた前述の圧力センサ４６とほぼ同一の構成となっており、前記圧力センサ４６と同一若しくは同等の構成部分については同一符号を用いて説明を省略する。この圧力センサ６６は、訓練時に気管部６３内に挿入されたカフ２２が膨張したときに、当該膨張による管壁６５への押圧力を測定できるようになっている。測定原理は、前記圧力センサ４６と同様である。

前記位置検出センサ６９は、図５及び図６に示されるように、フォトインタラプタ７１により構成されており、気管部６３の軸線方向に沿って複数配置されている。これらフォトインタラプタ７１は、管壁６５の内側に表出した状態で当該管壁６５に埋設されており、前記フォトインタラプタ５０と同様に、発光素子５４及び受光素子５５を備えている。

ここでのフォトインタラプタ７１は、図６中の矢印に示されるように、フォトインタラプタ７１の発光素子５４から照射された光を同じフォトインタラプタ７１内の受光素子５５で検出するようになっている。つまり、フォトインタラプタ７１に気管挿管チューブ１７が位置すると、その表面の反射材２３によって、発光素子５４からの光が気管挿管チューブ１７で反射されるため、受光素子５５の受光量が増大し、当該受光量の変化を検出することで、各フォトインタラプタ７１に対向する位置に気管挿管チューブ１７が存在するか否かが分かることになる。従って、各フォトインタラプタ７１で受光状態を測定することで、あるフォトインタラプタ７１での測定結果が、所定の閾値以下の受光量の場合は、そのフォトインタラプタ７１の対向位置には気管挿管チューブ１７が存在しないと判断され、当該気管挿管チューブ１７の存否の境界となるフォトインタラプタ７１の位置（図５中Ｋ）が、気管挿管チューブ１７の先端側の存在位置となる。

前記食道部６４は、図２に示されるように、口内部３２に繋がる内部空間を形成する管壁７５と、当該管壁７５内に設けられて図１の評価手段１５に繋がる位置検出センサ７６とを備えている。

前記位置検出センサ７６は、気管部６３の位置検出センサ６９と同様の構造のセンサであり、食道部６４の入口寄りの管壁７５の位置にフォトインタラプタ７７が設けられた構成となっている。この食道内位置検出センサ７６は、食道部６４内に気管挿管チューブ１７が誤挿入されたときに、前記位置検出センサ６９と同様の原理で、気管挿管チューブ１７の食道部６４内への侵入を検出するようになっている。

前記フレーム２８Ｃは、図１に示されるように、頭顔部２８Ａを支持する第１フレーム７８Ａと、第１フレーム７８Ａに対して支点Ｐ１を中心に回転可能に連結されるとともに、首胸部２８Ｂを支持する第２フレーム７８Ｂと、第１フレーム７８Ａと下顎部３１の奥側の支点Ｐ２の間に連結され、当該支点Ｐ２を中心に下顎部３１を回転可能する第３フレーム７８Ｃと、第２フレーム７８Ｂにおける支点Ｐ１と反対側の支点Ｐ３に回転可能に連結されベース７８Ｄと、頭顔部２８Ａ、首胸部２８Ｂ及び下顎部３１の姿勢を検出する目的で設けられ、各支点Ｐ１〜Ｐ３の回転角度を測定する姿勢検出センサとしてのポテンショメータからなる角度センサ７９，８０，８１とを備えている。

以上のフレーム２８Ｃの構成によって、支点Ｐ１を中心として頭顔部２８Ａを首胸部２８Ｂに対して回転させることができ、このときの回転角度である頭部角度αが角度センサ７９で測定される。また、支点Ｐ２を中心として下顎部３１を頭部３０に対して回転させることができ、このときの回転角度である顎角度βが角度センサ８０で測定される。更に、支点Ｐ３を中心として首胸部２８Ｂをモデル１４の設置面に対して回転させることができ、このときの回転角度である頸部角度γが角度センサ８１で測定される。

前記評価手段１５は、ソフトウェア及びハードウェアによって構成され、プロセッサ等、複数のプログラムモジュール及び処理回路等により成り立っている。この評価手段１５は、前記各圧力センサ４６，５７，６２，６６、各位置検出センサ６９，７６及び各角度センサ７９，８０，８１からの測定値に基づいて、予め記憶された評価関数の各パラメータＸ_１〜Ｘ_８に数値を代入することで、気管挿管手技の評価値Ｚを算出するようになっている。

ここでの評価関数は、次式で表される。
Ｚ＝ＡＸ_１＋ＢＸ_２＋ＣＸ_３＋ＤＸ_４＋ＥＸ_５＋ＦＸ_６＋ＧＸ_７＋ＨＸ_８
なお、Ａ〜Ｈは、予め求められた定数である。具体的に、これら定数Ａ〜Ｈは、複数の医師や救急救命士等の熟練者と複数の未経験者とそれぞれに対して、前記パラメータＸ_１〜Ｘ_８に代入される各数値を取得し、公知の判別解析を用いて、評価値Ｚの平均が０となるように、予め演算で求められる。

前記評価関数は、例えば１００点を満点とするように、評価値Ｚが大きいほど、気管挿管手技が上手いと判断される。なお、各定数Ａ〜Ｈの一部若しくは全部について、パラメータＸ_１〜Ｘ_８対応する手技の危険度を考慮して、意図的に重み付けを行って任意に設定することも可能である。

前記評価手段１５は、図１に示されるように、前記各圧力センサ４６，５７，６２，６６、各位置検出センサ６９，７６及び各角度センサ７９，８０，８１による測定結果を得る測定部８２と、訓練開始から気管に空気を注入する直前までの気管挿管時間を計時する計時部８３と、測定部８２及び計時部８３のデータから予め記憶された関数により前記パラメータＸ_１〜Ｘ_８に代入する値を求めるデータ演算部８５と、データ演算部８５で求められた各値を前記評価関数に代入することで、前記評価値Ｚを算出する評価値算出部８６と、求めた評価値Ｚを表示する表示部８７とを備えて構成されている。

前記データ演算部８５では、評価関数の各パラメータＸ_１〜Ｘ_８に代入される値が、各センサ４６，５７，６２，６６，６９，７６，７９〜８１の測定値から以下の関数により求められる。特に限定されるものではないが、これら値は、０〜１の間の手技評価指数として求められる。

パラメータＸ_１は、気管挿管時間の長短の観点から手技評価するための挿管時間指数に関するものであり、計時部８３で計時された気管挿管時間Ｔを次式に代入することで求められる。

ここで、Ｔ₁は、気管挿管チューブ１７の挿入を開始してから終了するまでの時間のうち、医学的に成功とされる時間定数（例えば、３０秒）であり、Ｔ₂は、医学的に失敗とされる時間定数（例えば、６０秒）である。

パラメータＸ_２は、最適となる頭部と頸部の姿勢（スニッフィングポジション）の観点から手技評価するための最適姿勢指数に関するものであり、角度センサ７９，８１の測定値である頭部角度α，頸部角度γから以下のように求められる。

ここで、Ｊ，Ｋは、定数である。また、α_１は、医学的に最適とされる頭部の角度定数（例えば、１６度）であり、γ_１は、医学的に最適とされる頸部の角度定数（例えば、３２度）である。

パラメータＸ_３は、患者の前歯の損傷を招来する上顎前歯部３４への接触の観点から手技評価するための切歯部力指数に関するものである。このパラメータＸ_３は、気管挿管訓練中に定期的（例えば、２０ｍｓｅｃ毎）に測定される圧力センサ４６の測定値Ｆ（ｔ）と前記気管挿管時間Ｔから、次のように求められる。なお、以下において、「ｔ」は、訓練開始からの経過時間を表す。

ここで、Ｌ，Ｍは、定数である。また、ｙ_１は、予め行われた複数の未経験者の手技において、それぞれ上式で求めたｙの平均値となる定数である。更に、Ｆ（ｔ）_ＭＡＸは、圧力センサ４６の測定値Ｆ（ｔ）の最大値であり、Ｆ_１は、ヒトの切歯が折れる力の最小値となる定数（例えば、２００Ｎ）である。

パラメータＸ_４は、カフ２２を膨らませたときに、患者の気道内壁に対するカフ２２の押圧状況の観点から手技評価するためのカフ部圧力指数に関するものである。このパラメータＸ_４は、カフ２２を膨らませたときの各圧力センサ６６の測定値の総和となる力Ｆから、以下のように求められる。

ここで、ｋは、定数である。また、Ｐ_１は、患者の気道内壁に付加される押圧力で医学的に適正とされる範囲の下限値を表す定数であり、Ｐ_２は、当該範囲の上限値を表す定数である。更に、Ｐ_３は、医学的に気道内壁に付加してはいけない押圧力の最低値である。Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３として、例えば、２０、３０、４０（ｍｍＨ_２Ｏ）が挙げられる。

パラメータＸ_５は、喉頭鏡１８で患者の舌部を持ち上げるときに舌部の右側となる適正位置で持ち上げているか否かの観点から手技評価するための舌部力指数に関するものである。このパラメータＸ_５は、喉頭鏡１８で舌部３６を持ち上げているときに、各圧力センサ５７で測定された電圧値Ｖ（ｎ）から、以下のようにして求められる。

ここで、電圧値Ｖ（ｎ）は、１〜ｎ番目（本実施形態ではｎ=４）の圧力センサ５７それぞれの測定値を意味し、Ｑ（ｎ）は、各圧力センサ５７に対応した定数を意味する。また、Ｖ_１は、予め行われた複数の未経験者の手技において、舌部に付加される押圧力の平均値となる定数であり、Ｖ_２は、予め行われた複数の医師の手技において、舌部に付加される押圧力の平均値となる定数である。

パラメータＸ_６は、気管挿管時の気管挿管チューブ１７の先端側の位置の観点から手技評価するためのチューブ位置指数に関するものである。このパラメータＸ_６は、位置検出センサ６９，７６の検出結果から、次のように求められる。
すなわち、位置検出センサ７６によって、食道部６４内に気管挿管チューブ１７が挿入されたことが検出されると、食道挿管として、Ｘ_６=０とされる。
また、位置検出センサ６９によって、気管部６３内に気管挿管チューブ１７が挿入されたことが検出されると、各位置検出センサ６９の検出状態によって、気管挿管チューブ１７の先端側の位置がどこにあるか判断される。そこで、気管挿管チューブ１７の先端側が気管支内まで延びていると判断されると、気管支挿管として、Ｘ_６=０．５とされる。一方、気管挿管チューブ１７の先端側が気管支よりも手前に位置していると判断されると、適正な気管挿管として、Ｘ_６=１とされる。

パラメータＸ_７は、口内部３２の開口程度の観点から手技評価するための開口程度指数に関するもの。このパラメータＸ_７は、開口が十分でない場合、喉頭鏡１８を挿入する際、患者の切歯部に損傷を与える虞がある一方、無理に開口すると患者の顎関節を損傷する虞があることから制定されている。ここでは、喉頭鏡１８を口内部３２に挿入する直前において、角度センサ８０によって測定された下顎部３１の回転角度（顎角度β）から、以下のように求められる。

ここで、Ｌ（β）は、顎角度βから数学的演算によって得られる開口量であり、また、Ｌ_１は、気管挿管時に医学的に最適とされる開口量（例えば、６０ｍｍ）である。

パラメータＸ_８は、気管挿管チューブ１７の声帯部４１への接触の観点から手技評価するための声帯部指数に関するものである。このパラメータＸ_８は、訓練開始時から気管挿管終了時間Ｔまでの間で定期的に測定された圧力センサ６２の電圧値Ｖ（ｔ）から、以下のようにして求められる。

ここで、Ｙ_１は、予め行われた複数の未経験者の手技において、上式で求めたＹ値の平均値となる定数である。

前記評価値算出部８６では、前記評価関数のパラメータＸ_１〜Ｘ_８にデータ演算部８５で求めた各値が代入されて、評価値Ｚが求められる。

なお、前述したパラメータＸ_１〜Ｘ_８の他、気管挿管手技の上手下手を左右する指標に関するパラメータであれば、種類や数を問わずに何でも採用することができる。この場合は、別途、前述した判別解析を使って評価関数を求め、当該評価関数を適用すれば良い。その他のパラメータとしては、例えば、喉頭鏡１８により唇部分に作用した外力の大きさに基づいて決まる指標や目や咽頭部に作用した外力の大きさに基づいて定まる指標等がある。

次に、気管挿管訓練装置１０を使った気管挿管訓練及び評価の流れについて説明する。

計時部８３による計時を開始し、気管挿管訓練を開始する。この際、訓練者は、頭顔部２８Ａや首胸部２８Ｂを手に持って動かし、モデル１４を気管挿管に好適となる姿勢にする。また、下顎部３１を回転し、モデル１４の口内部３２を開口状態にする。この際、角度センサ７９〜８１の測定値により、モデル１４が正しい姿勢になっているかが評価されるとともに、開口程度の適不適が評価されることになる。

そして、喉頭鏡１８のブレード２５が口内部３２に差し込まれ、訓練者は、舌部３６を持ち上げて、喉頭鏡１８を使って喉頭蓋部３９と声帯部４１の存在を確認する。この際、圧力センサ４６の測定値により、ブレード２５が上顎前歯部３４に当たっているか否かが評価されることになり、更に、圧力センサ５７の測定値により、ブレード２５の先端側が舌根部３７の正しい位置に当てられているか否かも評価されることになる。

この状態で、訓練者は、気管挿管チューブ１７を口内部３２から気管部６３内に挿入する。この際、圧力センサ６２の測定値により、気管挿管チューブ１７が声帯部４１に干渉しているか否かが評価されることになり、また、位置検出センサ７６の測定値により、気管挿管チューブ１７が食道部６４に誤挿入されていないかが評価されることになる。

そして、訓練者は、気管挿管チューブ１７を気管部６３の更に奥側に挿入し、気管挿管チューブ１７の吹出部２１が気管支の手前の適正位置にあると自己判断したときに、気管挿管チューブ１７の挿入を止める。この際、位置検出センサ６９の測定値により、気管挿管チューブ１７が気管部６３の適正位置で止められているかが評価されることになる。

次いで、訓練者は、体外側からカフ２２内に空気を注入し、カフ２２を膨張させて気管部６３の管壁６５に接触させ、カフ２２によってチューブ本体２０の周りの隙間を閉塞する。この際、圧力センサ６６の測定値により、カフ２２が適正な圧力で管壁６５に接触しているか否かが評価されることになる。そして、このように気管挿管が終了すると、訓練開始からの経過時間（気管挿管時間Ｔ）が計時され、気管挿管にかかった時間が評価されることになる。

最後に、訓練者は、気管挿管チューブ１７を通じて模擬体２８内に空気を送り込み、訓練を終了する。

従って、このような実施形態によれば、気管挿管処置の留意点を考慮した総合的な気管挿管手技の評価が可能になる。

また、各センサ４６，５７，６２，６６，６９，７６，７９〜８１は、前記実施形態で説明した構造のセンサに限定されるものではなく、同様の作用を奏する限りにおいて、他の構造のセンサに代替することもできる。

また、前記モデル１４は、人体を模擬したものであるが、他の動物の気道部位や食道部位を模擬して、本実施形態と同様の構成とすることで、本発明を動物の気管挿管訓練装置に適用することも可能である。

その他、本発明における装置各部の構成は図示構成例に限定されるものではなく、実質的に同様の作用を奏する限りにおいて、種々の変更が可能である。

本実施形態に係る気管挿管訓練装置の概略構成図。模擬体の拡大断面図。圧力センサの拡大縦断面図。（Ａ）は、声帯部付近の気道の断面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。気管部の拡大断面図。図５のＡ−Ａ線に沿う断面図。

符号の説明

１０気管挿管訓練装置
１２気管挿管器具
１４モデル
１５評価手段
２８Ａ頭顔部
２８Ｂ首胸部
３０頭部
３１下顎部
３２口内部
３４上顎前歯部
３６舌部
４１声帯部
４６圧力センサ
５７圧力センサ
６３気管部
６４食道部
６６圧力センサ
６９位置検出センサ
７６位置検出センサ
７９角度センサ（姿勢検出センサ）
８０角度センサ（姿勢検出センサ）
８１角度センサ（姿勢検出センサ）
８２測定部
８３計時部
８５データ演算部
８６評価値算出部
Ｚ評価値

Claims

人体の上半身部分を模擬した外形を有し、気管挿管器具を使った気管挿管訓練が行われるモデルと、このモデルに対して行われた気管挿管手技の評価を行う評価手段とを備え、
前記モデルは、人体の首部よりも上の部分に相当する頭顔部と、この頭顔部に対して回転可能に連なるとともに、所定の設置面に対する傾斜角度を調整可能な首胸部と、これら頭顔部及び首胸部の姿勢を検出する姿勢検出センサとを備え、
前記頭顔部は、人体の頭部に相当する頭部と、当該頭部に対して回転可能に連なる下顎部と、当該下顎部の姿勢を検出する姿勢検出センサと、前記頭部及び下顎部の間に設けられた口内部と、前記頭部の上顎部分に固定された上顎前歯部と、当該上顎前歯部に付加された押圧力を測定する圧力センサと、前記口内部内に配置された舌部と、当該舌部に付加された押圧力を測定する圧力センサと、前記舌部の奥側に設けられた声帯部と、当該声帯部に付加された押圧力を測定する圧力センサとを備え、
前記首胸部は、前記声帯部を通じて前記口内部に連なる気管部と、前記気管部に並列配置されるとともに、前記口内部に連なる食道部と、前記気管部の内壁に付加される押圧力を測定する圧力センサと、前記気管部内及び前記食道部内の前記気管挿管器具の存否を確認するための位置検出センサとを備え、
前記評価手段は、前記姿勢検出センサ、前記圧力センサ及び前記位置検出センサからの測定値に基づき、予め記憶された評価関数の各パラメータに数値を代入することで、気管挿管手技の評価値を算出することを特徴とする気管挿管訓練装置。
前記評価手段は、前記姿勢検出センサ、前記圧力センサ及び前記位置検出センサによる測定結果を得る測定部と、訓練開始から気管挿管終了までの気管挿管時間を計時する計時部と、前記測定部及び前記計時部のデータから予め定められた関数により前記パラメータに代入する値を求めるデータ演算部と、当該データ演算部で求められた各値を前記評価関数に代入することで前記評価値を算出する評価値算出部とを備えたことを特徴とする請求項１記載の気管挿管訓練装置。