JP7440852B2 - 医療用チューブ位置確認システム - Google Patents

Description

本発明は、医療用チューブ位置確認システムに関する。

従来より医療現場において、飲食物の経口摂取が困難な患者に対して、経鼻経管栄養と呼ばれる方法によって飲食物を直接胃に供給することが行われている。具体的には、患者の鼻腔から柔らかな経鼻チューブを挿入し、その先端部を胃まで到達させ、このチューブの基端部から、流動食や栄養剤を注入するといったものである。

このような経鼻経管栄養においては、潤滑ゼリーを塗布した経鼻チューブを鼻孔に挿入し、少しずつ経鼻チューブの先端部を奥へ送りながら、患者に嚥下動作を繰り返してもらい、経鼻チューブの先端部を食道側へ導いて胃に到達させる方法で行われる。

しかしながら、人間の喉の奥は、気管と食道の二つの流路に分岐しているため、このような経鼻チューブの挿入作業は非常に難しく、飲食物等が肺に入ってしまった場合には、誤嚥性肺炎等を起こしてしまうこともある。そのため、経鼻チューブの先端部が胃まで到達したことの確認作業が必須となっている。

特許文献１には、対の絶縁電線とその先端に形成されたセンサ部とを有する検知線が開示されている。検知線は医療用チューブに挿入され、センサ部が胃液に接触すると対の絶縁電線の間の抵抗値が変化する。これにより、対の絶縁電線の間の抵抗値の変化を検出することで、センサ部が胃液に接触したことを判定でき、以て医療用チューブが正しく胃に到達していることを判定できる。

また、特許文献２には、筐体と、筐体から外部に連通し且つ患者の体内に挿入される経鼻チューブの基端側と接続される接続部と、筐体内に配置されるセンサエレメントと、電子回路と、表示手段とを備える経鼻チューブ先端位置確認装置が開示されている。電子回路は、センサエレメントが受ける空圧変化を電気信号として出力し、表示手段は、電子回路からの出力を受けて空圧変化を認識可能状態に表示する。これにより、患者の腹部を外部から押圧することにより胃に空圧変化を生じさせ、センサエレメントが空圧変化を受けたことを表示手段に表示させることにより経鼻チューブが適切な位置に挿入されたか否かを判別することができる。

特開２０１６－７７４５０号公報 特許第６２４５８７０号公報

しかしながら、特許文献１のように検知線を用いる方法では、胃液が適切な場所で分泌されていることが必要であるため、適用できる患者の様態も制限があり、また、医療用チューブの位置判定の精度にもとる。また、特許文献２のように空圧変化を利用する方法では、空圧を制御するために構成が複雑となり、製造コストも高くなる。更に、患者毎に異なる生体の状況に適応させることが必要となる。

そこで、本発明は、医療用チューブの位置を患者に応じてより簡便に確認することができる医療用チューブ位置確認システムを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る医療用チューブ位置確認システムは、端部を胃に留置し経管的に栄養を体内に補給するための医療用チューブの位置を確認する医療用チューブ位置確認システムであって、入射端部から入射する光を導光して出射端部から出射するように構成された導光体であって、出射端部が胃の内部に配置されるように医療用チューブ内に挿入される導光体と、導光体の入射端部に光学的に接続され、生体を透過する波長を含む光を発する光源と、光源が発する光の強度を制御する制御部と、を備え、制御部は、光源が発する光の強度を、患者に固有の第１強度以上且つ第２強度未満の強度範囲に含まれるように制御することを特徴とする。

この態様によれば、光源から発せられた生体を透過する波長を含む光が、医療用チューブ内に挿入された導光体の内部を導光され、導光体の出射端部から出射される。そして、当該光の強度は、患者に固有の第１強度以上且つ第２強度未満の強度範囲に含まれるように制御される。そのため、作業者は生体の外部から当該透過した光の有無を確認することにより、医療用チューブの位置を確認することが可能となる。

本発明によれば、医療用チューブの位置を患者に応じてより簡便に確認することができる医療用チューブ位置確認システムを提供することができる。

本発明の実施形態に係る医療用チューブ位置確認システム１の構成の一例を模式的に示す図である。 ライト１０の機能上の構成の一例を示す模式的な図である。 ライト１０が発する光の波長について説明するための図である。 カメラ３０の機能上の構成の一例を示す模式な図である。 ユーザ端末４０の機能上の構成の一例を示す模式的な図である。 光強度テーブルの一例を示す図である。

添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。（なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一又は同様の構成を有する。）

（１）全体構成
図１は、本発明の実施形態に係る医療用チューブ位置確認システム１の構成の一例を模式的に示す図である。図１に示すとおり、医療用チューブ位置確認システム１は、例えば、ライト１０と、光ファイバ２０と、カメラ３０と、ユーザ端末４０と、データベース５０とを備える。ユーザ端末４０は、通信ネットワークを介して、ライト１０、カメラ３０、及びデータベース５０それぞれと通信可能に接続されている。

（２）各部の構成
（２－１）ライト１０
図２は、ライト１０の機能上の構成の一例を示す模式的な図である。ライト１０は、光源の一例であって、生体を透過する波長を含む光を発する。ライト１０は、例えば、発光部１１と、駆動回路１２と、処理部１３と、記憶部１４と、通信部１５とが、金属や樹脂等で形成された略円筒状の筐体内に設けられて構成される。

発光部１１は、例えば、発光ＬＥＤで構成され、生体を透過する波長を含む光を発する。ライト１０に設けられたスイッチ（不図示）がＯＮすると、駆動回路１２を介して電源（不図示）から電気エネルギーの供給を受けると、当該電気エネルギーを光エネルギーに変換することにより、所定の波長の光を発する。なお、発光部１１は、発光ＬＥＤに限らず、生体を透過する波長を含む光を発するものであれば、任意の発光体であってよい。

ライト１０は後述する光ファイバ２０の入射端部２０Ｉに光学的に接続されており、ライト１０の発光部１１が発した光は、光ファイバ２０の入射端部２０Ｉに入射される。

処理部１３は、例えば、一又は複数個のプロセッサ及びその周辺回路を備えたＣＰＵ等であり、記憶部１４に記憶されているプログラム等に基づいて当該ライト１０の全体的な動作を統括的に制御する。処理部１３は、駆動回路１２に所定の制御信号を供給することにより、駆動回路１２を介して発光部１１の発光を制御する。処理部１３は、例えば、通信部１５を介してユーザ端末４０から受信した制御信号を、駆動回路１２に供給してもよい。制御信号は、例えば、ライト１０が発する光の強度が第１強度以上且つ第２強度未満となるようにライト１０を制御するための制御信号であってよい。

記憶部１４は、例えばＥＥＰＲＯＭ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙＥｒａｓａｂｌｅ ａｎｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の不揮発性メモリ等で構成され、予め設定されたライト１０の制御情報等を記憶する。

通信部１５は、ライト１０を通信ネットワークに接続するための通信インターフェース回路を備え、当該通信ネットワークとの間で通信を行う。なお、ライト１０は、通信部１５等を備えない簡素な構成であってもよい。

ここで、図３を用いて、ライト１０が発する光の波長について説明する。図３には、生体の主要な構成要素である酸化ヘモグロビン、還元ヘモグロビン、メラニン、及び水のそれぞれの光の吸収係数が示されている。図３に示すグラフにおいて、横軸は波長（ｎｍ）を表し、縦軸は吸収係数を表す。

図３に示すとおり、約６５０ｎｍ以下の波長領域では血液（即ちヘモグロビン）による吸収が大きく、約９５０ｎｍよりも長い波長領域では水による吸収が大きい。一方、約６５０ｎｍ以上約９５０ｎｍ以下の波長領域内では、ヘモグロビン及び水の吸収係数が比較的低い。したがって、この波長領域内（約６５０ｎｍ以上、約９５０ｎｍ以下）の光は、他の波長領域と比較して、生体を透過しやすいといえる。

ライト１０の発光部１１が発する光の波長は、生体を透過する波長を含んでいれば特に限定されないが、上述のとおり、約６５０ｎｍ以上、約９５０ｎｍ以下の範囲の波長を含むことが好ましい。

また、図３に示すとおり、酸化ヘモグロビンの吸収率は、約６５０ｎｍ以上、約８００ｎｍ以下の波長領域において特に低い。そのため、好適には、ライト１０の発光部１１が発する光の波長は、約６５０ｎｍ以上、約８００ｎｍ以下の波長領域の少なくとも一部を含んでもよい。

また、図３に示すとおり、還元ヘモグロビンの吸収率は、約８００ｎｍ以上、約９５０ｎｍ以下の波長範囲において特に低い。そのため、好適には、ライト１０の発光部１１が発する光の波長は、約８００ｎｍ以上、約９５０ｎｍ以下の波長領域の少なくとも一部を含んでもよい。

また、図３に示すとおり、水の吸収率は、約６５０ｎｍ以上、約７００ｎｍ以下の波長範囲において特に低い。そのため、好適には、ライト１０の発光部１１が発する光の波長は、約６５０ｎｍ以上、約７００ｎｍ以下の波長領域の少なくとも一部を含んでもよい。

（２－２）光ファイバ２０
光ファイバ２０は、導光体の一例であって、例えば、可塑性を有する細い繊維状を呈しており、図１に示すとおり、医療用チューブＴの内部に挿入可能である。光ファイバ２０は、例えば、石英ガラスやプラスチック等によって形成された中心部のコア（不図示）と、その周囲を覆うクラッド（不図示）とから成る二層構造を有している。

図１に示すとおり、光ファイバ２０の一端には、ライト１０等が発した光が入射するための入射端部２０Ｉが形成されている。入射端部２０Ｉは、光ファイバ２０が医療用チューブＴの内部に挿入された状態において、ライト１０と光学的に接続することが可能な位置に配置される。

また、図１に示すとおり、光ファイバ２０の他端には、光が出射するための出射端部２０Ｅが形成されている。出射端部２０Ｅは、光ファイバ２０が医療用チューブＴの内部に挿入された状態において正しく胃に到達できた場合、胃（図１において符号Ｓで示されている）の内部に配置される。

光ファイバ２０のコアの屈折率は、光ファイバ２０のクラッドの屈折率よりも高く設定されている。そのため、入射端部２０Ｉから入射した光は、コア及びクラッドの境界において全反射することにより、コア内を伝搬する。コア内を伝搬し、出射端部２０Ｅに到達した光は、出射端部２０Ｅから出射される。出射端部２０Ｅから出射した光は、胃及び他の生体部位を透過して生体外に出射され、その一部はカメラ３０に到達する。

（２－３）カメラ３０
図４は、カメラ３０の機能上の構成の一例を示す模式的な図である。

カメラ３０は、撮像部の一例であって、ファイバ２０の出射端部２０Ｅから出射されて生体を透過した光に少なくとも基づいて生体（生体の一部を含む）を撮像し、画像データを生成する。カメラ３０は、例えば、撮像素子３１、処理部３２、記憶部３３、及び通信部３４を備える。カメラ３０は、例えば、特に赤外線に感度が高いカメラであってもよい。

撮像素子３１は、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等で構成され、処理部３２の制御によって、不図示のレンズにより集光された光を検知し、当該光を電気信号に変換する。

処理部３２は、例えば、一又は複数個のプロセッサ及びその周辺回路を備えたＣＰＵ等であり、記憶部３３に記憶されているプログラム等に基づいて当該情報処理装置の全体的な動作を統括的に制御する。処理部３２は、例えば、撮像素子３１が生成した電気信号に基づいて画像データを生成する。また、処理部３２は、通信部３４を介して、生成した画像データをユーザ端末４０又はデータベース５０に送信する。

記憶部３３は、例えば、磁気テープ装置、磁気ディスク装置、又は光ディスク装置のうちの少なくとも一つを備え、処理部での処理に用いられるコンピュータプログラム及びデータ等を記憶する。記憶部３３は、カメラ３０が生体を撮像することにより生成された画像データを記憶する画像データ記憶部の一例である。

通信部３４は、カメラ３０を通信ネットワークに接続するための通信インターフェース回路を備え、当該通信ネットワークとの間で通信を行う。

なお、カメラ３０は、処理部３２が生成した画像データ等を表示するための表示部（不図示）を備えていてもよい。

（２－４）ユーザ端末４０
図５は、ユーザ端末４０の機能上の構成の一例を示す模式的な図である。ユーザ端末４０は、任意の汎用的な情報処理端末であってよく、例えば、通信部４１、記憶部４２、処理部４３、操作部４４、及び表示部４５等を備える。

通信部４１は、ユーザ端末４０を通信ネットワークに接続するための通信インターフェース回路を備え、当該通信ネットワークとの間で通信を行う。

記憶部４２は、例えば、磁気テープ装置、磁気ディスク装置、又は光ディスク装置のうちの少なくとも一つを備え、処理部での処理に用いられるコンピュータプログラム及びデータ等を記憶する。記憶部４２は、カメラ３０が生体を撮像することにより生成された画像データを記憶する画像データ記憶部の一例である。また、記憶部４２は、図６に示す光強度テーブルを記憶してもよい。光強度テーブルは、患者に特有の光の第１強度から第２強度までの範囲を示す情報が、患者毎に対応付けて記録されたテーブルである。光強度テーブルは、例えば図６に示すとおり、「患者ＩＤ」と、「属性情報」と、「身体情報」と、「光強度情報」とを含んでよい。「患者ＩＤ」は、患者を識別するための識別情報（ＩＤ）である。「属性情報」は、患者の属性を示す任意の情報であってよく、例えば、年齢（年代を含む）、性別等を含む。「身体情報」は、患者の身体に関する任意の情報であってよく、例えば、身長、体重、胸囲、腹囲、体脂肪率、脂肪層等の所定の組織層の厚さ、健康診断結果等を含む。

「光強度情報」は、当該患者に固有の、所定の「第１強度」以上、所定の「第２強度」未満の光強度の範囲を示す情報である。ここで、第１強度は、例えば、ファイバ２０の出射端部２０Ｅから出射された光が、胃の内部から体外へ透過するために必要な患者に固有の光の強度であってよい。また、第２強度は、例えば、ファイバ２０の出射端部２０Ｅから出射された光が、肺及び気管の内部から体外へ透過するために必要な患者に固有の光の強度であってよい。第１強度及び第２強度はそれぞれ、患者毎に任意の方法によって測定を行った測定結果であってよい。また、第１強度及び第２強度はそれぞれ、上述したものとは異なる観点によって規定されてもよい。例えば、第１強度及び第２強度はそれぞれ、当該患者の任意の生体部分を透過するために必要な光の強度として規定されてもよい。或いは、第１強度及び第２強度はそれぞれ、上述した当該患者の身体情報に基づいて規定されてもよい。

このように、本実施形態に係る医療用チューブ位置確認システム１は、光源が発する光の強度を、患者に固有の第１強度以上且つ第２強度未満の強度範囲に含まれるように制御する。例えば、第１強度は、患者の胃の内部から体外へ光が透過するために必要な光の強度であり、第２強度は、患者の肺及び気管の内部から体外へ光が透過するために必要な光の強度であってよい。このとき、第１強度よりも第２強度の方が大きいことが通常である。これは、肺には、血液とガスとの交換の場である微少な肺胞が極めて多数含まれているため、胃と比較すると肺の方が光を遮る効果が強いからと考えられる。

処理部４３は、例えば、一又は複数個のプロセッサ及びその周辺回路を備えたＣＰＵ等であり、記憶部に記憶されているプログラム等に基づいて当該情報処理装置の全体的な動作を統括的に制御する。処理部４３は、例えば、ライト１０が発する光の強度を制御してもよい。具体的には、処理部４３は、上述した光強度テーブルを参照して、ライト１０が発する光の強度が第１強度以上且つ第２強度未満となるようにライト１０を制御するための制御信号を、通信部４１を介してライト１０に送信してもよい。処理部４３は、例えば、カメラ３０から通信ネットワークを介して受信した画像データを解析して、医療用チューブＴの位置が適切であるか否かを判定してもよい。また、処理部１３は、例えば、カメラ３０から通信ネットワークを介して受信した画像データを、データベース５０に送信してもよい。また、処理部１３は、例えば、ライト１０のスイッチのＯＮ及びＯＦＦを切り替える制御信号をライト１０に送信してもよい。

操作部４４は、例えば、タッチパネルやキーボタン等で構成され、ユーザによる文字、数字、記号等の入力の操作を受け付け、当該操作に対応する信号を処理部に供給する。

表示部４５は、例えば、液晶ディスプレイや有機ＥＬ（Electro－Luminescence）ディスプレイ等で構成され、処理部から供給された表示データに基づいた画像等を表示する。

（２－５）データベース５０
データベース５０は、例えば、病院等の医療機関が管理するデータベースであって、磁気テープ装置、磁気ディスク装置、又は光ディスク装置のうちの少なくとも一つを備える。データベース５０は、例えば、カメラ３０又はユーザ端末４０から画像データを受信し、これを記憶する。すなわち、データベース５０は、カメラ３０が生体を撮像することにより生成された画像データを記憶する画像データ記憶部の一例である。データベース５０は、例えば、医療機関等が利用する管理サーバ等の任意の外部情報処理装置と通信ネットワークを介して接続されていてもよい。当該外部情報処理装置は、データベース５０に記憶された画像データを取得し、当該画像データについて種々の目的に応じた処理を行ってもよい。

（３）使用方法及び動作
次に、医療用チューブ位置確認システム１の使用方法及び動作を説明する。

まず、作業者は、患者の鼻腔内等において医療用チューブＴの端部を確認し、光ファイバ２０を、出射端部２０Ｅを先にして医療用チューブＴの内部へと所定の長さだけ挿入する。

次に、ライト１０に設けられたスイッチ（不図示）がＯＮすることにより、ライト１０が発光する。このとき、例えば、作業者がライト１０のスイッチを操作することにより、ライト１０を発光させてもよい。或いは、作業者は、ユーザ端末４０を操作することにより、ユーザ端末４０からライト１０へ、ライト１０のスイッチをＯＮさせるための制御信号を送信することにより、ライト１０を発光させてもよい。ライト１０が発光すると、ライト１０が発した光は光ファイバ２０の入射端部２０Ｉに入射する。

次に、ユーザ端末４０は、作業者による患者ＩＤの入力を受け付けると、光強度テーブルを参照して、ライト１０を制御するための制御信号を生成する。制御信号は、ライト１０が発する光の強度が、入力を受け付けた患者ＩＤに対応する第１強度以上且つ第２強度未満の強度範囲に含まれるように、ライト１０を制御するための制御信号である。ライト１０は、ユーザ端末４０から制御信号を受信すると、当該制御信号に応じて、第１強度以上且つ第２強度未満の強度範囲となるように光の強度を調整する。

入射端部２０Ｉに入射した光は、全反射によって光ファイバ２０の内部を伝搬し、出射端部２０Ｅに到達する。出射端部２０Ｅに到達した光は、出射端部２０Ｅから出射され患者の生体を透過する。

作業者は、患者の生体を透過した光の有無を確認する。上述したとおり、ライト１０が発する光の強度は、胃の内部から体外へ透過するために必要な患者に固有の第１強度以上で、且つ、肺及び気管の内部から体外へ透過するために必要な患者に固有の第２強度未満の強度範囲に調整されている。そのため、光が確認できた場合は、医療用チューブＴは適切に胃に到達していると判断することができ、光が確認できない場合は、医療用チューブＴが胃に到達していないと判断することができる。ここで、光の位置の確認は、作業者による目視による方法、及びカメラ３０により生成した画像データを用いる方法のいずれであってもよい。カメラ３０により生成した画像データを用いる方法では、例えば、ユーザ端末４０が、胃及び他の生体部分を透過した光に少なくとも基づいてカメラ３０が生成した画像データを、カメラ３０から受信する。そして、ユーザ端末４０は、当該画像データを解析することにより、当該光の位置が胃に対応する位置であるか否かを判断する。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。

１…医療用チューブ位置確認システム、１０…ライト、１１…発光部、１２…駆動回路、１３…処理部、１４…記憶部、１５…通信部、２０…光ファイバ、２０Ｉ…入射端部、２０Ｅ…出射端部、３０…カメラ、３１…撮像素子、３２…処理部、３３…記憶部、３４…通信部、４０…ユーザ端末、４１…通信部、４２…記憶部、４３…処理部、４４…操作部、４５…表示部

Claims (5)

1. 端部を患者の胃に留置し経管的に栄養を体内に補給するための医療用チューブの位置を確認する医療用チューブ位置確認システムであって、
   入射端部から入射する光を導光して出射端部から出射するように構成された導光体であって、前記出射端部が生体の内部に配置されるように医療用チューブ内に挿入可能に構成される導光体と、
   前記導光体の前記入射端部に光学的に接続され、生体を透過する波長を含む光を発する光源と、
   前記光源が発する光の強度を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記光源が発する光の強度を、前記患者の胃の内部から体外へ光が透過するために必要な光の強度である前記患者に固有の第１強度以上、且つ、前記患者の肺及び気管の内部から体外へ光が透過するために必要な光の強度である前記患者に固有の第２強度未満の強度範囲に含まれるように制御することを特徴とする医療用チューブ位置確認システム。
2. 前記制御部は、患者毎に当該患者に固有の前記第１強度及び前記第２強度が記録されたテーブルを参照して、制御信号を生成し、当該制御信号を前記光源に供給することにより、前記光源が発する光の強度を制御する、請求項１に記載の医療用チューブ位置確認システム。
3. 前記導光体の前記出射端部から出射されて生体を透過した光に少なくとも基づいて生体を撮像する撮像部を更に備える、請求項１又は２に記載の医療用チューブ位置確認システム。
4. 前記撮像部が生体を撮像することにより生成された画像データを記憶する画像データ記憶部を更に備える、請求項３に記載の医療用チューブ位置確認システム。
5. 端部を患者の胃に留置し経管的に栄養を体内に補給するための医療用チューブの位置を確認する医療用チューブ位置確認システムの作動方法であって、
   医療用チューブ位置確認システムは、
   入射端部から入射する光を導光して出射端部から出射するように構成された導光体であって、前記出射端部が生体の内部に配置された前記医療用チューブ内に挿入された導光体と、
   前記導光体の前記入射端部に光学的に接続され、生体を透過する波長を含む光を発するように構成された光源と、
   制御部と、を備え、
   前記作動方法は、前記光源が発する光の強度を、前記患者の胃の内部から体外へ光が透過するために必要な光の強度である前記患者に固有の第１強度以上、且つ、前記患者の肺及び気管の内部から体外へ光が透過するために必要な光の強度である前記患者に固有の第２強度未満である強度範囲に含まれるように制御する前記制御部が作動するステップ、を含むことを特徴とする方法。

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