JPS6132669B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は心臓マツサージ、人工呼吸等の救急蘇
生術を訓練するのに用いられる患者ロボツト装置
に関するものである。

一般に心臓マツサージや人工呼吸等の救急蘇生
術を必要とするような症例に計画的に遭遇できる
ことはなく、従つて、実際の症例経験を重ねてこ
れらの蘇生術を体得することは殆んど不可能であ
る。また実際の人間を疑似患者にして蘇生術の訓
練をすることが行われているが、この方法にも限
界がある。また救急蘇生術は医療要員のみならず
一般人も広く体得しておくことが必要である。

そこで患者ロボツトを用いて蘇生術の訓練を行
うことが試みられて来ている。このような患者ロ
ボツトは、例えば日本医科歯科医学会発行による
「医科機械学 47巻 1944年11月号 第148〜159
頁」において、「医療技術実施修練用シミユレー
タ（特に救急蘇生術訓練用）の開発について」と
題する論文等により提案されている。

この論文に開示される患者ロボツトは、救急蘇
生術としての治療行為として、心臓マツサージ、
人工呼吸、薬剤投与等を模擬的に行うための手段
が設けられると共に、これらの模擬的な治療行為
により得られる治療効果を模擬的な生体反応とし
て現出させる手段が設けられている。また治療行
為を電気信号として検出し、この検出信号をデイ
ジタルデータに変換してマイクロコンピユータ等
を用いて処理することにより、有効な治療効果を
求めるように成されている。上記生体反応として
は、脈拍、血圧、心音、呼吸、瞳孔、咬筋張力等
の循環器、呼吸器、瞳孔等に関するものが挙げら
れている。

このような患者ロボツトを用いて救急蘇生術の
訓練を行う場合は、先ず、インストラクタがキー
ボードにより患者ロボツトの心音、心拍動、脈
拍、呼吸、血圧、瞳孔の対光反射等を設定して患
者の初期状態を設定し、この初期状態を患者ロボ
ツトに模擬的に現出させる。次に訓練者が患者ロ
ボツトを診察し、上記各項目を検査して初期状態
を把握する。次にこの初期状態に応じて訓練者が
心臓マツサージ、人工呼吸等の治療行為をロボツ
トに対して模擬的に施行する。また訓練中には治
療行為に対する注意・指示・はげましなどが文字
による言葉として表示部で表示される。また、イ
ンストラクタは、マイクロコンピユータ内に記憶
されているアルゴリズムのパラメータを、変更す
ることによつて、患者の初期状態、経過途中にお
ける状態変化等を変更することができる。

而して、上記心臓マツサージは周知のように患
者の心臓部を手で間欠的に押圧することにより行
つている。また人工呼吸は患者の口に間欠的に息
を吹き込むことにより行つている。この場合、手
による加圧又は息による加圧は過不足なく且つ適
当な時間間隔を以つて行うことが要求されてい
る。即ち、過剰に胸部を押圧したり過剰に息を吹
き込むことは却つて人体に害を及ぼすことになる
と共に、無駄な労力を消費することにもなる。ま
た加圧が不足すれば何らの効果も得ることはでき
ない。また加圧操作のピツチが早過ぎてもそれら
の全てが有効とはならず、ピツチが長くなり過ぎ
ても効果は余り得られない。さらには１回の加圧
操作に一定時間以上かけても、その全てが有効と
はならない。

本発明は上述した患者ロボツトに対して訓練者
が行う上記加圧操作による治療行為のうちから、
実祭の患者に対して有効な治療行為につながる部
分をより現実に近い形で検出するようにした斯種
ロボツト装置を提供するものである。

第１図は本発明による患者ロボツト装置の全体
の概略図を示すもので、上述した従来の患者ロボ
ツトを一部含んでいる。

この患者ロボツト装置は、循環器、呼吸器等に
関する各種の生体反応及び機能を模擬的に現出す
るように構成された人体模型から成る患者ロボツ
ト１、このロボツト１に内蔵される治療行為検出
器２、治療行評平価回路３、Ａ／Ｄ変換器４、有
効な治療行為に対する治療効果を演算するマイク
ロコンピユータ５、Ｄ／Ａ変換器６、上記ロボツ
ト１に内蔵される治療効果発生器７、キーボード
等を含む指示部８及び表示部９等から主として構
成されている。

次に上記構成による患者ロボツト装置を用いて
心臓マツサージ等の訓練を行う方法及びその動作
について説明する。

先ず、前述したようにインストラクタが指示部
８のキーボードを用いて患者ロボツト１の脈拍、
血圧等を設定して患者の初期状態を設定し、この
初期状態を患者ロボツト１に模擬的に現出させ
る。次に訓練者が患者ロボツト１を診察し上記各
項目を検査して初期状態を把握する。次にこの初
期状態に応じて訓練者が心臓マツサージ等の加圧
治療行為をロボツト１に対して模擬的に施行す
る。

上記治療行為検出器２は、訓練者が行う心臓マ
ツサージ等の治療行為を検出して、その治療行為
に応じた検出信号Ｓ_Aを発生する。この信号Ｓ_Aは
治療行為評価回路３に加えられて、上記治療行為
のうち有効な部分のみの信号Ｓ_Bが取り出され
る。この信号Ｓ_BはＡ／Ｄ変換器４でデイジタル
データＳ_Cに変換されてマイクロコンピユータ５
に加えられる。マイクロコンピユータ５は所定の
アルゴリズムが記憶されたメモリを有し、上記デ
ータＳ_Cに応じた各種の治療効果が夫々所定の演
算式に基いて演算される。即ち、このマイクロコ
ンピユータ５によつて、訓練者が患者ロボツトに
対して施した治療行為のうち有効な行為に対する
患者の生体反応（効果）が数値的に求められる。
この効果を表わす数値信号Ｓ_DはＤ／Ａ変換器６
によりアナログ信号Ｓ_Eに変換される。この信号
Ｓ_Eに応じて治療効果発生器７は、患者ロボツト
１に対して各種の生体反応を模擬的に現出させ
る。この生体反応としては、肘動脈の脈拍、肘動
脈におけるコロトコフ音により測定される最高・
最低血圧等である。従つて実際には、上記効果発
生器７としては、上記各生体反応別に複数個設け
られ、またマイクロコンピユータ５においては、
各生体反応に応じた上記数値信号Ｓ_Dが夫々演算
される。

また表示部９には、心臓マツサージに対して
は、胸壁圧迫のストローク長及びマツサージ回数
等が表示される。また人工呼吸に対しては、最
高・最低血圧等が表示されると共に、訓練者の治
療行為に対する注意・指示等が表示される。

次に心臓マツサージに対して用いられる上記治
療効果検出器２について第２図と共に説明する。

第２図において、１０は鋼線をポリエチレン被
覆して成る模擬助骨、１１は模擬胸骨、１２は模
擬脊椎を示す。上記胸骨１１と脊椎１２との間に
は、生体胸郭と同様のバネ定数（１Kg/mm）を有
するスプリング１３が介装されている。このスプ
リング１３は、台１４上に載置したロボツト１の
胸部を訓練者が手１５で押圧したときに、約50Kg
の押圧力で４〜５cm程度の圧縮、復元のストロー
クを有していることが必要である。また胸郭内に
は弾性球からなる模擬心臓１６が台１７上に保持
されている。この模擬心臓１６に加わる圧力は圧
力−電気変換器１４で上記電気信号Ｓ_Aに変換さ
れて上記評価回路３に送られる。

次に上述のようにして患者ロボツト１に対して
施した心臓マツサージ等による効果を現出するた
めの上記治療効果発生器７として、血圧に関する
ものの実施例について第３図と共に説明する。

上記マイクロコンピユータ５では、上記信号Ｓ
_Cに基いて最高血圧値を示す信号Ｓ_Fと最低血圧値
を示す信号Ｓ_Gとが算出される。この信号Ｓ_F，Ｓ
_Gは夫々Ｄ／Ａ変換器１８，１９によりアナログ
信号Ｓ_H，Ｓ_Iに変換された後、電圧比較器２０に
加えられて、この電圧比較器２０の最高基準レベ
ル及び最低基準レベルを設定する。従つて、この
最高及び最低基準レベルは、有効な治療行為に応
じて刻々に変化する。

そこで心臓マツサージ等を何回か繰り返した後
に、患者ロボツトの腕部１ａに巻かれたカフ２１
を血圧計２２を見ながら加圧器２３により加圧
し、聴診器２４でコロトコフ音を聴く。このコロ
トコフ音は電圧比較回路２０からの信号Ｓ_Jによ
り動作させるコロトコフ音発生回路２５により電
子音として模擬的に発生される。上記加圧による
圧力は血圧計２２で表示されると共に、圧力−電
気変換器２６により電気信号Ｓ_Kに変換される。
この信号Ｓ_Kは電圧比較回路２０に加えられて、
上記信号Ｓ_H，Ｓ_Iと夫々比較される。そして上記
加圧によつてカフ圧、即ち上記信号Ｓ_Kのレベル
が上記最高基準レベルＳ_Hに達すると、コロトコ
フ音発生回路２５が停止してコロトコフ音が消失
する。そこでカフ圧を下げて行くと再びコロトコ
フ音が現れ、最低基準レベルＳ_Iに達すると消失
する。従つて、血圧計２２を読み取ることによ
り、有効な治療行為に対する効果としての血圧の
変化を知ることができる。

一方、マイクロコンピユータ５は上記信号Ｓ_C
に基いて動脈圧拍動信号Ｓ_Lを算出する。この信
号Ｓ_Lに基いて電気−機械変換器２７は腕部１ａ
の手首部分に設けられた動脈拍動発生器２８を動
作させ、これによつて有効な治療効果に応じた脈
拍が模擬的に現出される。

次に心臓マツサージ等による治療行為から有効
な治療行為を取り出すための前記治療行為評価回
路３の実施例について第４図及び第５図と共に説
明する。

前述したように心臓マツサージによる治療行為
は第２図の構成により検出される。また実際の人
工呼吸は患者の口から間欠的に吹き込むことで行
つている。従つて、第１図の患者ロボツト１を用
いて人工呼吸を模擬的に行う場合も、このロボツ
ト１の口から間欠的に息を吹き込むことになる。
故にこの人工呼吸の行為を検出するには、間欠的
に吹き込まれた息による加圧を検出することにな
る。従つて、心臓マツサージの検出信号Ｓ_Aの波
形と人工呼吸の検出信号Ｓ_Aの波形とは実質的に
略等しく、例えば第５図Ａに示すような波動性を
有するものとなる。

本実施例においては、上記検出信号Ｓ_Aから有
効部分の信号Ｓ_Bを取り出すために次の条件が設
定されている。

(1) 信号Ｓ_Aに対して第５図Ａのような２つの基
準レベルV₁，V₂を定め、このV₁とV₂との間の
部分のみ有効とする。上記基準レベルV₁は、
加圧操作による必要な加圧量の最大レベルに対
応するもので、このV₁を越える加圧は過大と
見做される。上記基準レベルV₂は必要な加圧
量の最小レベルに対応するもので、このV₂に
達しない加圧は無効と見做される。

(2) １回の加圧操作の終了から所定時間T₁以内
に行われた次の加圧操作は無効とする。このた
めに本実施例においては、信号Ｓ_Aがその最大
レベルに達した後下降して、再びレベルV₂を
過ぎた時点から上記所定時間T₁を検出してい
る。

(3) １回の加圧操作の終了後、上記所定時間T₁
を経過した後に行われた次の加圧操作のうち所
定時間T₂に含まれる部分のみ有効とする。即
ち、１回の加圧操作が長時間にわたつて緩慢に
行われたときは、そのうちの上記所定時間T₂
の部分のみ有効と成す。

第４図、は上記(1)(2)(3)で述べた条件の下に上記
信号Ｓ_Bを得るための評価回路３の実施例を示
す。

第４図において、心臓マツサージ等の加圧治療
により得られた検出信号Ｓ_AはリミツタレベルV₁
のリミツタ回路２８に加えられると共にコンパレ
ータ２９に加えられて上記基準レベルV₂と比較
される。従つて、このコンパレータ２９より第５
図Ｂに示すように信号Ｓ_AのV₂以上で「Ｈ」レベ
ルとなるパルス信号Ｓ_Mが得られる。この信号Ｓ_M
はその立下りでパルス発生回路３０をトリガする
と共に、その立上りでパルス発生回路３１をトリ
ガする。これらのパルス発生回路３０，３１は例
えば夫々時定数T₁，T₂を有する単安定マルチバ
イブレータで構成されている。

上記パルス発生回路３０からは第５図Ｃに示す
ような、所定時間T₁で「Ｌ」レベルとなるパル
ス信号Ｓ_Nが得られ、パルス発生回路３１からは
同図Ｄに示すような所定時間T₂で「Ｈ」レベル
となるパルス信号Ｓ_Oが得られる。これらの信号
Ｓ_N，Ｓ_Oがアンドゲート３２に加えられることに
より、同図Ｅに示すようなゲート信号Ｓ_Pが得ら
れる。この信号Ｓ_Pはゲート回路３３に加えられ
る。

一方、上記リミツタ回路２８から信号Ｓ_AのV₁
以上がカツトされた信号Ｓ_Qが得られ、この信号
Ｓ_Qがゲート回路３３に加えられて、上記信号Ｓ_P
の「Ｈ」レベルの部分Ｓ_P1でゲートされることに
より、同図Ｆの斜線で示す部分の信号Ｓ_Rが得ら
れる。

即ち、同図Ｆにおける斜線部分は１回目〜８回
目までの心臓マツサージ又は人工呼吸のうち有効
な部分のみを示している。同図Ｆにおいて、１回
目及び２回目の加圧はその略全部が有効であり、
加圧量に対する治療効果としては最も効率が良
い。また３回目は２回目の終了後、所定時間T₁
以内に行われているので、全て無効となつてい
る。４回目は加圧操作に要した時間T₃（信号Ｓ_A
がV₂を越えてから最大レベルに達し再びV₂に達
するまでの時間）が上記設定時間T₂を越え且つ
過剰な加圧があつた場合であり、従つてT₂及び
レベルV₁を越えた部分が無効となつている。ま
た５回目はレベルV₂に達しないので全て無効と
なる。６回目はレベルV₁に達していないが、レ
ベルV₂を越えた部分が有効となる。また７回目
の加圧が元に戻らないうちに次の８回目の加圧を
行つたので、７回目はレベルV₁に戻らず、従つ
て、８回目に対する信号Ｓ_Mの立上りが発生しな
い。このため信号Ｓ_Oが発生されず、この場合は
７回目のみ有効となる。

上記斜線部分の信号Ｓ_Rは次に積分回路３４で
積分されることにより、第５図Ｇに示すような信
号Ｓ_Bを得ることができる。尚、実際には所定時
間毎に得られる信号に対して効果を発生させ、こ
の所定時間が経過すれば、積分回路３４をリセツ
トするようにしている。

尚、過大な圧力が加えられたこと、即ち、信号
Ｓ_AがレベルV₁を越えたことがリミツタ回路２８
により検出されたときに、アラーム音を発生させ
るようにすることも可能である。

以上述べたように本発明によれば、心臓マツサ
ージ等を模擬する加圧操作のうち実際の患者に対
して有効となる部分のみを正確に検出することが
できる。即ち、第１検出信号Ｓ_Aに基準レベルV₁
を設定しているので、過剰な且つ無駄な加圧操作
が成されてもその部分を排除することができる。
また最低基準レベルV₂を設定しているので、加
圧が不足する場合は、その加圧操作を排除するこ
とができる。さらに所定時間T₁、T₂を設定して
いるので、加圧操作の直後に次の加圧が行われた
場合、即ち、加圧操作のピツチが早過ぎる場合
や、１回の加圧操作が緩慢に行われた場合等も無
効部分を排除することができる。従つて、訓練者
が行つた加圧操作のうちの実際の患者に対して無
効となる部分を確実に排除して、有効な部分のみ
を取り出し、この有効部分に応じて生体反応を現
出させることができる。このため心臓マツサージ
等の訓練をより現実に近い状態で行うことがで
き、これによつて心臓マツサージ等を従来よりも
効率的にしかも正確に体得することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すブロツク図、第
２図は心臓マツサージを検出する機構の実施例を
示す断面図、第３図は生体−反応を示す装置の実
施例を示すブロツク図、第４図は治療行為の有効
部分を検出する回路の実施例を示すブロツク図、
第５図は第４図の動作を示すタイムチヤートであ
る。 なお図面に用いた符号において、１……患者ロ
ボツト、２……治療行為検出器、３……治療行為
評価回路、５……マイクロコンピユータ、７……
治療効果発生器、である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 間欠的な加圧操作により模擬される治療行為
   を検出して波動性を有する第１の検出信号Ｓ_Aを
   出力する第１の検出手段２と、所定の生体反応を
   現出させる手段７とを内蔵する人体模型１と、 上記第１の検出信号Ｓ_Aから所定の有効部分Ｓ_R
   を検出して第２の検出信号Ｓ_Bを出力する第２の
   検出手段３と、 上記第２の検出信号Ｓ_Bに基いて治療効果を演
   算する手段５とから成り、 上記第２の検出手段３は、 上記第１の検出信号Ｓ_Aにおける、上記加圧操
   作から治療効果を得るのに必要な最大加圧量に対
   応する最大基準レベルV₁以下の部分を検出して
   第３の検出信号Ｓ_Qを出力する第３の検出手段２
   ８と、 上記第１の検出信号Ｓ_Aにおける、上記加圧操
   作から治療効果を得るのに必要な最小加圧量に対
   応する最小基準レベルV₂以上の部分を検出して
   第４の検出信号Ｓ_Mを出力する第４の検出手段２
   ９と、 上記第１の検出信号Ｓ_Aがその最大レベルから
   上記最小基準レベルV₂を過ぎ、所定時間T₁を経
   過したことを、上記第４の検出信号Ｓ_Mから検出
   して第５の検出信号Ｓ_Nを出力する第５の検出手
   段３０と、 １回の加圧操作で得られる上記第５の検出信号
   Ｓ_Nのうち、上記所定時間T₁を経過した後で上記
   信号Ｓ_Aが上記最小基準レベルV₂を過ぎた時点か
   ら所定時間T₂に含まれる部分Ｓ_P1を検出して第
   ６の検出信号Ｓ_Pを出力する第６の検出手段３
   １，３２と、 上記第３の検出信号Ｓ_Qにおける上記所定時間
   T₂に含まれる部分Ｓ_P1を上記第６の検出信号Ｓ_P
   に基づいて検出し第７の検出信号Ｓ_Rを出力する
   第７の検出手段３３と、 上記第７の検出信号Ｓ_Rを所定時間に積分して
   上記第２の検出信号Ｓ_Bと成す手段３４とを有
   し、 上記演算により得られる治療効果を示す信号Ｓ
   _Eに応じて上記生体反応を現出させる手段７を動
   作させるようにした救急蘇生術訓練用患者ロボツ
   ト装置。