JPH0744954B2 - Anesthesia depth automatic control device - Google Patents
Anesthesia depth automatic control deviceInfo
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- JPH0744954B2 JPH0744954B2 JP20393686A JP20393686A JPH0744954B2 JP H0744954 B2 JPH0744954 B2 JP H0744954B2 JP 20393686 A JP20393686 A JP 20393686A JP 20393686 A JP20393686 A JP 20393686A JP H0744954 B2 JPH0744954 B2 JP H0744954B2
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Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は生体の麻酔深度を一定に調節する自動制御装置
に関するものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an automatic control device for adjusting the anesthesia depth of a living body to a constant level.
従来技術 手術中における生体の麻酔に際しては、通常、過度に浅
い麻酔による生体の覚醒や過度に深い麻酔による不都合
を避けて、生体の生理的情報および手術の状況などから
総合的に決定された適切な麻酔深度を保持すべく、吸気
に混入させる麻酔薬の混入率を麻酔専門医が精密に手動
調節することが必要である。このような手術室内におけ
る麻酔専門医の負担を軽減するために、生体の麻酔深度
を一定の深さに保持する自動調節装置が望まれる。これ
に関し、麻酔深度を生体の脳波、血圧値、心拍数などに
より検出し、これに基づいて吸気に混入させる麻酔薬の
混入率を調節することにより麻酔深度を一定に保持する
装置が従来より種々検討されている。Prior art During anesthesia of a living body during an operation, it is usually appropriate to avoid the awakening of the living body due to an excessively shallow anesthesia and the inconvenience caused by an excessively deep anesthesia, and to make an appropriate decision comprehensively from physiological information of the living body and the surgical situation. In order to maintain a sufficient depth of anesthesia, it is necessary for the anesthesiologist to manually adjust the mixing ratio of the anesthetic mixed in the inspiration accurately. In order to reduce the burden on the anesthesiologist in such an operating room, an automatic adjusting device that maintains the anesthesia depth of the living body at a constant depth is desired. In this regard, various devices have been used to keep the depth of anesthesia constant by detecting the depth of anesthesia based on the electroencephalogram of the living body, blood pressure value, heart rate, etc., and adjusting the mixing rate of the anesthetic to be mixed into the inspiration based on this. Is being considered.
発明が解決すべき問題点 しかしながら、斯る従来の装置においては、麻酔深度を
把握するに際して精度が充分に得られないこと、および
麻酔薬の投入から生体が反応するまでの応答時間が大き
いことなどの問題点があった。フィードバック情報とし
ての麻酔深度の精度が充分でなければ如何に制御系が良
くても制御結果のばらつきが避けられないし、生体の応
答時間が大きいと麻酔深度の自動制御系が不安定とな
り、それらはいずれも実用上の重要な問題点なのであ
る。Problems to be Solved by the Invention However, in such a conventional device, sufficient accuracy cannot be obtained when grasping the depth of anesthesia, and the response time from the injection of the anesthetic to the reaction of the living body is long. There was a problem. If the accuracy of the depth of anesthesia as feedback information is not sufficient, no matter how good the control system is, variation in control results cannot be avoided, and if the response time of the living body is long, the automatic control system of depth of anesthesia becomes unstable. Both are important practical problems.
問題点を解決するための手段 本発明者は以上の事情を背景として種々研究を重ねた結
果、吸入麻酔薬を用いる場合に生体の終末呼気中に含ま
れる吸入麻酔薬濃度が生体の麻酔深度と密接に関係する
こと、および、血液／ガス分配係数が１以下の吸入麻酔
薬を用いると生体の麻酔応答性が大幅に改善されて、こ
れが麻酔深度の自動制御系を顕著に安定させ得ることを
見出した。本発明は斯る知見に基づいて為されたもので
ある。Means for Solving the Problems As a result of various studies conducted by the present inventor against the circumstances described above, when the inhalation anesthetic is used, the concentration of the inhalation anesthetic contained in the end tidal breath of the living body is equal to the anesthesia depth of the living body It is closely related and that the use of inhaled anesthetics having a blood / gas partition coefficient of 1 or less significantly improves the anesthetic response of the living body, which can significantly stabilize the automatic control system of anesthesia depth. I found it. The present invention has been made based on such findings.
すなわち、本発明の要旨とするところは、生体の麻酔深
度を一定に調節するための麻酔深度自動制御装置であっ
て、（ａ）血液／ガス分配係数が１以下の吸入麻酔薬を
生体の吸気中に混入させる麻酔薬混合装置と、（ｂ）生
体の終末呼気中に含まれる前記吸入麻酔薬の濃度を検出
する麻酔薬濃度検出装置と、（ｃ）麻酔深度を予め設定
するための麻酔深度設定装置と、（ｄ）前記終末呼気中
に含まれる吸入麻酔薬濃度が前記麻酔深度設定装置によ
り予め設定された値となるように、前記麻酔薬混合装置
によって吸気中に混入される吸入麻酔薬混入率を調節す
る調節装置とを、含むことにある。That is, the gist of the present invention is an anesthesia depth automatic control device for adjusting the anesthesia depth of a living body to a constant level, wherein (a) an inhalation anesthetic having a blood / gas distribution coefficient of 1 or less is inhaled into the living body. An anesthetic mixing device mixed therein, (b) an anesthetic concentration detecting device for detecting the concentration of the inhaled anesthetic contained in the end tidal breath of a living body, and (c) anesthesia depth for presetting anesthesia depth A setting device, and (d) an inhalation anesthetic mixed in the inspiration by the anesthetic mixing device so that the concentration of the inhalation anesthetic contained in the end tidal breath becomes a value preset by the anesthetic depth setting device. And an adjusting device for adjusting the mixing rate.
作用および発明の効果 このようにすれば、生体の麻酔深度に関する情報として
その生体の終末呼気中に含まれる吸入麻酔薬の濃度が用
いられるので、従来に比較して精度よく麻酔深度を把握
することができる。呼気中の終末時期のガスである終末
呼気は肺胞中のガスと考えられ得、それに含まれる吸入
麻酔薬濃度は動脈血液中の麻酔薬濃度に対応し、その血
液中の麻酔薬濃度は生体の麻酔深度と密接に関連する脳
細胞中の麻酔薬濃度（麻酔薬分圧）に対応するからであ
る。By doing so, since the concentration of the inhaled anesthetic contained in the end tidal breath of the living body is used as information on the depth of anesthesia of the living body, it is possible to grasp the depth of anesthesia more accurately than before. You can End-tidal gas, which is the end-stage gas during exhalation, can be considered to be gas in the alveoli, and the concentration of inhaled anesthetic contained in it corresponds to the concentration of anesthetic in arterial blood. This is because it corresponds to the anesthetic concentration in the brain cells (anesthetic partial pressure) that is closely related to the depth of anesthesia.
また、吸気中に混入させる吸入麻酔薬は血液／ガス分配
係数が１以下のものが使用されるので、吸気に混入させ
る吸入麻酔薬の濃度変化に対する麻酔深度の変化が速や
かとなって制御系の安定性が大幅に向上し、麻酔深度の
自動制御が好適に実施されるのである。Further, since the inhalation anesthetic mixed in the inspiration has a blood / gas partition coefficient of 1 or less, the change in the depth of anesthesia with respect to the change in the concentration of the inhalation anesthetic mixed in the inspiration becomes rapid, and the control system is controlled. The stability is greatly improved, and the automatic control of the depth of anesthesia is preferably performed.
ここで、前記血液／ガス分配係数は、血液相とガス（空
気）相とにそれぞれ溶解する吸入麻酔薬の濃度をそれぞ
れCKおよびCGとするとき、CK／CGなる値であり、吸入麻
酔薬の血液に対する溶け込み易さを示す指標として用い
られ得る。また、上記の血液／ガス分配係数は37℃にお
ける値をいう。Here, the blood / gas partition coefficient, when the respective C K and C G concentrations of anesthetics which dissolves respectively to the blood phase and gas (air) phase, a C K / C G becomes a value, It can be used as an index showing the easiness of inhalation anesthetic to dissolve in blood. The above blood / gas partition coefficient is a value at 37 ° C.
実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。Embodiment Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第１図は麻酔深度自動制御装置の構成を示すものであっ
て、患者10には電動式の人工呼吸器12は配管11を介して
接続されており、呼吸コントローラ14からの指令にした
がう呼吸回数および換気量にて作動し、その換気量に相
当する呼気を強制的に患者10へ送り込むとともに呼気を
排出させる。患者10からの呼気は専らその呼気を送出す
るための配管13を介して炭酸ガスセンサ16および麻酔薬
濃度センサ18へ送られ、そこで炭酸ガスおよび終末呼気
中の吸入麻酔薬濃度が検出されるようになっている。FIG. 1 shows the configuration of an anesthesia depth automatic control device, in which an electric ventilator 12 is connected to a patient 10 via a pipe 11, and the number of respirations according to a command from a respiration controller 14. And it operates at the ventilation amount, and exhaled air corresponding to the ventilation amount is forcibly sent to the patient 10 and exhaled. Exhaled air from the patient 10 is sent to a carbon dioxide sensor 16 and an anesthetic concentration sensor 18 exclusively through a pipe 13 for delivering the exhaled air so that the inhaled anesthetic concentration in carbon dioxide and end tidal breath is detected. Has become.
上記炭酸ガスセンサ16は、赤外域に存在する炭酸ガスの
吸収スペクトルを利用して濃度を検出するものであっ
て、たとえば第２図に示すように、ヒーティングチュー
ブ付赤外線ガス分析装置から構成されている。図におい
て、光源装置20から発射された赤外光は凸レンズ22、呼
気が通されるガラスセル24、赤外線透過フィルタ26、凸
レンズ28を通してホトセル30により検出される。ホトセ
ル30はガラスセル24を透過した、炭酸ガス特有の吸収波
長の赤外線の強度を示す信号を出力し、この信号は増幅
器32において増幅される。この増幅器32から出力される
赤外線透過信号SCの大きさは呼気中に含まれる炭酸ガス
濃度に反比例し、たとえば第３図の（ａ）に示すように
呼吸に同期して変化する。この図において上ピーク付近
が炭酸ガス濃度が低い初期呼気を示し、下ピーク付近が
炭酸ガス濃度が高い終末呼気を示している。これは、一
回の換気において口、鼻、気管内などにあって肺胞での
ガス交換に関与しない部分である死腔には呼気と同様の
成分がそのまま残り、これが呼気の初期に排出されるか
らである。The carbon dioxide gas sensor 16 detects the concentration by utilizing the absorption spectrum of carbon dioxide gas existing in the infrared region, and is composed of an infrared gas analyzer with a heating tube as shown in FIG. 2, for example. There is. In the figure, infrared light emitted from a light source device 20 is detected by a photocell 30 through a convex lens 22, a glass cell 24 through which breath is passed, an infrared transmission filter 26, and a convex lens 28. The photocell 30 outputs a signal indicating the intensity of infrared rays having an absorption wavelength peculiar to carbon dioxide that has passed through the glass cell 24, and this signal is amplified by an amplifier 32. The magnitude of the infrared transmission signal SC output from the amplifier 32 is inversely proportional to the concentration of carbon dioxide contained in the exhaled breath, and changes, for example, in synchronization with respiration as shown in (a) of FIG. In this figure, the vicinity of the upper peak shows the initial exhalation with a low carbon dioxide concentration, and the vicinity of the lower peak shows the end exhalation with a high carbon dioxide concentration. This is because the same components as exhaled breath remain in the dead space, which is the part of the mouth, nose, and trachea that does not participate in gas exchange in the alveoli during one-time ventilation, and is expelled in the early stages of exhalation. This is because that.
前記麻酔薬濃度センサ18は、上記と同様に吸入麻酔薬の
赤外域の吸収スペクトルを利用して濃度を検出するヒー
ティングチューブ付赤外線ガス分析装置を備えている。
第４図において、光源装置36から発射された赤外線が凸
レンズ38、呼気が通されるガラスセル40、赤外線通過フ
ィルタ42、凸レンズ44を通してホトセル46により検出さ
れる。ホトセル46はガラスセル40を透過した、前記吸入
麻酔薬特有の吸収波長の赤外線の強度を示す信号を出力
し、この信号は増幅器48において増幅される。この増幅
器48から出力される赤外線透過信号SMの大きさは呼気中
に含まれる吸入麻酔薬濃度に反比例し、たとえば第３図
の（ｂ）に示すように呼吸に同期して変化する。The anesthetic concentration sensor 18 is equipped with an infrared gas analyzer with a heating tube for detecting the concentration by utilizing the absorption spectrum of the inhalation anesthetic in the infrared region as described above.
In FIG. 4, infrared rays emitted from the light source device 36 are detected by the photocell 46 through the convex lens 38, the glass cell 40 through which the exhaled air passes, the infrared pass filter 42, and the convex lens 44. The photocell 46 outputs a signal indicating the intensity of infrared rays having an absorption wavelength peculiar to the inhalation anesthetic transmitted through the glass cell 40, and this signal is amplified by the amplifier 48. The magnitude of the infrared transmission signal SM output from the amplifier 48 is inversely proportional to the concentration of the inhaled anesthetic contained in the exhaled breath, and changes in synchronization with respiration, for example, as shown in (b) of FIG.
一方、前記赤外線透過信号SCの下側ピークを検出する下
側ピーク検出回路50が設けられており、この下側ピーク
検出回路50の出力信号によりよって開かれるゲート回路
52を通して赤外線透過信号SMの下側ピーク値を示す信
号、すなわち麻酔薬濃度信号SSMが出力される。第３図
の（ｄ）はゲート回路52の解放作動を示す。この麻酔薬
濃度信号SSMは呼気期間内の最終時期である終末呼気中
の吸入麻酔薬濃度を示す。この終末呼気中の吸入麻酔薬
濃度は、肺胞中にあるガスに含まれる吸入麻酔薬濃度を
示すものであって動脈血液中の麻酔薬濃度に対応すると
ともに、その血液中の麻酔薬濃度は生体の麻酔深度と密
接に関連する脳細胞中の麻酔薬濃度に対応している。な
お、第３図（ａ）および（ｂ）において吸気期間中には
赤外線透過信号SCおよび赤外線透過信号SMがフラットと
なっているが、これは人工呼吸器12から専ら呼気を送出
する配管13内に終末呼気が滞留しているからである。ま
た、配管11に前記炭酸ガスセンサ16および麻酔薬濃度セ
ンサ18が設けられる場合には、第３図の（ｄ）の破線に
示すように呼気期間の終末時期にのみゲート回路52が開
かれる。On the other hand, a lower peak detection circuit 50 for detecting the lower peak of the infrared transmission signal SC is provided, and a gate circuit opened by the output signal of the lower peak detection circuit 50.
A signal showing the lower peak value of the infrared transmission signal SM, that is, the anesthetic concentration signal SSM is output through 52. FIG. 3D shows the releasing operation of the gate circuit 52. This anesthetic concentration signal SSM indicates the concentration of the inhaled anesthetic in the end tidal breath, which is the final time point within the expiratory period. The inhaled anesthetic concentration in the end tidal breath indicates the inhaled anesthetic concentration contained in the gas in the alveoli and corresponds to the anesthetic concentration in arterial blood, and the anesthetic concentration in the blood is It corresponds to the concentration of anesthetic in brain cells, which is closely related to the depth of anesthesia in the living body. In FIGS. 3 (a) and 3 (b), the infrared transmission signal SC and the infrared transmission signal SM are flat during the inspiration period, but this is due to the inside of the pipe 13 from which the ventilator 12 exclusively delivers exhaled air. This is because the end exhaled air is staying at. When the carbon dioxide sensor 16 and the anesthetic concentration sensor 18 are provided in the pipe 11, the gate circuit 52 is opened only at the end of the expiratory period as shown by the broken line in (d) of FIG.
麻酔深度設定器56には、患者10の生理的情報および手術
の状況などから判断された適切な麻酔深度、すなわち終
末呼気中に含まれる麻酔薬濃度（％）が手動設定され
る。麻酔深度コントローラ58は、麻酔深度設定器56にお
いて設定された麻酔深度と麻酔薬濃度センサ18からの麻
酔薬濃度信号SSMが示す実際の麻酔深度とを比較し、そ
れらの偏差が解消されるように、予め記憶された制御式
に基づいて制御量を決定し、駆動回路60を介して麻酔薬
混合装置62へ制御信号SSを出力する。この制御信号SSは
患者10へ供給される呼気中の麻酔薬混入率を指令するも
のであり、具体的には後述のパルスモータ72の駆動回転
角を表すものである。上記麻酔深度コントローラ58によ
り、麻酔導入時における吸入麻酔薬の濃度は３乃至10
％、麻酔深度を維持するときは２乃至３％に調節され
る。過渡状態における過大な濃度を防止するために、前
記制御式の中には10％程度の値に制限するリミッタに相
当するものが設けられている。In the anesthesia depth setting device 56, an appropriate anesthesia depth determined from the physiological information of the patient 10 and the surgical situation, that is, the anesthetic concentration (%) contained in the end tidal breath is manually set. The anesthesia depth controller 58 compares the anesthesia depth set in the anesthesia depth setting device 56 with the actual anesthesia depth indicated by the anesthetic concentration signal SSM from the anesthetic concentration sensor 18, and eliminates the deviation between them. A control amount is determined based on a control formula stored in advance, and a control signal SS is output to the anesthetic mixing device 62 via the drive circuit 60. The control signal SS is for instructing the mixing rate of the anesthetic in the exhalation supplied to the patient 10, and specifically, for indicating the drive rotation angle of the pulse motor 72 described later. The concentration of inhalation anesthetic at the time of induction of anesthesia is adjusted to 3 to 10 by the anesthesia depth controller 58.
%, And 2 to 3% when maintaining the depth of anesthesia. In order to prevent excessive concentration in the transient state, the control formula includes a limiter corresponding to a value of about 10%.
麻酔薬混合装置62では、第５図に示すように、酸素ボン
ベ64および笑気ボンベ66から送出される酸素および笑気
ガスの混合ガスが絞り68を通してミキサ70へ供給される
一方、パルスモータ72によって駆動される流量制御弁74
および吸入麻酔薬気化器76を通してミキサ70へ供給され
る。このミキサ70は上記混合ガスと吸入麻酔薬気化器76
からの吸入麻酔薬の飽和蒸気を含むガスとを混合し、吸
気として人工呼吸器12へ供給する。上記酸素ボンベ64お
よび笑気ボンベ66から送出される酸素および笑気ガスの
混合ガスは、手動調節弁78および80により予め４対２程
度に混合されるが、これは二次効果を期待するものであ
るから酸素単体でも差支えない。また、上記吸入麻酔薬
気化器76は、たとえば所謂copper kettle（多孔青銅焼
結板）と吸入麻酔薬を貯溜する容器とを備えて構成さ
れ、吸入麻酔薬中に浸漬されたcopper kettleを通して
送出するガス内にそのときの吸入麻酔薬の液温における
飽和蒸気を発生するものである。したがって、流量制御
弁74の流量を制御することにより、吸気内の吸入麻酔薬
濃度が調節される。本実施例では、上記吸入麻酔薬とし
て、セボフルレンが用いられる。In the anesthetic mixing device 62, as shown in FIG. 5, a mixed gas of oxygen and laughing gas delivered from the oxygen cylinder 64 and the laughing gas cylinder 66 is supplied to the mixer 70 through the throttle 68, while the pulse motor 72 is supplied. Flow control valve driven by 74
And inhalation anesthetic vaporizer 76 to mixer 70. This mixer 70 is a vaporizer of the mixed gas and inhalation anesthetic 76
The gas containing saturated vapor of the inhalation anesthetic from is mixed and supplied to the ventilator 12 as inhalation. The mixed gas of oxygen and laughing gas delivered from the oxygen cylinder 64 and the laughing gas cylinder 66 is mixed in advance to about 4 to 2 by the manual control valves 78 and 80, which is expected to have a secondary effect. Therefore, oxygen alone can be used. The inhalation anesthetic vaporizer 76 is configured to include, for example, a so-called copper kettle (perforated bronze sintered plate) and a container for storing the inhalation anesthetic, and delivers it through the copper kettle immersed in the inhalation anesthetic. The saturated vapor is generated in the gas at the liquid temperature of the inhalation anesthetic at that time. Therefore, by controlling the flow rate of the flow rate control valve 74, the concentration of the inhaled anesthetic in the inspiration is adjusted. In this example, sevoflurane is used as the inhalation anesthetic.
このセボフルレンは以下に示すものである。This sevoflurane is shown below.
化学式：CH2-O-CH(CH3)2 化学名:fluoromethyl-1,1,1,3,3,3-hexafluoroisoproph
yl ether 分子量:200 沸点:58.5℃ 液体比重:1.505g/ml 蒸気圧:157torr（20℃） 血液／ガス分配係数:0.59（37℃） MAC:2.0（サル） 上記セボフルレンは、その血液／ガス分配係数から明ら
かなように、従来の吸入麻酔薬に比較して麻酔導入性お
よび覚醒性に優れているのに加えて、麻酔深度のばらつ
きが少ないために麻酔深度の調節性においても極めて優
れている。この事実は第１表に示す実験結果に示されて
いる。この実験は複数のモルモットについてのMAC値お
よびそのばらつきを、前記セボフルレンと、よく知れら
れたエンフルレン（分子量:185、沸点:56.5℃、血液／
ガス分配係数:1.9）とについて比較したものである。Chemical formula: CH 2 -O-CH (CH 3 ) 2 Chemical name: fluoromethyl-1,1,1,3,3,3-hexafluoroisoproph
yl ether Molecular weight: 200 Boiling point: 58.5 ℃ Liquid specific gravity: 1.505g / ml Vapor pressure: 157torr (20 ℃) Blood / gas partition coefficient: 0.59 (37 ℃) MAC: 2.0 (monkey) The above sevoflurane is its blood / gas partition As is clear from the coefficient, in addition to being superior in the induction of anesthesia and wakefulness compared to conventional inhalation anesthetics, it is also excellent in the control of the anesthesia depth due to the small variation in the anesthesia depth. . This fact is shown in the experimental results shown in Table 1. In this experiment, the MAC values and their variability for multiple guinea pigs were compared with those of sevoflurane and the well-known enflurane (molecular weight: 185, boiling point: 56.5 ° C, blood /
Gas distribution coefficient: 1.9).
第１図に戻って、換気量設定器82には換気量が設定され
るが、患者10に必要な換気量は終末呼気中の炭酸ガス濃
度と密接に関連するから、本実施例では終末呼気中の炭
酸ガス濃度（％）が設定される。呼吸コントローラ14で
は、前記炭酸ガスセンサ16から供給される信号SCに基づ
いて終末呼気中の炭酸ガス濃度が決定される。すなわ
ち、周期的に変動する炭酸ガス濃度の最大値であるピー
ク値が検出される。そして、換気量設定器82に設定され
た終末呼気中の炭酸ガス濃度と実際の炭酸ガス濃度との
偏差が解消されるように予め記憶された制御式から患者
10の一定時間（たとえば毎分）当たりの換気量（一定時
間当たりの酸素注入量に対応）が決定される。この換気
量は呼吸回数と一回の呼吸量との積で表されるので、呼
吸コントローラ14は一定時間当たりの呼吸回数と一回の
呼吸量とを決定する必要があるが、呼吸回数が一定値に
設定されている場合には一回の呼吸量が決定される。そ
して、このようにして決定された換気量を得るための制
御信号が呼吸コントローラ14から駆動回路84を介して前
記人工呼吸器12へ供給されると、人工呼吸器12は麻酔薬
混合装置62からの吸気を前記換気量にて強制的に患者10
に対して送給するのである。 Returning to FIG. 1, the ventilation volume is set in the ventilation volume setter 82. Since the ventilation volume required for the patient 10 is closely related to the carbon dioxide concentration in the end tidal breath, the end tidal breath is set in this embodiment. The inside carbon dioxide concentration (%) is set. The breathing controller 14 determines the carbon dioxide concentration in the end tidal breath based on the signal SC supplied from the carbon dioxide sensor 16. That is, the peak value, which is the maximum value of the carbon dioxide concentration that periodically changes, is detected. Then, from the control formula stored in advance so as to eliminate the deviation between the actual carbon dioxide concentration and the end-tidal carbon dioxide concentration set in the ventilation volume setter 82
Ventilation volume (corresponding to oxygen injection volume per constant time) per 10 constant time (for example, every minute) is determined. Since this ventilation volume is represented by the product of the respiratory rate and the tidal volume, the respiratory controller 14 needs to determine the respiratory rate and the tidal volume per constant time, but the respiratory rate is constant. When set to the value, the tidal volume is determined. Then, when the control signal for obtaining the ventilation volume thus determined is supplied from the respiration controller 14 to the artificial respirator 12 via the drive circuit 84, the artificial respirator 12 is supplied from the anesthetic mixture device 62. The patient's inspiration of 10
To be sent to.
上述のように構成された麻酔深度自動制御装置において
は、患者10の麻酔深度に関する情報としてその患者10の
終末呼気中に含まれる吸入麻酔薬の濃度が用いられるの
で、従来に比較して精度よく麻酔深度を把握することが
できる。すなわち、血圧値、脈拍、脳波、呼吸数、心電
波などは麻酔深度以外の因子の影響を受ける生理的反応
であって同じ脳細胞内麻酔薬分圧でも現れ方にばらつき
があることが避けられない。これに対し、終末呼気は肺
胞中のガスであり、それに含まれる吸入麻酔薬濃度は動
脈血液中の麻酔薬濃度に対応し、その血液中の麻酔薬濃
度は生体の麻酔深度と密接に関連する脳細胞中の麻酔薬
濃度（分圧）に対応するからである。たとえば、痩身で
全身状態がよくない高齢者に全身麻酔をかけると、特に
ハロゲン化麻酔薬の場合には循環制御が顕著となり血圧
値などにより麻酔深度を監視すると実際には浅いにも拘
わらず一見麻酔が深くかかっているように見え、このと
き執刀すると体動があり血圧が急上昇して俄に麻酔が浅
くなったように見えることがある。しかし、終末呼気中
の吸入麻酔薬濃度に基づいて麻酔深度を判断すればこの
ようなことがないのである。In the anesthesia depth automatic control device configured as described above, since the concentration of the inhaled anesthetic contained in the end tidal breath of the patient 10 is used as the information regarding the anesthesia depth of the patient 10, it is more accurate than the conventional one. You can grasp the depth of anesthesia. In other words, blood pressure, pulse, EEG, respiratory rate, cardiac wave, etc. are physiological reactions that are affected by factors other than the depth of anesthesia, and it is possible to avoid variations in the appearance even with the same partial pressure of anesthetic agent in the brain cells. Absent. In contrast, end-tidal breath is gas in the alveoli, and the concentration of inhaled anesthetic contained in it corresponds to the concentration of anesthetic in arterial blood, and the concentration of anesthetic in blood is closely related to the depth of anesthesia in the living body. This is because it corresponds to the concentration (partial pressure) of the anesthetic in the brain cells. For example, when general anesthesia is given to an elderly person who is thin and whose general condition is not good, especially in the case of halogenated anesthetics, circulation control becomes remarkable, and when the depth of anesthesia is monitored by the blood pressure value, etc. It seems that anesthesia is deeply applied, and at this time, there is physical movement and a sudden rise in blood pressure when surgery is performed, and it may seem that anesthesia has suddenly become shallow. However, this is not the case if the depth of anesthesia is judged based on the concentration of inhaled anesthetic in the end tidal breath.
また、上述の麻酔深度自動制御装置においては、吸気中
に混入させる吸入麻酔薬は37℃における血液／ガス分配
係数が１以下のものが使用されるので、吸気に混入させ
る吸入麻酔薬の濃度変化に対する麻酔深度の変化が速や
かとなって制御系の安定性が大幅に向上し、麻酔深度の
自動制御が好適に実施されるのである。すなわち、脳細
胞内の麻酔薬分圧が麻酔深度を決定すると考えてよく、
この脳細胞内の麻酔薬分圧を決定するのは、吸気中の吸
入麻酔薬濃度、第２ガス効果、肺胞換気量、肺胞・毛細
管の透過性、心拍出量、血液の性状、血液／脳関門の状
態、麻酔薬の物理化学的性質などがあるが、肺に病変な
く、心拍出量および血液性状が一定で、血液／脳関門に
異常がない場合には麻酔深度を決定する因子は吸気中の
麻酔薬濃度である。この吸気中の麻酔薬濃度を変化させ
た場合、短期的には血液／ガス分配係数が低い程血液中
へ溶け易くなり脳細胞内の麻酔薬分圧は鋭敏に反応する
のである。Further, in the above-described automatic anesthesia depth control device, since the inhalation anesthetic mixed in the inspiration has a blood / gas distribution coefficient of 1 or less at 37 ° C., the concentration change of the inhalation anesthetic mixed in the inspiration is used. The change in the depth of anesthesia with respect to (1) becomes rapid, the stability of the control system is significantly improved, and the automatic control of the depth of anesthesia is suitably performed. That is, it may be considered that the partial pressure of the anesthetic in the brain cells determines the depth of anesthesia,
The anesthetic partial pressure in the brain cells is determined by inhalation anesthetic concentration during inspiration, second gas effect, alveolar ventilation, alveolar / capillary permeability, cardiac output, blood properties, Although there are blood / brain barrier conditions, physicochemical properties of anesthetics, etc., the depth of anesthesia is determined if there is no lesion in the lung, cardiac output and blood properties are constant, and there is no abnormality in the blood / brain barrier. The factor that does this is the anesthetic concentration in the inspiratory air. When the anesthetic concentration in the inspiration is changed, in the short term, the lower the blood / gas partition coefficient, the easier it is to dissolve in the blood, and the anesthetic partial pressure in brain cells reacts sensitively.
因に、従来において良く用いられているハロセン（血液
／ガス分配係数2.4）、エンフルレン（血液／ガス分配
係数1.9）、イソフルレン（血液／ガス分配係数1.48）
はそれぞれ良い麻酔薬であるが、麻酔の反応速度および
麻酔のばらつきにおいて充分ではなく、それらを麻酔深
度自動制御装置に使用すると、制御系の安定性が実用さ
れ得る程充分に得られず、また、制御される麻酔深度も
ばらつきが大きかったのである。By the way, halothane (blood / gas partition coefficient 2.4), enflurane (blood / gas partition coefficient 1.9), isoflurane (blood / gas partition coefficient 1.48), which are commonly used in the past.
Are good anesthetics, but they are not sufficient in the reaction rate of anesthesia and the variation of anesthesia, and when they are used in the anesthesia depth automatic control device, the stability of the control system is not sufficiently obtained for practical use, and The controlled anesthesia depth also varied greatly.
また、前述の実施例によれば、終末呼気中の吸入麻酔薬
濃度が、呼気の炭酸ガス濃度が最高ピークとなる時期に
検出されるので、吸気内に混入させる吸入麻酔薬濃度に
拘わらず、正確に麻酔深度を知ることができる。すなわ
ち、麻酔深度を一定にするための自動制御系において麻
酔深度が目標値に対して相対的に深くなり過ぎてこのと
きの偏差を解消するために吸気に混入させる吸入麻酔薬
濃度を低くするときには、第３図の（ｃ）に示すよう
に、初期呼気中の濃度が終末呼気中の濃度よりも低くな
る場合がある。このとき、呼気内の吸入麻酔薬濃度の変
動の最小値ピークから終末呼気を単に判断すると呼気の
初期の吸入麻酔薬濃度を検出してしまうことになるので
ある。Further, according to the above-mentioned embodiment, the inhalation anesthetic concentration in the end tidal breath is detected at the time when the concentration of carbon dioxide gas in the tidal breath becomes the highest peak, so regardless of the concentration of the inhalation anesthetic mixed in the inspiration, You can know the depth of anesthesia accurately. That is, when the anesthesia depth becomes too deep relative to the target value in the automatic control system for keeping the anesthesia depth constant and the concentration of the inhaled anesthetic agent mixed in the inspiration is reduced to eliminate the deviation at this time, As shown in FIG. 3 (c), the concentration in the initial expiration may be lower than the concentration in the end expiration. At this time, if the end exhalation is simply judged from the minimum peak value of the fluctuation of the concentration of the inhaled anesthetic in the exhaled breath, the concentration of the inhaled anesthetic at the initial stage of the exhaled breath will be detected.
次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の説
明において前述の実施例と共通する部分には同一の符号
を付して説明を省略する。Next, another embodiment of the present invention will be described. In the following description, the same parts as those in the above-described embodiment will be designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
第６図に示すように、麻酔深度自動制御装置の作動中の
安全性を一層高めるために、種々の警報装置、たとえば
呼気炭酸ガス濃度警報装置86およびおよび吸気酸素濃度
警報装置88を取りつけることができる。すなわち、呼気
炭酸ガス濃度警報装置86は、炭酸ガスセンサ16からの信
号に基づいて炭酸ガス濃度の最高ピーク値、すなわち終
末呼気の実際の炭酸ガス濃度を検出するとともに、その
炭酸ガス濃度が予め設定された許容範囲を外れると、異
常を知らしめるために電気信号、音信号、或いは光学的
な信号にて警報出力する。上記許容範囲は、たとえば３
乃至５％以内に設定される。また、吸気酸素濃度警報装
置88は、麻酔薬混合装置62からの吸気を専ら人工呼吸器
12へ導く配管15に取り付けられており、吸気内に含まれ
る酸素ガス濃度を検出するとともに、その酸素ガス濃度
が予め設定された許容範囲を外れると、異常を知らしめ
るために電気信号、音信号、或いは光学的な信号にて警
報出力する。As shown in FIG. 6, various alarm devices such as an exhaled carbon dioxide concentration alarm device 86 and an inspiratory oxygen concentration alarm device 88 may be installed to further enhance the safety during operation of the automatic anesthesia depth control device. it can. That is, the breath carbon dioxide concentration alarm device 86 detects the highest peak value of the carbon dioxide concentration based on the signal from the carbon dioxide sensor 16, that is, the actual carbon dioxide concentration of the end tidal breath, and the carbon dioxide concentration is preset. When it goes out of the allowable range, an alarm is output by an electric signal, a sound signal, or an optical signal in order to notify the abnormality. The allowable range is, for example, 3
Is set within 5%. In addition, the inspiratory oxygen concentration alarm device 88 is configured to exclusively inhale the inspiratory air from the anesthetic mixture device 62 by a ventilator.
It is attached to the pipe 15 leading to 12, and detects the oxygen gas concentration contained in the intake air, and when the oxygen gas concentration deviates from the preset allowable range, an electric signal and a sound signal to notify the abnormality. Alternatively, an alarm is output by an optical signal.
以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は
その他の態様においても適用される。Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention can be applied to other aspects.
たとえば、前述の実施例における呼吸コントローラ14お
よび麻酔深度コントローラ58は所謂マイクロコンピュー
タにより構成され得る。また、麻酔薬濃度センサ18内の
ゲート回路52もマイクロコンピュータにより構成され
る。この場合には、第７図に示すように、赤外線透過信
号SCが麻酔深度コントローラ58へ直接供給される。For example, the breathing controller 14 and the anesthesia depth controller 58 in the above-described embodiments can be configured by so-called microcomputers. The gate circuit 52 in the anesthetic concentration sensor 18 is also composed of a microcomputer. In this case, as shown in FIG. 7, the infrared transmission signal SC is directly supplied to the anesthesia depth controller 58.
また、前述の麻酔薬濃度センサ18は、炭酸ガスセンサ16
から供給される赤外線透過信号SCに基づいて終末呼気中
の吸入麻酔薬濃度を検出するように構成されているが、
患者10の胸部に貼着された電極により検出される胸部イ
ンピーダンスの最小時期と同期して終末呼気中の吸入麻
酔薬濃度を検出するように構成されてもよいし、人工呼
吸器12から出力される呼気信号の末端或いは吸気信号の
開始をトリガとして終末呼気中の吸入麻酔薬濃度を検出
するように構成されてもよい。また、上記人工呼吸器12
から出力される呼気信号或いは吸気信号を替えて、呼吸
コントローラ14或いは駆動回路84から人工呼吸器12へ供
給される制御信号あるいは駆動信号を用いることもでき
る。Further, the anesthetic concentration sensor 18 described above is the carbon dioxide gas sensor 16
It is configured to detect the inhaled anesthetic concentration in the end tidal breath based on the infrared transmission signal SC supplied from
It may be configured to detect the inhaled anesthetic concentration in the end tidal breath in synchronization with the minimum timing of the chest impedance detected by the electrode attached to the chest of the patient 10, and output from the ventilator 12. The end of the exhalation signal or the start of the inspiration signal may be used as a trigger to detect the inhaled anesthetic concentration in the end exhalation. Also, the ventilator 12
It is also possible to use the control signal or drive signal supplied from the respiratory controller 14 or the drive circuit 84 to the ventilator 12 in place of the expiratory signal or inspiratory signal output from the ventilator.
また、前述の実施例の麻酔薬濃度センサ18に備えられて
いるヒーティングチューブ付赤外線ガス分析装置に替え
て、クリスタルがハロゲン化麻酔薬を吸着して質量が変
化し、その質量の変化に対応して発振周波数が変化する
現象を利用する水晶発振式ガス濃度計を設けてもよい。Further, in place of the infrared gas analyzer with a heating tube provided in the anesthetic concentration sensor 18 of the above-described embodiment, the crystal adsorbs the halogenated anesthetic and the mass changes, and the change in the mass is supported. Then, a crystal oscillation type gas densitometer that utilizes the phenomenon that the oscillation frequency changes may be provided.
また、37℃にて血液／ガス分配係数が１以下であれば、
ガス性の吸入麻酔薬が用いられ得る。この場合には、第
５図の吸入麻酔薬気化器76が不要となる。If the blood / gas partition coefficient at 37 ° C is 1 or less,
Gaseous inhalation anesthetics may be used. In this case, the inhalation anesthetic vaporizer 76 of FIG. 5 becomes unnecessary.
また、前述の炭酸ガスセンサ16および麻酔薬濃度センサ
18から出力される赤外線透過信号SCおよびSMは濃度と反
比例した大きさを示すが、濃度と比例した大きさとする
ための反転回路を適宜設けても差支えない。Further, the carbon dioxide sensor 16 and the anesthetic concentration sensor described above are used.
The infrared transmission signals SC and SM output from 18 have a magnitude inversely proportional to the density, but an inversion circuit for making the magnitude proportional to the density may be provided as appropriate.
なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であ
り、本発明はその精神を逸脱しない範囲において種々変
更が加えられ得るものである。The above description is merely one embodiment of the present invention, and the present invention can be variously modified without departing from the spirit thereof.
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例の構成を説明するブロック線
図である。第２図は第１図の炭酸ガスセンサの構成を説
明する図である。第３図は第１図の実施例の作動を説明
するタイミングチャートであって、（ａ）は赤外線透過
信号SCを、（ｂ）は赤外線透過信号SMを、（ｃ）は吸気
中の麻酔薬濃度が低くなった場合の赤外線透過信号SM
を、（ｄ）はゲート回路の作動をそれぞれ示す図であ
る。第４図は第１図の麻酔薬濃度センサの構成を説明す
る図である。第５図は第１図の麻酔薬混合装置の構成を
説明する図である。第６図および第７図は本発明の他の
実施例をそれぞれ示す第１図に相当する図である。 18:麻酔薬濃度センサ（麻酔薬濃度検出装置） 56:麻酔深度設定器 58:麻酔深度コントローラ（調節装置） 62:麻酔薬混合装置BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram illustrating the configuration of an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram for explaining the configuration of the carbon dioxide gas sensor of FIG. FIG. 3 is a timing chart for explaining the operation of the embodiment of FIG. 1, where (a) is an infrared transmission signal SC, (b) is an infrared transmission signal SM, and (c) is an anesthetic during inspiration. Infrared transmission signal SM when concentration becomes low
And (d) is a diagram showing the operation of the gate circuit, respectively. FIG. 4 is a diagram for explaining the configuration of the anesthetic concentration sensor of FIG. FIG. 5 is a diagram for explaining the configuration of the anesthetic agent mixing device of FIG. 6 and 7 are views corresponding to FIG. 1 showing other embodiments of the present invention. 18: Anesthetic concentration sensor (anesthetic concentration detector) 56: Anesthesia depth setting device 58: Anesthesia depth controller (regulator) 62: Anesthetic mixing device
Claims (1)
酔深度自動制御装置であって、 血液／ガス分配係数が１以下の吸入麻酔薬を生体の吸気
中に混入させる麻酔薬混合装置と、 生体の終末呼気中に含まれる前記吸入麻酔薬の濃度を検
出する麻酔薬濃度検出装置と、 麻酔深度を予め設定するための麻酔深度設定装置と、 前記終末呼気中に含まれる吸入麻酔薬濃度が前記麻酔深
度設定装置により予め設定された値となるように、前記
麻酔薬混合装置によって吸気中に混入される吸入麻酔薬
混入率を調節する調節装置と を、含むことを特徴とする麻酔深度自動制御装置。1. An anesthesia depth automatic control device for adjusting the anesthesia depth of a living body to a constant level, and an anesthetic mixing device for mixing an inhaled anesthetic having a blood / gas partition coefficient of 1 or less into the inspiration of the living body. An anesthetic concentration detector for detecting the concentration of the inhaled anesthetic contained in end tidal breath of a living body; an anesthesia depth setting device for presetting anesthesia depth; and an inhaled anesthetic concentration contained in the end tidal breath An anesthesia depth setting device so that the value is preset by the anesthesia depth setting device, and an adjusting device for adjusting the inhalation anesthetic mixing ratio mixed into the inspiration by the anesthetic mixing device. Automatic control device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20393686A JPH0744954B2 (en) | 1986-08-29 | 1986-08-29 | Anesthesia depth automatic control device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20393686A JPH0744954B2 (en) | 1986-08-29 | 1986-08-29 | Anesthesia depth automatic control device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6359969A JPS6359969A (en) | 1988-03-15 |
| JPH0744954B2 true JPH0744954B2 (en) | 1995-05-17 |
Family
ID=16482139
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP20393686A Expired - Fee Related JPH0744954B2 (en) | 1986-08-29 | 1986-08-29 | Anesthesia depth automatic control device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0744954B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2297940T3 (en) * | 1998-06-03 | 2008-05-01 | Scott Laboratories, Inc. | APPLIANCE TO PROVIDE A PATIENT CONSCIOUS RELIEF OF PAIN AND ANXIETY ASSOCIATED WITH MEDICAL OR SURGICAL PROCEDURE. |
-
1986
- 1986-08-29 JP JP20393686A patent/JPH0744954B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6359969A (en) | 1988-03-15 |
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