WO2009113196A1 - 気管挿管訓練装置 - Google Patents

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WO2009113196A1
WO2009113196A1 PCT/JP2008/067697 JP2008067697W WO2009113196A1 WO 2009113196 A1 WO2009113196 A1 WO 2009113196A1 JP 2008067697 W JP2008067697 W JP 2008067697W WO 2009113196 A1 WO2009113196 A1 WO 2009113196A1
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WO
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tracheal intubation
head
evaluation
pressure sensor
tracheal
Prior art date
Application number
PCT/JP2008/067697
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English (en)
French (fr)
Inventor
淳夫 高西
ヨハン ノ
ホルヘ ソリス
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
学校法人早稲田大学
株式会社京都科学
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Publication date
Application filed by 学校法人早稲田大学, 株式会社京都科学 filed Critical 学校法人早稲田大学
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Priority to EP08873260A priority patent/EP2276014A1/en
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    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B23/00—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes
    • G09B23/28—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for medicine
    • G09B23/30—Anatomical models
    • G09B23/32—Anatomical models with moving parts

Definitions

  • the present invention relates to a tracheal intubation training apparatus, and more particularly to a tracheal intubation training apparatus that can objectively evaluate a tracheal intubation technique performed by a doctor, a paramedic, or the like.
  • Consciousness disturbances and cardiopulmonary arrest occur due to illness or accident, and when general anesthesia is performed during surgery, the muscles in the mandible of those patients relax and the root of the tongue (the tongue base) sinks. As a result, the air passage (airway) from the patient's mouth to the lungs is partially blocked, and air is not supplied to the patient's lungs. In such an airway obstruction state, a doctor or a paramedic inserts a tracheal intubation tube into the airway from the patient's mouth and forcibly sends air into the patient's lungs by the tracheal intubation tube.
  • the tracheal intubation tube includes a tube body provided with an air blowing portion on the most distal side thereof, and a cuff provided around the tube body slightly behind the blowing portion.
  • the cuff is provided in a balloon shape that can be expanded and contracted according to the amount of air injected into the cuff, and when the blowing portion reaches an appropriate intratracheal position in the airway, Air is sent into the cuff and expands to bring the cuff into contact with the tracheal wall. In this state, air from outside the body passes through the tube body and is supplied from the blowout portion into the trachea. At this time, the cuff around the tube body closes the gap between the outside of the tube body and the tracheal wall. As a result, it is possible to prevent air supplied in the lung direction from the blowing portion located deeper in the trachea than the cuff from flowing back to the outside of the body, which is the opposite side of the lungs. Foreign substances such as gastric juice from the esophagus can also be prevented from entering the lungs.
  • a training tool such as a mannequin model disclosed in Patent Document 1 is used.
  • the model is equipped with an airway structure that mimics the airway and an esophagus structure that mimics the esophagus, so that tracheal intubation training can be performed while also using an esophageal intubation detector used for secondary confirmation at the emergency site. It has become.
  • this model is for training so that the tracheal intubation tube is not accidentally inserted into the esophagus during tracheal intubation, and such an erroneous insertion into the esophagus can be detected by an esophageal intubation detector. ing.
  • the tracheal intubation tube passes through the gap formed at the center of the vocal cord. At this time, the tracheal intubation tube may be damaged by contact with the vocal cord. is there. Therefore, when putting in and out the tracheal intubation tube, it must be performed with careful attention to contact with the vocal cords.
  • the blowout part which is the foremost side of the tracheal intubation tube, needs to be arranged in the endotracheal part before the bronchi. That is, when the blowout part reaches one trachea branched from the bronchi, a one-lung state in which air is supplied only to one lung is caused. Therefore, it is also necessary to train to reliably arrange the blowout part at an appropriate part in the trachea before the bronchus.
  • the present invention has been devised by paying attention to such problems, and its purpose is to consider various points to consider for tracheal intubation treatment when doctors, paramedics, etc. perform tracheal intubation training.
  • An object of the present invention is to provide a tracheal intubation training apparatus that can objectively evaluate a tracheal intubation technique.
  • the present invention has an outer shape simulating the upper body part of a human body, a model in which tracheal intubation training using a tracheal intubation instrument is performed, and a trachea performed on the model
  • An evaluation means for evaluating the intubation procedure includes a head-and-face portion corresponding to a portion above the neck portion of the human body, a neck-and-thorax portion that can rotate with respect to the head-and-face portion and can adjust an inclination angle with respect to a predetermined installation surface,
  • a posture detection sensor for detecting the posture of the face and neck and chest
  • the head-and-face part includes a head corresponding to a head of a human body, a lower jaw part that is rotatably connected to the head part, a posture detection sensor that detects a posture of the lower jaw part, and the head and lower jaw part
  • a mouth inner portion provided between the upper jaw, an upper jaw front tooth portion fixed to the upper jaw portion of
  • the neck chest part is arranged in parallel with the trachea part connected to the inside of the mouth through the vocal cord part, the esophagus part connected to the inside of the mouth, and the pressing force applied to the inner wall of the trachea part.
  • the evaluation means evaluates the tracheal intubation technique by substituting numerical values for the parameters of the evaluation function stored in advance based on the measured values from the posture detection sensors, the pressure sensors, and the position detection sensors.
  • the configuration is such that the value is calculated.
  • the said evaluation means measures the measurement part which obtains the measurement result by each said attitude
  • the evaluation value calculation unit that calculates the evaluation value is provided.
  • the tracheal intubation technique when a doctor, a paramedic or the like performs tracheal intubation training, an objective evaluation of the tracheal intubation technique for the training can be performed.
  • the tracheal intubation technique By appropriately arranging each sensor at a site where care must be taken, the tracheal intubation technique can be evaluated in consideration of the points to be noted regarding the tracheal intubation procedure.
  • posture detection sensors are arranged on the head and face, neck and chest and lower jaw of the model, and the posture states of the head and face, neck and chest and lower jaw detected by the sensor are reflected in the evaluation value. Objective evaluation of such preparatory work can be performed.
  • a pressure sensor is placed in a part of the model corresponding to a body part where a tracheal intubation instrument such as a tracheal intubation tube or a laryngoscope may come into contact, and the pressure applied to these parts is detected by the pressure sensor. Since it is reflected in the evaluation value, an objective evaluation of the tracheal intubation technique in consideration of the points to be noted regarding the contact can be performed.
  • the laryngoscope blade is not in contact with the maxillary anterior teeth, the blade is in the proper position on the tongue, the tracheal intubation tube is not in contact with the vocal cords, and the tracheal intubation tube It is possible to objectively evaluate whether the pressure applied to the tracheal wall by the cuff is appropriate.
  • a position detection sensor is placed in the airway, and the position of the tracheal intubation device in the airway is detected by the position detection sensor and reflected in the evaluation value.
  • the tracheal intubation technique can be objectively evaluated by taking into consideration points regarding inappropriate tracheal insertion into the trachea.
  • the tracheal intubation device must not enter the esophagus, but a position detection sensor is placed in the esophagus part of the model, and whether the tracheal intubation device has entered the esophagus is sensed and evaluated Since it is reflected in the value, an objective evaluation of the tracheal intubation technique in consideration of erroneous insertion of such a tracheal intubation instrument into the esophagus can also be performed.
  • the schematic block diagram of the tracheal intubation training apparatus which concerns on this embodiment.
  • the expanded sectional view of a simulation body The expanded longitudinal cross-sectional view of a pressure sensor.
  • (A) is a cross-sectional view of the airway near the vocal cords
  • (B) is a cross-sectional view taken along line AA of (A).
  • FIG. 6 is a sectional view taken along line AA in FIG. 5.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of a tracheal intubation training apparatus according to the present embodiment.
  • a tracheal intubation training device 10 is a device for a trainer such as a doctor or a paramedic to perform tracheal intubation training using the tracheal intubation device 12, and as a result of the training, evaluation of the tracheal intubation technique is performed. Can be done.
  • the tracheal intubation training apparatus 10 has an external shape that simulates the upper body part of a human body, and includes a model 14 in which tracheal intubation training using the tracheal intubation instrument 12 is performed, and tracheal intubation techniques performed on the model 14. And an evaluation means 15 for performing the evaluation.
  • examples of the tracheal intubation device 12 include a known tracheal intubation tube 17 and a laryngoscope 18.
  • the tracheal intubation tube 17 includes a tube main body 20 through which air passes, an air blowing portion 21 provided on the most distal side of the tube main body 20, and the periphery of the tube main body 20 slightly behind the blowing portion 21. And a cuff 22 provided on the head.
  • the cuff 22 can inject air into the inside from the outside, and is provided in a balloon shape that can be expanded and contracted according to the amount of air injected.
  • the surface of the tube main body 20 and the cuff 22 is covered with a light shielding material 23 so that the measurement described later is possible.
  • the laryngoscope 18 is provided with a substantially L-shaped blade 25 in a side view on the tip side.
  • the model 14 includes a cover 27 that simulates a surface portion of a human body, and a simulated body 28 that is covered with the cover 27 and that simulates a human body part necessary for tracheal intubation training.
  • the simulated body 28 has a structure in which the airway structure from the mouth portion of the human body to the bronchus and the esophageal structure from the mouth are simulated, and a head face portion 28A corresponding to a portion above the neck portion of the human body, A neck chest portion 28B corresponding to a portion below the neck portion of the human body, and a frame 28C that supports the head face portion 28A and the neck chest portion 28B are configured.
  • the head-and-face portion 28 ⁇ / b> A includes a head 30 corresponding to the head of a human body, a lower jaw 31 that is connected to the head 30 in a rotatable manner, and the head 30 and the lower jaw. 2 between the mouth opening 32 of the space opened at the upper part in FIG. 2, the maxillary anterior teeth part 34 fixed to the upper jaw part 33 on the right side of the head 30 in FIG. 2, and FIG. 2 of the lower jaw part 31.
  • the maxillary anterior teeth portion 34 is provided with pressure sensors 46 connected to the evaluation means 15 (see FIG. 1) at a plurality of locations on the surface inside the mouth 32.
  • the pressure sensor 46 includes a base 48 fixed to the maxillary anterior teeth portion 34, a known photointerrupter 50 fixed on the base 48, and a sponge that covers the periphery of the photointerrupter 50. And the like, and a reflection plate 52 fixed to the upper surface of the elastic member 51.
  • the photo interrupter 50 includes a light emitting element 54 such as a light emitting diode and a light receiving element 55 such as a phototransistor.
  • the elastic member 51 is formed of a black sponge member, but the elastic member 51 is not limited to this and may be anything as long as it has elasticity that can be deformed by a pressing force from the outside.
  • the reflection plate 52 is formed of a plate material having a predetermined light shielding property, prevents light emitted from the light emitting element 54 of the photo interrupter 50 from leaking to the outside of the pressure sensor 46, and the pressure sensor 46. The light is prevented from entering the elastic member 51 from the outside.
  • the light emitted from the light emitting element 54 is reflected by the reflecting plate 52 and detected by the light receiving element 55.
  • the elastic member 51 is deformed according to the magnitude of the external force, and the distance from the reflection plate 52 to the photo interrupter 50 changes.
  • the amount of light detected by the light receiving element 55 changes, and the current value output from the light receiving element 55 changes. That is, as the pressure applied to the reflecting plate 52 increases, the photo interrupter 50 approaches the reflecting plate 52, the amount of light detected by the light receiving element 55 increases, and the current value output from the light receiving element 55 increases.
  • the pressure sensor 46 is applied to the reflector 52 by measuring the voltage associated with the change in the current value of the light receiving element 55 according to the deformation of the elastic member 51 due to the application of external force. The pressure can be grasped.
  • the tongue portion 36 is formed in a shape close to the tongue by a material having elasticity close to that of a human tongue.
  • pressure sensors 57 having a structure substantially the same as the pressure sensor 46 provided on the maxillary anterior teeth portion 34 are attached to the tongue base portion 37 as shown in FIG. 2.
  • the pressure sensor 57 here is also connected to the evaluation means 15 of FIG.
  • a total of four pressure sensors 57 are attached in two at two positions on the right side when viewed from the front side of the human body. These pressure sensors 57 are used for performing the later-described evaluation from the viewpoint that it is preferable to lift the right back side of the tongue with the laryngoscope 25 (see FIG. 1) during tracheal intubation.
  • the vocal cord portion 41 includes a tube portion 59, a pair of simulated vocal cords 60, 60 disposed on the left and right sides of the tube portion 59 in FIG. 4A, and each simulated vocal cord 60, 60, and provided with a pressure sensor 62 connected to the evaluation means 15 in FIG.
  • the simulated vocal cords 60, 60 are provided in a thin plate shape having light shielding properties and elasticity, and block a part of the internal space of the tube portion 59.
  • the pressure sensor 62 has substantially the same structure as the pressure sensor 46 described with reference to FIG. 3, and the same reference numerals are used for the same or equivalent components as the pressure sensor 46, and description thereof is omitted. To do.
  • the simulated vocal cord 60 when a pressing force is applied from the upper side in FIG. 4B, the central portion in FIG. 4 is elastically deformed downward, and the separation distance from the pressure sensor 62 changes (shortens). Then, since the simulated vocal cord 60 has a light shielding property like the reflecting plate 52, the amount of light received by the photo interrupter 50 due to the light reflected from the simulated vocal cord 60 changes as in the case of the pressure sensor 46. The displacement amount of the simulated vocal cord 60 can be detected by the change of the voltage accompanying the change of the amount.
  • the neck chest part 28 ⁇ / b> B is connected to the trachea part 63 that is continuous from the inside of the mouth 32 through the pipe part 59 of the vocal cord part 41, the inside of the mouth 32, and parallel to the lower side of the trachea part 63 in FIG. And an esophageal portion 64 disposed.
  • the trachea 63 is provided in the tube wall 65 and the tube wall 65, and a plurality of pressure sensors 66 and a plurality of position detection sensors 69 respectively connected to the evaluation means 15 in FIG. 1. And.
  • the pressure sensor 66 is fixed to the tube wall 65 in a state of being exposed inside the tube wall 65, and a plurality of the pressure sensors 66 are provided along the axial direction of the trachea portion 63. It has been.
  • These pressure sensors 66 have substantially the same configuration as the above-described pressure sensor 46 provided on the maxillary anterior teeth portion 34, and the same or equivalent components as those of the pressure sensor 46 will be described using the same reference numerals. To do.
  • the pressure sensor 66 can measure the pressing force on the tube wall 65 due to the inflation. The measurement principle is the same as that of the pressure sensor 46.
  • the position detection sensor 69 includes a photo interrupter 71, and a plurality of the position detection sensors 69 are arranged along the axial direction of the trachea 63.
  • These photointerrupters 71 are embedded in the tube wall 65 in a state of being exposed inside the tube wall 65, and include a light emitting element 54 and a light receiving element 55, as with the photointerrupter 50.
  • the photo interrupter 71 detects light emitted from the light emitting element 54 of the photo interrupter 71 by the light receiving element 55 in the same photo interrupter 71, as indicated by an arrow in FIG. That is, when the tracheal intubation tube 17 is positioned on the photointerrupter 71, the light from the light emitting element 54 is reflected by the tracheal intubation tube 17 by the reflecting material 23 on the surface thereof, so that the amount of light received by the light receiving element 55 increases, By detecting the change in the amount of received light, it can be determined whether or not the tracheal intubation tube 17 exists at a position facing each photo interrupter 71.
  • the tracheal intubation tube 17 is located at a position opposite to the photo interrupter 71.
  • the position of the photointerrupter 71 (K in FIG. 5) that is determined not to exist and becomes the boundary of the presence or absence of the tracheal intubation tube 17 is the presence position on the distal end side of the tracheal intubation tube 17.
  • the esophagus portion 64 has a tube wall 75 that forms an internal space connected to the mouth interior 32, and a position detection sensor 76 that is provided in the tube wall 75 and connected to the evaluation means 15 of FIG. And.
  • the position detection sensor 76 is a sensor having a structure similar to that of the position detection sensor 69 of the trachea 63, and has a configuration in which a photo interrupter 77 is provided at a position of the tube wall 75 near the entrance of the esophagus 64.
  • the intra-esophageal position detection sensor 76 detects the invasion of the tracheal intubation tube 17 into the esophagus part 64 according to the same principle as the position detection sensor 69 when the tracheal intubation tube 17 is erroneously inserted into the esophagus part 64. It comes to detect.
  • the frame 28C is connected to a first frame 78A that supports the head-and-face part 28A, and to the first frame 78A so as to be rotatable around a fulcrum P1.
  • the base 78D is rotatably connected to a fulcrum P3 opposite to the fulcrum P1 in 78B, and provided for the purpose of detecting the posture of the head and face part 28A, the neck chest part 28B, and the lower jaw part 31, and each fulcrum P1 to P3 is rotated.
  • Angle sensors 79, 80, and 81 including potentiometers as posture detection sensors for measuring angles are provided.
  • the head / face part 28A can be rotated with respect to the neck / chest part 28B around the fulcrum P1, and the head angle ⁇ , which is the rotation angle at this time, is measured by the angle sensor 79.
  • the lower jaw 31 can be rotated with respect to the head 30 around the fulcrum P2, and the jaw angle ⁇ , which is the rotation angle at this time, is measured by the angle sensor 80.
  • the neck chest 28B can be rotated with respect to the installation surface of the model 14 around the fulcrum P3, and the neck angle ⁇ , which is the rotation angle at this time, is measured by the angle sensor 81.
  • the evaluation means 15 is composed of software and hardware, and is composed of a plurality of program modules such as a processor, a processing circuit, and the like.
  • the evaluation means 15 is configured to calculate each of the evaluation functions stored in advance based on the measurement values from the pressure sensors 46, 57, 62, 66, the position detection sensors 69, 76, and the angle sensors 79, 80, 81. By assigning numerical values to the parameters X 1 to X 8 , the evaluation value Z of the tracheal intubation technique is calculated.
  • the evaluation function here is expressed by the following equation.
  • Z AX 1 + BX 2 + CX 3 + DX 4 + EX 5 + FX 6 + GX 7 + HX 8
  • a to H are constants obtained in advance. Specifically, these constants A to H are obtained as numerical values to be assigned to the parameters X 1 to X 8 for a plurality of experts such as doctors and paramedics and a plurality of inexperienced persons, respectively. Using a known discriminant analysis, it is obtained in advance by calculation so that the average of the evaluation values Z becomes zero.
  • the evaluation function is determined to have a better tracheal intubation technique as the evaluation value Z is larger, for example, 100 points.
  • some or all of the constants A to H can be arbitrarily set by intentionally weighting in consideration of the risk of the procedure corresponding to the parameters X 1 to X 8 .
  • the evaluation means 15 is a measurement unit 82 that obtains measurement results from the pressure sensors 46, 57, 62, 66, position detection sensors 69, 76, and angle sensors 79, 80, 81.
  • a timepiece 83 for measuring the tracheal intubation time from the start of training to just before injecting air into the trachea, and a function stored in advance from the data of the measurement unit 82 and the timepiece 83, and is substituted into the parameters X 1 to X 8
  • a display unit 87 for displaying.
  • values to be substituted for the parameters X 1 to X 8 of the evaluation function are obtained from the measured values of the sensors 46, 57, 62, 66, 69, 76, and 79 to 81 by the following functions. It is done. Although not particularly limited, these values are obtained as a procedure evaluation index between 0 and 1.
  • Parameter X 1 is related to intubation time index for technique evaluation from the viewpoint of the length of tracheal intubation time, obtained by substituting the tracheal intubation time T is timed by the timing unit 83 to the following equation.
  • T 1 is a medically successful time constant (for example, 30 seconds) of the time from the start to the end of insertion of the tracheal intubation tube 17, and T 2 is medical Is a time constant (for example, 60 seconds).
  • Parameters X 2 is related to the optimum orientation index for technique evaluation from the viewpoint of the orientation of the head and neck for the optimization (sniffing position), the head angle is a measure of the angle sensor 79, 81 alpha, It is obtained from the neck angle ⁇ as follows.
  • J and K are constants.
  • ⁇ 1 is a medically optimal head angle constant (for example, 16 degrees)
  • ⁇ 1 is a medically optimal neck angle constant (for example, 32 degrees). is there.
  • Parameter X 3 relates to incisor part force index for technique evaluation from the viewpoint of contact with the maxillary anterior 34 which lead to damage to the patient's anterior.
  • the parameter X 3 periodically during tracheal intubation training (for example, every 20 msec) from the measured values F (t) and the tracheal intubation time of the pressure sensor 46 to be measured T in are determined as follows.
  • “t” represents an elapsed time from the start of training.
  • L and M are constants.
  • y 1 is a constant that is an average value of y obtained by the above equation in a plurality of inexperienced procedures performed in advance.
  • F (t) MAX is the maximum value of the measured values F of the pressure sensor 46 (t)
  • F 1 is a constant which is a minimum value of the force human incisor is broken (e.g., 200 N).
  • Parameters X 4 when inflated the cuff 22, to a cuff pressure index for technique evaluation from the viewpoint of the pressing condition of the cuff 22 on airway inner wall of the patient.
  • the parameter X 4 from the force F as a sum of the measured values of the pressure sensors 66 when inflated cuff 22 is determined as follows.
  • k is a constant.
  • P 1 is a constant representing the lower limit of the range to be medically appropriate by the pressing force applied to the airway inner wall of the patient
  • P 2 is a constant representing the upper limit of the range.
  • P 3 is a medically minimum value of the pressing force must not be added to the respiratory tract inner wall. Examples of P 1 , P 2 , and P 3 include 20, 30, and 40 (mmH 2 O).
  • Parameters X 5 relates to tongue force index for technique evaluation from the perspective of whether or not that lifting at the proper position on the right side of the tongue to lift the tongue of a patient with the laryngoscope 18.
  • the parameter X 5, when you are lifting the tongue 36 in the laryngoscope 18, from the voltage value V (n) measured by the pressure sensor 57 are determined as follows.
  • Q (n) is a constant corresponding to each pressure sensor 57. Means.
  • V 1 is a constant that is an average value of the pressing force applied to the tongue portion in a plurality of inexperienced procedures performed in advance
  • V 2 is a plurality of doctor procedures performed in advance. It is a constant that is an average value of the pressing force applied to the tongue.
  • Parameters X 6 relates to tube position index for technique evaluation in terms of the position of the tip end of the tracheal intubation tube 17 at the time of intubation.
  • the parameter X 6 from the detection result of the position detection sensor 69,76, is determined as follows. That is, when the position detection sensor 76 detects that the tracheal intubation tube 17 has been inserted into the esophagus part 64, X 6 is set to 0 as esophageal intubation.
  • the parameter X 7 relates to an opening degree index for evaluating the procedure from the viewpoint of the opening degree of the mouth interior 32.
  • the parameter X 7 when opening is not sufficient, when inserting the laryngoscope 18, while there is a risk of damage to the cutting teeth of the patient, since the forcibly opening when there is a risk of damaging the temporomandibular joint of a patient It has been enacted.
  • the rotation angle (jaw angle ⁇ ) of the lower jaw 31 measured by the angle sensor 80 immediately before inserting the laryngoscope 18 into the mouth interior 32 is obtained as follows.
  • L ( ⁇ ) is an opening amount obtained by mathematical calculation from the jaw angle ⁇
  • L 1 is a medically optimal opening amount (for example, 60 mm) at the time of tracheal intubation.
  • Parameters X 8 is related vocal cord section index for technique evaluation from the viewpoint of contact with the vocal cord portion 41 of the tracheal intubation tube 17.
  • the parameter X 8 from the voltage value V of the pressure sensor 62, which is regularly measured between the time the training start to tracheal intubation end time T (t), is obtained as follows.
  • Y 1 is a constant that is an average value of the Y values obtained by the above formula in a plurality of inexperienced procedures performed in advance.
  • the respective values obtained by the data calculation unit 85 are substituted into the parameters X 1 to X 8 of the evaluation function to obtain the evaluation value Z.
  • any parameter can be adopted as long as it is a parameter related to an index that affects the upper and lower hand of the tracheal intubation procedure.
  • an evaluation function may be obtained separately using the above-described discriminant analysis, and the evaluation function may be applied.
  • the other parameters include an index determined based on the magnitude of the external force applied to the lip portion by the laryngoscope 18 and an index determined based on the magnitude of the external force applied to the eyes and pharynx.
  • the blade 25 of the laryngoscope 18 is inserted into the mouth interior 32, and the trainee lifts the tongue 36 and uses the laryngoscope 18 to confirm the presence of the epiglottis 39 and the vocal cord 41. At this time, it is evaluated whether or not the blade 25 is in contact with the maxillary anterior teeth portion 34 based on the measurement value of the pressure sensor 46, and further, the tip side of the blade 25 is correct on the tongue base portion 37 based on the measurement value of the pressure sensor 57. It is also evaluated whether or not it is applied to the position.
  • the trainee inserts the tracheal intubation tube 17 into the trachea 63 from the inside of the mouth 32.
  • whether or not the tracheal intubation tube 17 interferes with the vocal cord part 41 is evaluated based on the measurement value of the pressure sensor 62, and the tracheal intubation tube 17 is determined based on the measurement value of the position detection sensor 76. Whether the esophagus portion 64 is erroneously inserted is evaluated.
  • the tracheal intubation tube 17 Stop inserting. At this time, whether or not the tracheal intubation tube 17 is stopped at an appropriate position of the trachea 63 is evaluated based on the measurement value of the position detection sensor 69.
  • the trainee injects air into the cuff 22 from the outside of the body, inflates the cuff 22 and contacts the tube wall 65 of the trachea 63, and closes the gap around the tube body 20 with the cuff 22.
  • whether or not the cuff 22 is in contact with the tube wall 65 with an appropriate pressure is evaluated based on the measurement value of the pressure sensor 66.
  • tracheal intubation time T an elapsed time from the start of training (tracheal intubation time T) is measured, and the time taken for tracheal intubation is evaluated.
  • the trainee sends air into the simulated body 28 through the tracheal intubation tube 17 and ends the training.
  • Each sensor 46, 57, 62, 66, 69, 76, 79 to 81 is not limited to the sensor having the structure described in the above-described embodiment. A sensor can be substituted.
  • the model 14 simulates a human body, but simulates an airway part and an esophagus part of another animal, and has the same configuration as that of the present embodiment, so that the present invention can be used for animal tracheal intubation training. It is also possible to apply to an apparatus.
  • the present invention can be used as a medical training evaluation device capable of automatically performing tracheal intubation training evaluation.

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Abstract

　本発明は、気管挿管処置に対する様々な留意点を考慮して気管挿管手技の評価を行うことを目的とする。人体の上半身部分を模擬した外形を有するモデル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とを備えて気管挿管訓練装置１０が構成されている。モデル１４は、生体の口内から気道内を模擬した各部位３１，３２，３４，３６，４１，６３に気管挿管器具１２が接触した際の押圧力を測定する圧力センサ４６，５７，６２，６６と、気管部６３及び食道部６４の所定領域に気管挿管器具１２が存在するか否かを検出する位置検出センサ６９，７６と、頭顔部２８Ａ、首胸部２８Ｂ、下顎部３１の姿勢を検出する角度センサ７９～８１とを備えている。評価手段１５は、前記各センサの測定値に応じて気管挿管手技の評価値Ｚを算出する。

Description

気管挿管訓練装置
　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、前記各姿勢検出センサ、前記各圧力センサ及び前記各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、前記各姿勢検出センサ、前記各圧力センサ及び前記各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。
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。
　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たベース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Ｘ１～Ｘ８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＝ＡＸ１＋ＢＸ２＋ＣＸ３＋ＤＸ４＋ＥＸ５＋ＦＸ６＋ＧＸ７＋ＨＸ８
　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Ｘ１～Ｘ８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Ｘ１～Ｘ８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Ｘ１～Ｘ８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Ｘ１～Ｘ８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Ｘ１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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
  
　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Ｘ２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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 　ここで、Ｊ，Ｋは、定数である。また、α１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、γ１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Ｘ３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Ｘ３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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 　ここで、Ｌ，Ｍは、定数である。また、ｙ１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、Ｆ１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Ｘ４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Ｘ４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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 　ここで、ｋは、定数である。また、Ｐ１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、Ｐ２は、当該範囲の上限値を表す定数である。更に、Ｐ３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。Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３として、例えば、２０、３０、４０（ｍｍＨ２Ｏ）が挙げられる。
　パラメータＸ５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Ｘ５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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 　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、Ｖ１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、Ｖ２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Ｘ６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Ｘ６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、Ｘ６=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、Ｘ６=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、Ｘ６=１とされる。
　パラメータＸ７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である。このパラメータＸ７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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 　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、Ｌ１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Ｘ８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Ｘ８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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
 　ここで、Ｙ１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Ｘ１～Ｘ８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Ｘ１～Ｘ８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。
　本発明は、気管挿管訓練評価を自動的に行うことのできる医療用訓練評価機器として利用可能となる。
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 (2)

  1. 　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、前記各姿勢検出センサ、前記各圧力センサ及び前記各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。
  2. 　前記評価手段は、前記各姿勢検出センサ、前記各圧力センサ及び前記各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。
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