JP6891267B2 - 酸素療法システム - Google Patents
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Description
本発明は、酸素供給装置により高濃度の酸素ガスを吸入させる酸素療法において、酸素ガスの処方を決定する医師などの医療従事者（以下、「医師」という。）に、患者のデータを提供する酸素療法システムに関する。
慢性閉塞性肺疾患、肺結核後遺症、肺線維症などの慢性呼吸器疾患の治療法として、酸素療法がある。酸素療法では、高濃度の酸素ガスを投与することにより、患者の動脈血酸素分圧（ＰａＯ２）を上昇させ、低酸素血症を改善・予防することを目的としている。在宅酸素療法は、医師の処方に従って酸素供給装置を患者である使用者が操作し、自宅で酸素療法を行なうものである。在宅酸素療法では、吸入用の酸素ガスは特許文献１、２に記載されるような酸素濃縮装置や酸素ボンベなどの酸素供給装置から供給される。一般に、使用時の便利さや保守管理の容易さから、在宅では酸素濃縮装置を使用し、病院への通院やショッピングなどの外出先での使用には、小型軽量の酸素ボンベが用いられることが多い。
在宅酸素療法を受ける患者は、医療機関で医師から吸入用の酸素ガスについて、流量などの処方を受ける。医師は診察に訪れた患者の血中酸素濃度、動脈血二酸化炭素分圧（ＰａＣＯ２）などを測定し、自らの知識と経験に基づいて患者の疾患や重症度にあった吸入用の酸素ガス流量を処方する。特許文献２には、処方された酸素ガスの供給が行われたときの、経皮的二酸化炭素分圧（ＰｔｃＣＯ２）が変動する様子を表示するシステムが提案されている。
通常、血中酸素濃度、動脈血二酸化炭素分圧（ＰａＣＯ２）などの生体情報は、患者の病状の他に、安静、労作、睡眠など、それぞれの患者の状態により異なる。このため、例えば患者の睡眠中に適した酸素ガスの処方をしようとする医師は、診察時に加えて、患者の睡眠中の血中酸素濃度、動脈血二酸化炭素分圧（ＰａＣＯ２）などについても検討することが望ましい。しかし、睡眠中の数時間以上に及ぶデータを検討し、何らかの処方の指針を見出すことは、医師に多大な負担をかけるものとなっている。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、在宅酸素療法を受ける患者の血中酸素濃度、動脈血二酸化炭素分圧（ＰａＣＯ２）などの生体情報を取得し、酸素ガスの流量ごとの効果に関する情報を提示する、酸素療法システムを提供することを目的とする。
本発明は以下の（１）〜（６）の態様を含む。
（１）本発明の酸素療法システムは、血中酸素濃度値又は動脈血二酸化炭素分圧（ＰａＣＯ２）値が処方された範囲内に収まるよう、使用者の血中酸素濃度又は動脈血二酸化炭素分圧（ＰａＣＯ２）に基づいて、吸入用の酸素ガスの流量を制御する酸素供給装置から、経過時間に対する前記酸素ガスの流量値と、前記使用者の血中酸素濃度値又は動脈血二酸化炭素分圧（ＰａＣＯ２）値のデータを受信し記憶する記憶部と、所定時間の前記データについて、前記酸素ガスの流量ごとに、前記使用者の前記血中酸素濃度又は動脈血二酸化炭素分圧（ＰａＣＯ２）が前記処方された範囲内にある時間の割合を算出する演算部と、前記演算部により算出された前記時間の割合を表示する表示部とを備えることを特徴とする。
（２）（１）において、前記血中酸素濃度値は、パルスオキシメータにより測定される経皮的動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ２）であることを特徴とする。
（３）（１）又は（２）において、前記酸素供給装置は、酸素濃縮装置であることを特徴とする。
（４）（１）又は（２）において、前記酸素供給装置は、ボンベに充填された高圧酸素ガスを前記酸素ガスとして供給することを特徴とする。
（５）（１）から（４）のいずれかにおいて、前記時間の割合は、ヒストグラム又は円グラフとして前記表示部に表示されることを特徴とする。
（６）（１）から（５）のいずれかにおいて、前記表示部には、前記酸素ガスの流量値、前記使用者の血中酸素濃度値、前記動脈血二酸化炭素分圧（ＰａＣＯ２）値から選ばれる少なくとも一つについて、前記所定時間に対する時間の割合を示すヒストグラム又は円グラフが表示されることを特徴とする。
（１）本発明の酸素療法システムは、血中酸素濃度値又は動脈血二酸化炭素分圧（ＰａＣＯ２）値が処方された範囲内に収まるよう、使用者の血中酸素濃度又は動脈血二酸化炭素分圧（ＰａＣＯ２）に基づいて、吸入用の酸素ガスの流量を制御する酸素供給装置から、経過時間に対する前記酸素ガスの流量値と、前記使用者の血中酸素濃度値又は動脈血二酸化炭素分圧（ＰａＣＯ２）値のデータを受信し記憶する記憶部と、所定時間の前記データについて、前記酸素ガスの流量ごとに、前記使用者の前記血中酸素濃度又は動脈血二酸化炭素分圧（ＰａＣＯ２）が前記処方された範囲内にある時間の割合を算出する演算部と、前記演算部により算出された前記時間の割合を表示する表示部とを備えることを特徴とする。
（２）（１）において、前記血中酸素濃度値は、パルスオキシメータにより測定される経皮的動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ２）であることを特徴とする。
（３）（１）又は（２）において、前記酸素供給装置は、酸素濃縮装置であることを特徴とする。
（４）（１）又は（２）において、前記酸素供給装置は、ボンベに充填された高圧酸素ガスを前記酸素ガスとして供給することを特徴とする。
（５）（１）から（４）のいずれかにおいて、前記時間の割合は、ヒストグラム又は円グラフとして前記表示部に表示されることを特徴とする。
（６）（１）から（５）のいずれかにおいて、前記表示部には、前記酸素ガスの流量値、前記使用者の血中酸素濃度値、前記動脈血二酸化炭素分圧（ＰａＣＯ２）値から選ばれる少なくとも一つについて、前記所定時間に対する時間の割合を示すヒストグラム又は円グラフが表示されることを特徴とする。
本発明によれば、在宅酸素療法を受ける患者の血中酸素濃度、動脈血二酸化炭素分圧（ＰａＣＯ２）などの生体情報を取得し、酸素ガスの流量ごとの効果に関する情報を提示する、酸素療法システムを提供することができる。
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態である酸素療法システムの構成を示したものである。酸素供給装置２は、患者である使用者に供給する吸入用の酸素ガスの流量を、血中酸素濃度値又は動脈血二酸化炭素分圧（ＰａＣＯ２）値が処方された範囲内に収まるよう、測定した使用者の血中酸素濃度又は動脈血二酸化炭素分圧（ＰａＣＯ２）に基づいて、吸入用の酸素ガスの流量を制御するフィードバックの機能を備える。
酸素療法システムでは、酸素供給装置２のフィードバックモードで酸素療法を行ったときの、酸素ガスの流量と、患者の血中酸素濃度又は動脈血二酸化炭素分圧（ＰａＣＯ２）の測定値、医師が処方した血中酸素濃度又は動脈血二酸化炭素分圧（ＰａＣＯ２）値の範囲などを含むデータを、酸素供給装置２からデータサーバ３が受信し記憶部３１に記憶する。
データサーバ３は、医師が操作する端末装置４から要求があると、記憶部３１からデータを呼び出し、演算部３２で酸素ガスの流量ごとに、血中酸素濃度又は動脈血二酸化炭素分圧（ＰａＣＯ２）が、指定された値にある時間の割合を算出し端末装置４に送信する。端末装置４の表示部は、酸素ガスの流量ごとの時間の割合をグラフにして表示する。酸素供給装置２、データサーバ３、端末装置４は、通信ネットワーク１に接続され、相互に通信が可能である。
通信ネットワーク１は、特に限定されるものではなく、インターネット、移動通信ネットワーク、専用回線ネットワークなど、公知のものが利用できる。また、通信ネットワーク１に接続される酸素供給装置２及び端末装置４は、それぞれ複数であってもよい。
以下、酸素供給装置２が吸入用の酸素ガスの流量を、血中酸素濃度である経皮的動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ２）に基づいて制御する、ＳｐＯ２フィードバック機能を備える酸素濃縮装置２である場合を例にして説明する。
ＳｐＯ２フィードバック機能を備える、酸素濃縮装置２の構成を図２に示す。酸素濃縮装置２は、空気中に含まれる窒素を分離し、高濃度酸素（酸素富化気体）を吸入用の酸素ガスとして供給する装置である。図２に示す各構成間を結ぶ実線はガスの主な流路を示し、点線は制御信号などの電気信号の主な経路を示す。
原料空気は、塵埃などの異物を取り除く吸気フィルタ１０１を備えた空気取り込み口から、酸素濃縮装置本体５に取り込まれる。このとき、空気中には、通常約２１％の酸素ガス、約７７％の窒素ガス、０．８％のアルゴンガス、二酸化炭素ほかのガスが１．２％含まれている。酸素濃縮装置２は、呼吸用ガスとして必要な酸素ガスを濃縮して取り出す。
酸素濃縮装置本体５内に取り込まれた原料空気は、コンプレッサ１０２により加圧され、窒素分子を選択的に吸着するゼオライトなどからなる吸着剤が充填された吸着筒１０７に送られる。制御部１０３が切替弁１０５を操作することにより、対象とする吸着筒１０７を順次切り替えながら加圧した原料空気を供給し、吸着筒１０７内で原料空気中に含まれる約７７％の窒素ガスを選択的に吸着除去する。
加圧状態の吸着筒１０７内で空気中の窒素ガスを吸着剤に吸着させ、吸着されなかった酸素を主成分とする酸素濃縮ガスが吸着筒１０７から取り出される。取り出された酸素濃縮ガスは、吸着筒１０７へ逆流しないように設けられた逆止弁１０８を介して、製品タンク１０６に流入し蓄えられる。製品タンク１０６に蓄えられた酸素濃縮ガスは、例えば９５％といった高濃度の酸素ガスである。
制御部１０３はコントロールバルブ１０４を制御し、医師の処方による流量の酸素ガスとして、カニューラ７から使用者に供給する。酸素濃度／流量センサ１１０は、供給される酸素ガスの流量及び酸素濃度を制御部１０３にフィードバックし、酸素濃縮装置２による酸素ガスの生成、供給がコントロールされる。
酸素濃縮装置２はＳｐＯ２フィードバックモードに設定されると、制御部１０３が所定の周期で、パルスオキシメータ６で測定したＳｐＯ２が、医師に処方されたＳｐＯ２の範囲内（例えば９０％以上、９４％以下。）であるかチェックする。そして、測定したＳｐＯ２が処方された範囲内となるように、コントロールバルブ１０４を操作し、カニューラ７から供給される酸素ガスの流量を増減する。測定したＳｐＯ２が処方された範囲より低い場合は酸素ガスの流量を増し、高い場合は酸素ガスの流量を減らす。このように、ＳｐＯ２フィードバックモードでは、酸素ガスの流量は一定の値に保たれるのではなく、測定されるＳｐＯ２が処方された範囲となるように制御されるので変動する。
図３はＳｐＯ２フィードバックモードの設定したときに、睡眠中の使用者のＳｐＯ２が変動することを伴う、酸素ガス流量の時間変化を模式的に示すものである。処方されたＳｐＯ２の範囲が９０％以上、９４％以下であるとき、制御部１０３はＳｐＯ２が、９０％未満になると酸素ガスの流量を増し、９４％より大きくなると酸素ガスの流量を減らす。このため、ＳｐＯ２フィードバックモードでは、図３に示すように、酸素ガスの流量がＳｐＯ２に伴い変動するデータが得られる。
酸素吸入療法システムには、ＳｐＯ２と酸素ガス流量の時間変化のデータを、図３のようなグラフとして端末装置４に表示する機能を設けることもできる。ＳｐＯ２と酸素ガス流量の時間変化の表示方法は、図３のグラフ形式に限らない。所定時間における時間変化のデータから、ＳｐＯ２又は酸素ガス流量の階級ごとの時間の割合を示すヒストグラム又は円グラフとして表示することでもよい。ＳｐＯ２と酸素ガス流量の時間変化のデータを端末装置４に表示することにより、ＳｐＯ２のコントロール状況および酸素ガス流量の変動状況を確認する。
酸素濃縮装置２のデータ送信部１１１は、時間変化する酸素ガスの流量とＳｐＯ２のデータを、通信ネットワーク１を介してデータサーバ３に送信する。酸素濃縮装置２から送信されたＳｐＯ２と酸素ガスの流量のデータは、データサーバ３が受信し記憶部３１に記憶される。患者に酸素ガス流量を処方しようとする医師は、端末装置４から患者を特定するＩＤ、データ処理する時間範囲Ｔなどをデータサーバ３に送信し、データの送信を要求する。
データサーバ３は端末装置４から要求があると、記憶部３１からＩＤにより特定された患者の酸素ガスの流量とＳｐＯ２のデータ、指定されたＳｐＯ２の範囲などを呼び出し、演算部３２が指定された時間範囲Ｔについて、ＳｐＯ２が指定された範囲内であった時間を集計して合計時間Ｔｔｏｔａｌを算出する。ここで、ＳｐＯ２の指定された範囲とは、例えばあらかじめ医師が酸素濃縮装置２のＳｐＯ２フィードバック制御のために処方したＳｐＯ２範囲の値である。
図３において、Ｔｎ（図３ではｎが１〜６までを例示する。）は、測定したＳｐＯ２が処方された９０％以上、９４％以下の範囲にある時間であり、Ｆｎ（図３ではｎが１〜６までを例示する。）は、そのときの酸素ガス流量値である。演算部３２は合計時間Ｔｔｏｔａｌを、図３に示すように酸素ガスの流量値Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３・・・Ｆｎごとの時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３・・・Ｔｎに分け、Ｔｎ／Ｔｔｏｔａｌを、指定されたＳｐＯ２の範囲にいた時間における、酸素ガス流量値Ｆｎごとの時間割合のヒストグラムとして、端末装置４の表示部に表示する。なお、表示はヒストグラムの他に円グラフであってもよい。
図４は端末装置４に表示される表示画面の一例である。指定された範囲であるＳｐＯ２９０％以上、９４％以下である合計時間Ｔｔｏｔａｌにおける、酸素ガス流量値Ｆｎごとの時間分布を示すヒストグラムが表示されており、例えば図４の表示画面から酸素ガス流量値が１．２５Ｌ／ｍｉｎであった時間は、合計時間Ｔｔｏｔａｌの５０％を占めていたことが一目でわかる。また、データサーバの演算部３２は、ヒストグラムに加えて、各酸素ガスの流量におけるＳｐＯ２の平均値を算出し、端末装置４に表示させることもできる。さらに、酸素療法システムは、ＳｐＯ２に加えて動脈血二酸化炭素分圧（ＰａＣＯ２）、心拍数（ＨＲ）、呼吸回数（ＢＭＰ）などの測定値をデータサーバ３で受信して記憶部３１に記憶し、酸素ガスの流量ごとの平均値を演算部３２で算出し、ヒストグラムに加えて表示してもよい。
例えば、患者の睡眠中の酸素ガスの流量を処方しようとする医師は、酸素療法システムを使用し、ＳｐＯ２範囲を処方してＳｐＯ２フィードバックモードで、一晩患者のＳｐＯ２と酸素ガスの流量の時間変化のデータを測定する。測定は医療機関又は患者の自宅のどちらで行っても構わない。医師は測定したデータを図３に示すようなグラフや、ＳｐＯ２および酸素ガス流量それぞれのヒストグラム等で確認し、ＳｐＯ２のコントロール状況および酸素ガス流量の変動状況を確認する。
そして、端末装置４から患者が睡眠中である時間帯を時間範囲Ｔに指定して、データサーバ３から図４に示されるような、酸素ガスの流量ごとのグラフを端末装置４の表示部に表示させる。酸素療法システムによって表示されたグラフには、処方されたＳｐＯ２範囲にいた合計時間Ｔｔｏｔａｌを、酸素ガス流量値Ｆｎに対する時間割合で示した分布などが表示され、睡眠中の患者に対して酸素ガスの流量などを処方する医師の判断を補助する。
実施形態の酸素療法システムでは、酸素濃縮装置２を例に説明したが、酸素供給装置２はＳｐＯ２フィードバック機能を備える酸素ボンベでも構わない。また、ＳｐＯ２フィードバック機能に加えて、動脈血二酸化炭素分圧（ＰａＣＯ２）フィードバック機能も付加した酸素供給装置２も利用できる。
ＳｐＯ２とＰａＣＯ２の測定値でフィードバックを行う、ＳｐＯ２＋ＰａＣＯ２フィードバック機能では、測定されたＳｐＯ２及びＰａＣＯ２が医師に処方されたＳｐＯ２及びＰａＣＯ２の範囲内であるかチェックする。そして、測定したＳｐＯ２値が処方された範囲より低く、かつ測定したＰａＣＯ２値が処方された範囲より低い場合は、カニューラ７から供給される酸素ガスの流量を増やし、測定したＰａＣＯ２値が処方された範囲より高い場合は酸素ガスの流量を減らすように、コントロールバルブ１０４を制御する。このため、ＳｐＯ２＋ＰａＣＯ２フィードバックモードでも、酸素ガスの流量がＳｐＯ２＋ＰａＣＯ２に伴い変動するデータが得られる。酸素療法システムにより、指定されたＳｐＯ２範囲かつＰａＣＯ２範囲にいた時間における、酸素ガス流量ごとの時間分布のヒストグラムなどを、端末装置４の表示部に表示することにより、医師の判断を補助することができる。
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
本発明によれば、酸素ガスの流量が変動するデータを用いて、酸素ガスの流量ごとの効果を表示するので、在宅酸素療法を受ける患者の酸素ガスの流量を、効率よく処方することができる。
１ 通信ネットワーク
２ 酸素供給装置、酸素濃縮装置
３ データサーバ
３１ 記憶部
３２ 演算部
４ 端末装置
５ 酸素濃縮装置本体
６ パルスオキシメータ
７ カニューラ
１０１ 吸気フィルタ
１０２ コンプレッサ
１０３ 制御部
１０４ コントロールバルブ
１０５ 切替弁
１０６ 製品タンク
１０７ 吸着筒
１０８ 逆止弁
１０９ 調圧弁
１１０ 酸素濃度／流量センサ
１１１ データ送信部
２ 酸素供給装置、酸素濃縮装置
３ データサーバ
３１ 記憶部
３２ 演算部
４ 端末装置
５ 酸素濃縮装置本体
６ パルスオキシメータ
７ カニューラ
１０１ 吸気フィルタ
１０２ コンプレッサ
１０３ 制御部
１０４ コントロールバルブ
１０５ 切替弁
１０６ 製品タンク
１０７ 吸着筒
１０８ 逆止弁
１０９ 調圧弁
１１０ 酸素濃度／流量センサ
１１１ データ送信部
Claims (6)
- 血中酸素濃度値又は動脈血二酸化炭素分圧（ＰａＣＯ２）値が処方された範囲内に収まるよう、使用者の血中酸素濃度又は動脈血二酸化炭素分圧（ＰａＣＯ２）に基づいて、吸入用の酸素ガスの流量を制御する酸素供給装置から、経過時間に対する前記酸素ガスの流量値と、前記使用者の血中酸素濃度値又は動脈血二酸化炭素分圧（ＰａＣＯ２）値のデータを受信し記憶する記憶部と、
所定時間の前記データについて、前記酸素ガスの所定の流量値ごとに、前記使用者の前記血中酸素濃度又は動脈血二酸化炭素分圧（ＰａＣＯ２）が前記処方された範囲内にある時間の割合を算出する演算部と、
前記演算部により算出された前記時間の割合を表示する表示部とを備えることを特徴とする酸素吸入療法システム。 - 前記血中酸素濃度値は、パルスオキシメータにより測定される経皮的動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ２）であることを特徴とする請求項１に記載の酸素吸入療法システム。
- 前記酸素供給装置は、酸素濃縮装置であることを特徴とする請求項１又は２に記載の酸素吸入療法システム。
- 前記酸素供給装置は、ボンベに充填された高圧酸素ガスを前記酸素ガスとして供給することを特徴とする請求項１又は２に記載の酸素吸入療法システム。
- 前記時間の割合は、ヒストグラム又は円グラフとして前記表示部に表示されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の酸素吸入療法システム。
- 前記表示部には、前記酸素ガスの流量値について、前記所定時間に対する時間の割合を示すヒストグラム又は円グラフが表示されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の酸素吸入療法システム。
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