JP6428269B2 - カフ圧制御装置、カフ付き気管チューブおよび人工呼吸器 - Google Patents

Description

本発明は、カフ圧制御装置、カフ付き気管チューブおよび人工呼吸器に関する。より詳細には、カフの内圧を適切に維持するために用いられる、カフ圧制御装置、それを備えるカフ付き気管チューブおよび人工呼吸器に関する。

人工呼吸器等に関する医療分野において、医師等の作業者が気管チューブを口腔や鼻腔から被検体（主に人体）の気管内に挿入して気道を確保し、気管チューブを介して酸素を肺に送り込む気管挿管が知られている。気管挿管の際に、気管チューブと気管の内壁との間に隙間が生じると、気管内に唾液や胃液等の分泌物が流入し、被検体が人工呼吸器関連肺炎を発症するおそれがある。このような分泌物の流入を防止するため、気管チューブの外壁にはカフが設けられる。

カフは、その内部に気体を供給することによって膨張する袋状の部材である。エアポンプから接続経路を介して気体をカフ内に供給し、カフを膨張させることにより、気管チューブと気管の内壁との隙間を閉塞することができる。これにより、気管への分泌物の流入を防止することができる。

しかし、カフ圧が所定の範囲より大きくなったとき、膨張したカフが気管の粘膜組織の血管を圧迫することとなる。血管が圧迫されると虚血状態となり、その結果、壊死、出血等が引き起こされるおそれがある。一方、カフ圧が所定の範囲より小さくなったとき、カフの膨張が不十分となり、カフの外周面と気管の内壁との間に隙間が生じて、気管内に唾液や胃液等の分泌物が流入することがある。

このため、カフ内の圧力をモニタリングして、カフ内の圧力が所定の範囲になるように制御する必要がある。例えば、特許文献１（特開２０１１−１９４２２２号公報）には、カフ内の圧力を所定の範囲内になるよう制御するためのカフ圧制御装置が開示されている。

気管内に配置されたカフの内圧を直接測定することは困難であるため、通常は、エアポンプとカフとを接続する接続経路（内部配管）の内圧を圧力センサで測定することにより、カフの内圧を間接的に測定している。

特開２０１１−１９４２２２号公報

しかしながら、周囲の温度（気温）変化や機器自体の経年変化等の影響で圧力センサのゼロ点がずれてしまい、その結果、カフ内の圧力制御の精度が悪くなってしまうという問題があった。このため従来は、使用者が手動でゼロ点調整を行う必要があったが、手間がかかることや、普段あまり行わない操作のため、適切にゼロ点調整ができないという懸念があった。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、圧力センサの適切なゼロ点調整を自動的に実施することのできるカフ圧制御装置、カフ付き気管チューブおよび人工呼吸器を提供することを目的とする。

本発明者らは、カフ圧制御装置において適切にゼロ点調整を行うためには、圧力センサが接続された内部配管に何も接続されておらず、内部配管が大気に開放された状態（大気開放状態）で行うゼロ点調整を行う必要があることに着目し、大気開放状態を検知する手段を鋭意検討した結果、本発明に到達した。すなわち、本発明は以下のとおりのものである。

［１］ カフの内圧を適切に維持するために用いられるカフ圧制御装置であって、
前記カフ内に気体を供給するポンプと、
前記ポンプと前記カフとを接続するための内部配管と、
前記カフ内の気体を前記内部配管を介して排出するための排気バルブと、
前記内部配管の内圧を測定する圧力センサと、
前記圧力センサで測定された前記内部配管の内圧に応じて、前記ポンプまたは前記排気バルブを動作させることにより、前記カフの内圧を制御する制御部とを備え、
前記内部配管は、前記カフ圧制御装置が使用されていないときには、前記カフと分離可能であり、
前記制御部は、さらに、前記内部配管が前記カフと分離され、大気に開放されている大気開放状態にあることを検知した時に、自動的に前記圧力センサの出力値のゼロ点調整を行うことを特徴とする、カフ圧制御装置。

［２］ 前記制御部は、
前記カフ圧制御装置の電源が入れられた後、前記ポンプを駆動させる前において、前記圧力センサによって測定された前記内部配管の内圧である第１圧力を取得し、
前記第１圧力を取得した後、前記ポンプを所定時間駆動させ、
前記ポンプが駆動を開始してから停止するまでの所定時点において、前記圧力センサによって測定された前記内部配管の内圧である第２圧力を取得し、
前記第１圧力に対する前記第２圧力の増加量が予め定めた第１の閾値以下である第１の条件を満たすことを少なくとも１つの指標として、前記大気開放状態を検知する、［１］に記載のカフ圧制御装置。

［３］ 前記第１の閾値は、前記大気開放状態において前記ポンプが駆動しているときの前記内部配管による圧力損失の値以上である、［２］に記載のカフ圧制御装置。

［４］ 前記制御部は、さらに、前記第１圧力が予め定めた第２の閾値以下である第２の条件を満たすことを指標として、前記大気開放状態を検知する、［２］または［３］に記載のカフ圧制御装置。

［５］ 前記制御部は、
さらに、前記ポンプが停止してから所定時間が経過した時点において、前記圧力センサによって測定された前記内部配管の内圧である第３圧力を取得し、
さらに、前記第１圧力に対する前記第３圧力の増加量が予め定めた第３の閾値以下である第３の条件を満たすことを指標として、前記大気開放状態を検知する、［２］〜［４］のいずれかに記載のカフ圧制御装置。

［６］ ［１］〜［５］のいずれかに記載のカフ圧制御装置と、
気管内に気体を供給するための主流路を有する気管チューブと
前記カフとを備える、カフ付き気管チューブ。

［７］ ［６］に記載のカフ付き気管チューブを備える人工呼吸器。

本発明によれば、圧力センサの適切なゼロ点調整を自動的に実施することのできるカフ圧制御装置、カフ付き気管チューブおよび人工呼吸器を提供することができる。これにより、使用者が特にゼロ点調整のための操作を行う必要がないため、使用者の利便性が向上し、かつ、内部配管の内圧が大気圧となっていないときに誤ってゼロ点調整を行うといった不適切なゼロ点調整が実施されることを防止することができる。

気管チューブが口腔から気管内に挿入された様子を示す模式図である。 実施形態１のカフ圧制御装置の構成を概略的に示すブロック図である。 実施形態１のカフ圧制御装置の一例の構成を概略的に示す断面図である。 （ａ）は、実施形態１のカフ圧制御装置を備えるカフ付き気管チューブを示す模式図である。（ｂ）は、（ａ）に示すカフ付き気管チューブの先端部を拡大して示す模式図である。（ｃ）は、（ｂ）のＡ−Ａ’断面での概略断面図である。 カフ圧制御装置の内部配管が大気開放状態にない場合にポンプを駆動したときの内部配管内の圧力変動を示す模式的なグラフである。 実施形態１のカフ圧制御装置におけるゼロ点調整の流れを示すフロー図である。 実施形態１のカフ圧制御装置において、ポンプ駆動時の内部配管内の圧力変化を示す模式的なグラフである。（ａ）は、内部配管がカフに接続されている場合の圧力変化を示す。（ｂ）は、内部配管が大気開放状態にある場合の圧力変化を示す。 実施形態２のカフ圧制御装置におけるゼロ点調整の流れを示すフロー図である。 実施形態３のカフ圧制御装置におけるゼロ点調整の流れを示すフロー図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表すものである。また、長さ、幅、厚さ、深さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、実際の寸法関係を表すものではない。

［実施形態１］
まず、本実施形態のカフ圧制御装置の特徴であるゼロ点調整機能について説明する前に、本実施形態のカフ圧制御装置およびカフ付き気管チューブの一般的な機能および構成について説明する。

図１は、気管チューブ８が口腔から気管内に挿入された様子を示す模式図である。人工呼吸器の使用時に気管挿管で気道を確保する場合、被検体の口腔９４から気管９１へ気管チューブ（気管内チューブ、挿管チューブ）８を挿入する。このとき、喉頭蓋９３は常に開かれた状態となるため、挿入された気管チューブ８と気管９１の内壁９１ａとの間の隙間から、気管９１内に唾液等の分泌物が流入し、被検体が人工呼吸器関連肺炎（ＶＡＰ）を発症するおそれがある。

このような分泌物の流入を防止するため、気管チューブ８の外周の所定の位置にカフ２が設けられている。このカフ２は、後述の空気供給管（図示せず）を介した体外からの空気の供給によって膨張させることができる。カフ２を膨張させることにより、カフ２の外周面が気管９１の内壁９１ａに接触して気管チューブ８と気管９１の内壁９１ａとの隙間が閉塞される。このようなカフ付き気管チューブを用いることで、気管チューブ８により気道を確保しつつ、カフ２により気管９１への分泌物等の流入を防止することができる。

この場合、カフ２の内圧（カフ圧）は適正に保たれる必要がある。カフ圧が低いと、気管チューブ８と気管９１の内壁９１ａとの間に隙間が生じてしまう。一方、カフ圧が高すぎると、気道粘膜の血流を阻害し、損傷させてしまう。例えば、低圧大容量カフである場合、適正なカフ圧は、２０ｃｍＨ_２Ｏ以上３０ｃｍＨ_２Ｏ以下程度である。

なお、本発明において、「カフ」とは、内部を所定量の気体で満たすことにより内部を所定の圧力にすることのできる袋状の部材であり、その内圧の調整が可能な部材であれば特に限定されず、一般にカフと呼ばれるものだけでなく、例えば、バルーンカテーテルのバルーン等も含まれる。

図２は、本実施形態のカフ圧制御装置１の構成を概略的に示すブロック図である。カフ圧制御装置１のポンプ４は、図中に実線で示す接続経路（内部配管２０を含む）を介してカフ２に接続されている。カフ２の内圧（カフ圧）は、カフ圧制御装置１により上述のような適正な値に制御される。

カフ圧制御装置１は、主に、制御部３と、ポンプ４と、カフ圧を測定する圧力センサ５と、排気バルブ６とを備える。

制御部３は、記憶部３１に登録された設定範囲（設定範囲は入力部３２で変更可能）と、圧力センサ５で測定されたカフ圧の値とを比較し、その差に応じて少なくともポンプ４または排気バルブ６の動作を制御する。ただし、圧力センサ５は、直接的には接続経路（内部配管２０）の内圧を測定しており、これによってカフ２の内圧（カフ圧）を間接的に測定している。制御部３は、例えばメモリ制御装置（ＭＣＵ）から構成される。

具体的には、設定範囲よりもカフ圧の値が小さい場合、ポンプ４を駆動させて空気をカフ２の内部に供給し、カフ圧を上昇させる。このとき排気バルブ６はＮ．Ｃ．（ノーマルクローズ）であり、閉じている。カフ圧が上昇して、設定範囲内に戻るとポンプ４を停止させる。

一方、患者の姿勢変化などによって気管の径が変化したりすると、設定範囲よりもカフ圧が大きくなる場合がある。このように設定範囲よりもカフ圧の値が大きくなった場合、排気バルブ６を開放してカフ２の内部から空気を排出し、カフ圧を減少させる。カフ圧が減少して、設定範囲内に戻ると排気バルブ６を閉じる。このようにして、制御部３は、カフ圧が設定範囲内になるようにポンプ４および排気バルブ６を制御する。

ポンプ４としては、特に限定されないが、カフ内部への気体供給量の微調整が容易である点で、圧電体ポンプを用いることが好ましい。なお、ポンプ４と接続される内部配管２０に、ポンプ４の停止時にカフ内の圧力を維持するための逆止弁（チェックバルブ）４１を設けてもよいが、ポンプ自体が逆止機能を有している場合、逆止弁４１は特に必要ない。

排気バルブ６としては、特に限定されないが、例えば、電磁バルブ（ソレノイドバルブ）を用いることができる。

なお、表示部３３は、カフ圧（内部配管の内圧）の測定値や、カフ圧の設定範囲、上記の圧力変化量の閾値などの表示を行うものであり、発音部３４は、何らかの異常が起きたときなどに警報を発するものである。

次に、図３を参照して、実施形態１のカフ圧制御装置の一例の構成についての概略を説明する。図３に示されるカフ圧制御装置では、ポンプ４、逆止弁４１および排気バルブが筐体１０内の中央に配置されている。ポンプ４、ルアーコネクタ２３ｂ、圧力センサ５および排気バルブ６の各々に接続されたチューブ（図示せず）は、接続管２０ａに接続されており、該チューブと接続管２０ａによって図２に示すような内部配管２０が形成されている。

図３に示されるカフ圧制御装置において、電源は、２つの電源（電池ボックス）３０ａ，３０ｂに分けられている。また、２つの電源３０ａ，３０ｂは、筐体１０内のポンプ４等の左右両側に１つずつ配置されている。このため、必要な電源をより小さなスペースで配置することができ、カフ圧制御装置の小型化を図ることができるとともに、機器の重量バランスを最適化することができ、操作性、携帯性を向上させることができる。

図４（ａ）は、本実施形態のカフ圧制御装置を備えるカフ付き気管チューブを示す模式図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すカフ付き気管チューブの先端部を拡大して示す模式図である。図４（ｃ）は、図４（ｂ）のＡ−Ａ’断面での概略断面図である。

本実施形態のカフ付き気管チューブにおいては、気管チューブ８に設けられたカフ２の内部に連通したインフレーション流路と、カフ圧制御装置１の内部配管２０とが、接続チューブ２１を介して接続されている。なお、接続チューブ２１の一端は、ルアーコネクタ２３ａによって、インフレーション流路（インフレーションチューブ２２ｂ）に接続されている。また、接続チューブ２１の他端は、ルアーコネクタ２３ｂによって、カフ圧制御装置１内の内部配管２０（図２）に接続されている。

なお、内部配管２０は、カフ圧制御装置が使用されていないときには、ルアーコネクタ２３ａから接続チューブ２１を引き抜く。なお、ルアーコネクタ２３ａには逆止弁が付いており、接続チューブ２１を抜いても、カフ２側の空気が抜けないようになっている。その後、ルアーコネクタ２３ｂから接続チューブ２１を引き抜く。このようにして、内部配管２０と、接続チューブ２１と、カフ付き気管チューブ（インフレーション流路、カフ２および気管チューブ８）とを、カフ圧を維持したまま分離可能である。

このように、ポンプ４とカフ２とを接続する接続経路は、内部配管２０と、接続チューブ２１と、インフレーション流路（流路２２ａおよびインフレーションチューブ２２ｂ）とから構成されている。なお、カフ２、接続チューブ２１、インフレーションチューブ２２ｂおよび気管チューブ８は、例えば、ポリ塩化ビニル、オレフィン系エラストマーから構成される。

ここで、インフレーション流路は、流路２２ａ（図４（ｂ）および図４（ｃ））とインフレーションチューブ２２ｂ（図４（ａ））とからなる。図４（ｃ）に示すように、流路２２ａは、気管チューブ８の主流路８ａを構成する壁部内に、主流路８ａと並列して形成された流路であり、気管チューブ８の主流路８ａとは連通していない。流路２２ａは、気管チューブ８の外側に開口した孔２２ｃを介して、カフ２の内部と連通している。また、流路２２ａは、気管チューブ８の外側に開口した孔２２ｄを介して、インフレーションチューブ２２ｂの内部と連通している。このようなインフレーション流路（インフレーションチューブ２２ｂおよび流路２２ａ）の内径は、通常、接続チューブ２１の内径よりも小さい。

（ゼロ点調整機能）
本実施形態において、制御部３は、上記のカフ圧制御のための機能に加えて、圧力センサのゼロ点調整機能を有している。

すなわち、制御部３は、内部配管２０がカフ２等と分離され、大気に開放されている状態（以下、「大気開放状態」という）にあることを検知した時に、自動的に前記圧力センサの出力値のゼロ点調整を行う機能を有している。なお、内部配管２０は、カフ圧制御装置が使用されていないときには、カフ２（カフ付き気管チューブ）等と分離可能である。

本発明のカフ圧制御装置に用いられる圧力センサとしては、特に限定されないが、例えば、一般的に用いられているものとして、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems：微小電気機械システム）であるピエゾ抵抗式の圧力センサが挙げられる。この圧力センサは温度特性を有しており、温度が変化すると出力値（特に、オフセット電圧）が変化してしまう。

そのため、温度補償回路を設けることで圧力センサの出力値を補正することも行われるが、バラツキがあるため完全に出力値を補正することは難しい。そこで、ゼロ点調整（ゼロオフセット）が一般的に行われる。

しかし、内部配管２０のコネクタ（ルアーコネクタ２３ｂ）に接続チューブ２１等を介してカフ２に接続されているときは、内部配管２０が大気開放されていないため、内部配管２０の内圧が大気圧となっていない場合がある。このような場合にゼロ点調整を行うと、圧力センサの出力値のゼロ点が誤った値に調整されてしまう恐れがある。したがって、適切なゼロ点調整を行うためには、圧力センサ（例えば、ゲージ圧タイプの圧力センサ）が接続された内部配管２０が大気開放状態にある場合にのみ、ゼロ点調整を行うようにする必要がある。

次に、図５および図６を参照して、本実施形態のカフ圧制御装置におけるゼロ点調整（ゼロ点オフセット）の流れを説明する。なお、図５は、カフ圧制御装置の内部配管が大気開放状態にない場合にポンプを駆動したときの内部配管内の圧力変動を示す模式的なグラフである。図６は、本実施形態のカフ圧制御装置におけるゼロ点調整の流れを示すフロー図である。

図６を参照して、まず、カフ圧制御装置の電源が入れられると（ステップＳ１０）、その直後に、制御部３は、圧力センサ５によって測定された内部配管２０の内圧（以下、「第１圧力」という）を取得する（ステップＳ１１）。この第１圧力は、図５に示す圧力Ａに相当する。その後、ポンプを０．１秒間駆動させ、内部配管２０内に空気を送風する（ステップＳ２０）。

次に、ポンプ４の駆動中（ポンプ４が駆動を開始してから停止するまでの所定時点）において、圧力センサ５によって測定された内部配管２０の内圧（以下、「第２圧力」という）を取得する（ステップＳ２１）。

ここで、ポンプ４が駆動を開始してから第２圧力を取得するまでの所定の時間ｔ_１（図５参照）は、内部配管２０に何も接続されていない場合の内部空間の内圧に対して、内部配管２０がカフと接続されている場合の内部配管２０の内圧が、有意差をもって上昇するのに十分な時間であれば、特に限定されない。使用者の利便性を向上する観点からは、この時間ｔ_１を必要最小限の時間に設定することが好ましい。具体的には、時間ｔ_１は、好ましくは０．０１秒以上５秒以下であり、より好ましくは０．０３秒以上１秒以下である。なお、ポンプ４は、駆動を開始してから時間ｔ_１が経過する前であっても、圧力差Ｂが第１の閾値を超えた時点で停止させることが望ましい。

次に、制御部３は、第１圧力と第２圧力の差（第１圧力に対する第２圧力の増加量）を求める。そして、制御部３は、この第１圧力と第２圧力との差（図５に示す圧力差Ｂ）と、記憶部３１に登録された第１の閾値（閾値は入力部３２で変更可能）とを比較する（ステップＳ３０）。

第１圧力と第２圧力との差（圧力差Ｂ）が第１の閾値より大きい場合は、内部配管がカフ等に接続されている（大気開放状態にない）と判断し、ゼロ点調整は行わない（ステップＳ４１）。一方、増加量が第１の閾値以下である場合は、内部配管に何も接続されていないと判断し（大気開放状態を検知し）、自動的に圧力センサ５の出力値のゼロ点調整を行う（ステップＳ４０）。

本実施形態においては、上記のステップＳ３０等を実施することにより、圧力センサの適切なゼロ点調整を自動的に実施することができる。これにより、使用者が特に手間（ゼロ点調整のための操作など）をかけずに、圧力センサの精度を高精度に維持し、カフ圧を高精度に制御することができる。また、内部配管の内圧が大気圧となっていないときに誤ってゼロ点調整を行うといった不適切なゼロ点調整が実施されることを防止することができ、適切なゼロ点調整を確実に実施することができるため、カフ圧制御装置の信頼性および安全性が向上する。

本実施形態において、第１の閾値は、上述のような大気開放状態において、ポンプ４が駆動しているときの内部配管２０による圧力損失の値以上であることが好ましい。

なお、第１の閾値を上記の圧力損失と同じ値に設定し、第１圧力と第２圧力との差が内部配管２０の圧力損失以下であれば、内部配管２０に何も接続されていないと判断してもよいが、圧力センサの測定誤差を考慮して、第１の閾値は、上記の圧力損失の値よりもある程度高い値に設定することが好ましい。また、第１の閾値は、必要以上に高く設定しないことが好ましい。第１の閾値を高く設定しすぎると、第２圧力を取得するまでの時間を長くする必要が生じるため、カフ圧制御装置が使用可能となるまでの時間が長くなるため、使用者の利便性の観点からは望ましくない。

具体的な第１の閾値は、例えば、圧力損失の値の１．１倍以上１０倍以下の範囲内で設定することが好ましく、圧力損失の値の２倍以上３倍以下の範囲内で設定することがより好ましい。内部配管２０の圧力損失は、配管の構成によって異なるが、例えば、０．１ｃｍＨ_２Ｏ以上１０ｃｍＨ_２Ｏ以下である。

なお、内部配管２０は、接続チューブ２１およびインフレーション流路を介してカフ２に接続されているため、ポンプ４を駆動させることでカフが膨らんだ後もポンプ４を駆動し続ければ、当然に内部配管２０の内圧（第２圧力）が上昇する。このような圧力上昇（第１圧力に対する第２圧力の増加量）を指標に大気開放状態を検知することも可能である。

ただし、カフ２が萎んだ状態からカフ２を膨らませるような場合、比較的長時間（例えば、５ｓ以上１０ｓ以下）ポンプ４を駆動させる必要があるため、カフ圧制御装置を使用できる状態になるまでの時間が長くなる。このため、カフ２が膨張するまでの間のわずかな時間で、内部配管２０が大気開放状態にあることを確認できることが、使用者の利便性向上の観点から有利である。

ここで、内部配管２０が大気開放状態にある場合、ポンプ４を駆動しても、内部配管２０の圧力損失（例えば、１ｃｍＨ_２Ｏ以下）のみに相当する僅かな圧力上昇しか発生しない（図７（ｂ）参照）。一方、内部配管２０が接続チューブ２１やインフレーション流路を介してカフに接続されていると、ポンプ４を駆動することにより、カフ２がある程度膨張するまでの僅かな間でも、内部配管２０の圧力損失と、接続チューブ２１やインフレーション流路の圧力損失（例えば、３ｃｍＨ_２Ｏ以上２０ｃｍＨ_２Ｏ以下）との合計に相当する圧力上昇が、内部配管２０内に生じる（図７（ａ）参照）。

本実施形態においては、このようなカフ２が膨張するまでの間のわずかな時間における内部配管２０内の圧力上昇を指標とすることで、短時間で内部配管２０が大気開放状態にあることを確認することができ、ゼロ点調整を迅速に実施することが可能である。

［実施形態２］
本実施形態においては、カフ圧制御装置１の制御部３が、上記第１の条件に加え、第１圧力が予め定めた第２の閾値以下である第２の条件を満たすことを指標として、大気開放状態を検知する。この点で、本実施形態は実施形態１とは異なる。それ以外の点は、実施形態１と同様であるため、重複する説明は省略する。

以下、図５および図８を参照して、本実施形態のカフ圧制御装置におけるゼロ点調整の流れを具体的に説明する。

まず、カフ圧制御装置の電源を入れた場合（ステップＳ１０）、電源が入れられた直後に、圧力センサ５によって測定された内部配管２０の内圧（第１圧力）を取得し（ステップＳ１１）、第１圧力を予め定められた第２の閾値と比較する（ステップＳ１２）。

ここで、第２の閾値は、圧力センサのゼロ点とゼロ点オフセット量との和以上の値に設定されることが好ましい。ここでいうゼロ点オフセット量とは、設計上考えられる圧力センサのゼロ点の変動量である。第２の閾値が圧力センサのゼロ点とゼロ点オフセット量との和以上の値に設定されている場合、圧力センサのゼロ点の変動があったとしても、第１圧力が第２の閾値より大きい場合は、内部配管がカフに接続されている（大気開放状態にない）と判断することができる。

具体的な第２の閾値は、例えば、２ｃｍＨ_２Ｏ以上１５ｃｍＨ_２Ｏ以下の範囲内で設定することが好ましく、３ｃｍＨ_２Ｏ以上１０ｃｍＨ_２Ｏ以下の範囲内で設定することがより好ましい。

第１圧力（図５に示す圧力Ａ）が第２の閾値より大きい場合は、内部配管がカフに接続されている（大気開放状態にない）と判断し、ゼロ点調整は行わない（ステップＳ４１）。一方、第１圧力が第２の閾値以下である場合は、内部配管に何も接続されていない（大気開放状態にある）ことを確認するために、次のステップＳ２０に進み、ポンプを０．１秒間駆動させる（ステップＳ２０）。

次に、このポンプ駆動中（ポンプの駆動が開始してから停止するまでの所定時点）における第２圧力を取得する（ステップＳ２１）。そして、第１圧力に対する第２圧力の増加量（第１圧力と第２圧力との差）を予め定められた第１の閾値と比較する（ステップＳ３０）。

第１圧力と第２圧力との差（図５に示す圧力差Ｂ）が第１の閾値より大きい場合は、内部配管がカフに接続されている（大気開放状態にない）と判断し、ゼロ点調整は行わない（ステップＳ４１）。一方、増加量が第１の閾値以下である場合は、内部配管に何も接続されていない（大気開放状態にある）と判断し、ゼロ点調整を行う（ステップＳ４０）。

本実施形態においては、ステップＳ１２等を実施することで、実施形態１よりも、より迅速に、より正確に大気開放状態を検知できるため、カフ圧をより正確に制御することができる。これにより、カフ圧制御装置の利便性、信頼性および安全性がさらに向上する。

［実施形態３］
本実施形態においては、カフ圧制御装置１の制御部３が、さらに、ポンプ４が停止してから所定時間が経過した時点において、圧力センサ５によって測定された内部配管２０の内圧である第３圧力を取得する。そして、上記第１の条件および第２の条件に加え、第１圧力に対する第３圧力の増加量が予め定めた第３の閾値以下である第３の条件を満たすことを指標として、大気開放状態を検知する。これらの点で、本実施形態は実施形態２とは異なる。それ以外の点は、実施形態２と同様であるため、重複する説明は省略する。

以下、図５および図９を参照して、本実施形態のカフ圧制御装置におけるゼロ点調整の流れを具体的に説明する。

まず、カフ圧制御装置の電源を入れた場合（ステップＳ１０）、電源が入れられた直後に、圧力センサ５によって測定された内部配管２０の内圧（第１圧力：図５に示す圧力Ａ）を取得し（ステップＳ１１）、第１圧力を予め定められた第２の閾値と比較する（ステップＳ１２）。

第１圧力が第２の閾値より大きい場合は、内部配管が大気開放状態にないと判断し、ゼロ点調整は行わない（ステップＳ４１）。一方、第１圧力が第２の閾値以下である場合は、内部配管が大気開放状態にあることを確認するために、次のステップＳ２０に進み、ポンプを０．１秒間駆動させる（ステップＳ２０）。

次に、このポンプ駆動中（ポンプの駆動が開始してから停止するまでの所定時点）における第２圧力を取得する（ステップＳ２１）。そして、第１圧力に対する第２圧力の増加量（第１圧力と第２圧力との差）を予め定められた第１の閾値と比較する（ステップＳ３０）。

第１圧力と第２圧力との差（図５に示す圧力差Ｂ）が第１の閾値より大きい場合は、内部配管が大気開放状態にないと判断し、ゼロ点調整は行わない（ステップＳ４１）。一方、増加量が第１の閾値以下である場合は、内部配管が大気開放状態にあることをさらに確認するために、次のステップＳ３１に進み、ポンプを停止させる（ステップＳ３１）。

次に、ポンプが停止してから所定時間が経過した時点において、圧力センサによって測定された内部配管の内圧である第３圧力を取得する（ステップＳ３２）。そして、第１圧力に対する第３圧力の増加量（第１圧力と第３圧力との差：図５に示す圧力差Ｃ）と、予め定めた第３の閾値とを比較する（ステップＳ３３）。

ここで、ポンプ４が停止してから第３圧力を取得するまでの所定の時間ｔ_２（図５参照）は、内部配管２０に何も接続されていない場合の第３圧力に対して。内部配管２０が接続チューブ２１やインフレーション流路を介してカフ２と接続されている場合の第３圧力が有意に高くなるような時間であれば、特に限定されない。使用者の利便性を向上する観点からは、この時間ｔ_２を必要最小限の時間に設定することが好ましい。具体的には、時間ｔ_２は、好ましくは０．０１秒以上５秒以下であり、より好ましくは０．０３秒以上１秒以下である。

第１圧力と第３圧力との差（圧力差Ｃ）が第３の閾値より大きい場合は、大気開放状態にないと判断し、ゼロ点調整は行わない（ステップＳ４１）。一方、第１圧力と第３圧力との差が第３の閾値以下の場合は、内部配管が大気開放状態にあると判断し、ゼロ点調整を行う（ステップＳ４０）。

本実施形態において、第３の閾値は、０以上であることが好ましい。
なお、第３の閾値を０に設定し、第１圧力と第３圧力との差がなければ、内部配管２０に何も接続されていないと判断してもよいが、圧力センサの測定誤差を考慮して、第３の閾値は、０よりもある程度高い値に設定することが好ましい。

具体的な第３の閾値は、例えば、０．０１〜３ｃｍＨ_２Ｏの範囲内で設定することが好ましく、０．１〜０．５ｃｍＨ_２Ｏの範囲内で設定することがより好ましい。

本実施形態においては、ステップＳ３３等を実施することで、実施形態２よりも、大気開放状態をさらに正確に検知できるため、カフ圧をより正確に制御することができる。これにより、カフ圧制御装置の信頼性および安全性がさらに向上する。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ カフ圧制御装置、１０ 筐体、２ カフ、２０ 内部配管、２０ａ、２１ 接続チューブ、２２ａ 流路、２２ｂ インフレーションチューブ、２２ｃ，２２ｄ 孔、２３ａ，２３ｂ ルアーコネクタ、３ 制御部、３０ａ，３０ｂ 電源、３１ 記憶部、３２ 入力部、３３ 表示部、３４ 発音部、４ ポンプ、４１ 逆止弁、５ 圧力センサ、６ 排気バルブ、８ 気管チューブ、８ａ 主流路、９１ 気管、９１ａ 内壁、９２ 食道、９３ 喉頭蓋、９４ 口腔。

Claims (7)

1. カフの内圧を適切に維持するために用いられるカフ圧制御装置であって、
   前記カフ内に気体を供給するポンプと、
   前記ポンプと前記カフとを接続するための内部配管と、
   前記カフ内の気体を前記内部配管を介して排出するための排気バルブと、
   前記内部配管の内圧を測定する圧力センサと、
   前記圧力センサで測定された前記内部配管の内圧に応じて、前記ポンプまたは前記排気バルブを動作させることにより、前記カフの内圧を制御する制御部とを備え、
   前記内部配管は、前記カフ圧制御装置が使用されていないときには、前記カフと分離可能であり、
   前記制御部は、さらに、前記内部配管が前記カフと分離され、大気に開放されている大気開放状態にあることを前記圧力センサの出力値をもとに検知した時にのみ、前記圧力センサの出力値のゼロ点調整を行うことを特徴とする、カフ圧制御装置。
2. 前記制御部は、
   前記カフ圧制御装置の電源が入れられた後、前記ポンプを駆動させる前において、前記圧力センサによって測定された前記内部配管の内圧である第１圧力を取得し、
   前記第１圧力を取得した後、前記ポンプを所定時間駆動させ、
   前記ポンプが駆動を開始して停止するまでの所定時点において、前記圧力センサによって測定された前記内部配管の内圧である第２圧力を取得し、
   前記第１圧力に対する前記第２圧力の増加量が予め定めた第１の閾値以下である第１の条件を満たすことを少なくとも１つの指標として、前記大気開放状態を検知する、請求項１に記載のカフ圧制御装置。
3. 前記第１の閾値は、前記大気開放状態において前記ポンプが駆動しているときの前記内部配管の両端間で生じる圧力損失の値以上である、請求項２に記載のカフ圧制御装置。
4. 前記制御部は、さらに、前記第１圧力が予め定めた第２の閾値以下である第２の条件を満たすことを指標として、前記大気開放状態を検知する、請求項２または３に記載のカフ圧制御装置。
5. 前記制御部は、
   さらに、前記ポンプが停止してから所定時間が経過した時点において、前記圧力センサによって測定された前記内部配管の内圧である第３圧力を取得し、
   さらに、前記第１圧力に対する前記第３圧力の増加量が予め定めた第３の閾値以下である第３の条件を満たすことを指標として、前記大気開放状態を検知する、請求項２〜４のいずれか１項に記載のカフ圧制御装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のカフ圧制御装置と、
   気管内に気体を供給するための主流路を有する気管チューブと
   前記カフとを備える、カフ付き気管チューブ。
7. 請求項６に記載のカフ付き気管チューブを備える人工呼吸器。