本発明は、経鼻的に体内に挿入され胃へ至るチューブを用いて、胃へ流動食を供給する経鼻流動食供給装置に関するものである。

典型的には脳卒中の後遺症等により、嚥下障害がある患者に対しては、胃ろう又は経鼻胃管を用いて、患者の胃に流動食を供給する処理が施される。 このうち、胃ろうは、患者の腹壁から胃内にカテーテルを挿入し、カテーテルを留置する処理であるが、本発明は、胃ろうではなく、経鼻胃管による栄養法に関するものである。

一般の医療現場において、経鼻胃管栄養法は、カテーテルが正しく挿入できているか確認しながら行われる。

確認法としては、（１）聴診器で胃泡音を聞くものが一般的であるが、誤認が多く信頼性に欠ける。 また（２）胃内容物を吸引して測定するものもあるが、測定に時間や手間がかかり、実用性に乏しい。 さらには（３）Ｘ線像を取ってカテーテルの位置を確認する方法もあるが、正確ではあるものの、患者の被曝や費用負担が増加するなどの問題がある。

ここで、カテーテルの挿入ミスとして、カテーテルの先端が食道ではなく、気管に入ってしまったり、咽頭等でとぐろを巻いてしまったりというものがある。 このままでは、低酸素症を引き起こすだけでなく、そのまま流動食を送ると、流動食が気管あるいは肺に入ってしまい、誤嚥を起こしたのと同様になる。 即ち、気管支炎や肺炎を誘発し、抵抗力が落ちている患者については死に至る重篤な事態を招く。

現に、２００３年〜２００４年のイギリスでの統計によると、１１件の死亡例が報告されている。

特許文献１（特開平１０−２３００１６号公報）は、主として血管にカテーテルを挿入する方法に関するものであるが、挿入されるカテーテルの先端部の位置を検出する技術を開示する。 より具体的には、カテーテルの先端部に、永久磁石あるいは三軸型磁気センサを配置している。

このうち、永久磁石は、固体であり、しかもネオジム、タングステン、クロム等のように、体内に残留すると害となるおそれがある重金属を含むことが多い。 カテーテルは体内に挿入されるものであるから、表面を安全な材料で被覆するなどして容易に有害物質が溶出せず人体に悪影響を与えないように対策を講ずる必要がある。 また、センサーとして永久磁石を用いると、磁界が微弱であるため、地磁気や周辺の機器が発する磁界等の外乱の影響を受けやすく、これをキャンセルするために回路やソフトウエアが複雑なものになりやすい。

特許文献１は、永久磁石の他に、三軸型磁気センサあるいはカテーテルの肉厚部に同軸的な一軸のコイルを配設する点（図１３等）に言及している。

しかしながら、特許文献１のように、一軸のコイルのみでは、カテーテルの正確な位置を測定することは困難であるし、三軸型磁気センサを用いたとしても、そのセンサと流動食を送る空間とをどのように両立させれるべきかという点について、特許文献１には、何らの開示・示唆がなく、実用に供し難い。

特開平１０−２３００１６号公報

以上のような背景を考慮し、本発明は、Ｘ線を使用せず、チューブの先端部の位置を正確に計測でき、しかも同時に支障なく流動食を胃に供給でき経鼻流動食供給装置を提供することを目的とする。

第１の発明に係る経鼻流動食供給装置は、先端部が経鼻的に胃に向けて挿入され、内部に流動食を供給する流動食通路を有するチューブと、チューブの先端部に取り付けられ、内部に第１、第２及び第３室を有するソケットと、第１、第２及び第３室にそれぞれ軸方向が互いに直交するように配置される、Ｘ軸コイル、Ｙ軸コイル及びＺ軸コイルと、互いに一定ピッチを隔てて配置される複数の励磁コイルからなる励磁コイルアレイと、複数の励磁コイルのいずれかを選択して励磁する回路と、選択された励磁コイルが励磁されることにより、Ｘ軸コイル、Ｙ軸コイル及びＺ軸コイルに生成される信号に基づく統計的処理を行い、ソケットの位置を推定する位置推定演算部とを有する。

この構成において、複数の励磁コイルから選択されたコイルを励磁すると、Ｘ軸コイル、Ｙ軸コイル及びＺ軸コイルに信号が生成され、位置推定演算部は統計処理により、ソケット、即ちチューブの先端部の位置を求める。

この位置を確認することにより、チューブの挿入が適正に行われているかどうかを、Ｘ線撮影しなくても知ることができる。

しかも、ソケットは、流動食通路による流動食の供給を妨げないので、正しく挿入されたチューブを介して患者の胃に流動食を供給できる。

第２の発明に係る経鼻流動食供給装置では、第１の発明に加え、ソケットは、流動食通路の先端部を封止し流動食は、チューブの先端付近の側面に開けられる吐出口を経由して吐出する。

この構成により、流動食は、ソケット内のコイルに接触するおそれはないし、正しく挿入されたチューブの吐出口を経由して、患者の胃に供給される。

第３の発明に係る経鼻流動食供給装置では、第１の発明に加え、位置推定演算部が推定した位置に基づき、ＸＹ座標平面における位置を示すＸＹ座標表示部と、Ｚ軸方向の深さを示すＺ座標表示部とをさらに有する。

この構成により、ＸＹ座標表示部の表示結果を見て、患者を正面から見た正投射像によりチューブの先端位置を知り得るとともに、Ｚ座標表示部の表示結果を見て、チューブの先端位置が患者の奥行方向においてどこに位置するのか知ることができる。

例えば、ＸＹ座標表示部の表示結果においてチューブの先端位置が患者のみぞおち付近にあれば、チューブの先端位置が正常であると判定できるし、一方、この先端位置が患者の心臓付近にあれば異常であると判定し、患者が低酸素症等になる前に直ちにチューブを除去することができる。

第４の発明に係る経鼻流動食供給装置では、第１の発明に加え、励磁コイルアレイとＸＹ座標表示部とＺ座標表示部とは、患者の腹部上に配置される単一ユニット上に配置されている。

この構成により、単一ユニットを患者の腹部上に置くと、ＸＹ座標表示部による表示位置が、患者を正面から見た正投射像と対応し、チューブの先端位置をより直感的に知ることができ、一層チューブの誤挿入を防止できる。

本発明によれば、Ｘ線を使用せず、位置推定演算部が行う統計処理によりチューブの先端部の位置を正確に計測できる。 また、ソケットは、流動食通路による流動食の供給を妨げず、正しく挿入されたと確認されたチューブを介し患者の胃に流動食を供給できる。

以下図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。

図１は本発明の一実施の形態における経鼻流動食供給装置のブロック図である。

図１に示すように、本形態の経鼻流動食供給装置は、大きく分けてチューブ１０と、コントロールユニット２０と、表示ユニット５０と、コントロールユニット２０と表示ユニット５０とを電気的に接続するケーブル４３とを備える。

本例では、コントロールユニット２０と表示ユニット５０とが物理的に別体に構成されているが、回路の集積度を上げるなど修正を加えれば、コントロールユニット２０と表示ユニット５０とを一体化することも可能であり、本発明はこのように一体化する場合も含む。

以下の説明では、図１を参照しながら、全体の構成を述べた上で、図２〜図４を参照しながら、チューブ１０の詳細な構造を説明する。

（全体の構成）
＜電源＞
まず、コントロールユニット２０のＤＣ／ＤＣコンバータ３３は、電池３２から給電を受け、図１の各要素に電源を供給する。 本形態では、可搬性を優先したため直流電源である電池３２を使用しているが、勿論、交流を整流する電源を使用しても良い。

＜信号検出＞
チューブ１０は、先端部が経鼻的に胃に向けて挿入され、内部に流動食を供給する流動食通路を有し、その先端部には、Ｘ軸コイル１１、Ｙ軸コイル１２及びＺ軸コイル１３が、それぞれその軸心方向が直交３軸をなすように配置される。

ここで、これらのコイル１１〜１３は、通常細い銅線を巻回して構成されるものであり、単位質量あたりの表面積が大きい。 また、銅は、胃内の塩酸と反応すると溶けてしまう。

したがって、万一、これらＸ軸コイル１１、Ｙ軸コイル１２及びＺ軸コイル１３が装置から脱落して胃内に留まったとしても、他の重金属のように、健康への悪影響は少ないと考えられる。

ここで、表示ユニット５０は患者の腹部上に配置されるので、選択された励磁コイル５４ａとこれらＸ軸コイル１１、Ｙ軸コイル１２及びＺ軸コイル１３までの距離は短い。

したがって、後述するように、単一ユニットである表示ユニット５０の励磁コイルアレイ５４のうち選択された励磁コイル５４ａが励磁されると、これらＸ軸コイル１１、Ｙ軸コイル１２及びＺ軸コイル１３に、それぞれ誘導電流が流れる。

＜増幅等＞
流れた誘導電流は、これらＸ軸コイル１１、Ｙ軸コイル１２及びＺ軸コイル１３に接続される、コントロールユニット２０のＸ軸アンプ２１、Ｙ軸アンプ２２及びＺ軸アンプ２３にそれぞれ入力され、増幅される。

増幅されたそれぞれのアナログ信号は、Ａ／Ｄコンバータ２４によりデジタル信号に変換されて、信号処理部２５に入力される。

＜信号処理＞
信号処理部２５では、初段の周波数フィルタ２６によって、入力された信号のうちノイズが除去されて、位置推定演算部２７に入力される。 また、乱数発生器２８は位置推定演算のための乱数を発生する。

ここで、位置推定演算部２７が行う統計処理について簡単に説明する。 位置推定演算部２７は、パーティクルフィルタを使用する。

パーティクルフィルタは、確率密度分布を多量の粒子（パーティクルからなるサンプル）の分布で近似的に表現するものであり、分布は正規分布だけでなく非正規分布にも対応できるし、状態と観測結果の間に線形性がない場合でも使用できる。

また、時系列のフィルタであって、直前時刻ｔ１の状態と現在時刻ｔの観測結果とから時刻ｔの状態を推定するものである。

推定のイメージを概説すると次のようになる。 まず、初期状態では、上記コイル１１〜１３の位置は不明であるため、定義された座標空間内に粒子は一様に分布する。

次に、ある励磁コイルが選択され励磁され、リサンプリングを行うと、患者の正面から見た平面視では、選択された励磁コイルを中心としてある半径Ｒ付近において尤度（確からしさ）が高いため粒子が残り、それから遠ざかるにつれ尤度が低くなり、大半の粒子が棄却される。

次に、励磁コイルを次のものにして、リサンプリングを行うと、直前の状態が事前知識として使用されるため、直前の状態と現在の観測結果とが重複する領域に粒子が集中することになる。

これらの過程及び推定を繰り返し、求めた分布の重心を求めれば、上記コイル１１〜１３の位置を特定することができる。 本発明者の実験によれば、５ミリメートル程度の精度が得られているので、実用上十分である。

さて、座標信号生成器２９は、位置推定演算部２７が求めた推定３次元位置を入力し、その位置を示す信号を生成し、ドライバ４２に出力する。

また、コイル選択信号生成器３０は、上述した位置推定演算に使用するために励磁すべきコイルを示す信号を生成し、ドライバ４２に出力する。

さらに、制御信号生成器３１は、信号出力部４０のインバータ回路４１に２５０ｋＨｚ程度のＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を出力する。

＜信号出力＞
信号出力部４０のインバータ回路４１はケーブル４３を介して表示ユニット５０の切換回路５３に接続され、ドライバ４２はケーブル４３を介して表示ユニット５０のドライバ５１に接続される。

インバータ回路４１は、制御信号生成器３１からのＰＷＭ信号を受けて２ｋＨｚの交流磁界を発生するための正弦波信号を切換回路５３に出力する。

ドライバ４２は、ケーブル４３及びドライバ５１を介してＭＰＵ５２にコイル選択信号生成器３０が生成したコイル選択信号と、座標信号生成器２９が出力する３次元の座標信号を出力する。

＜励磁＞
ＭＰＵ５２は、ドライバ５１から入力したコイル選択信号が示す励磁コイルを選択するように切換回路５３に指示を行う。 切換回路５３は、励磁コイルアレイ５４のうち、指示された励磁コイル５４ａにインバータ回路４１が出力する正弦波信号を印加する。

その結果、当該励磁コイルが磁界を発生させ、上記各コイル１１〜１３にそれぞれ誘導電流が流れる。

図５は、本発明の一実施の形態における励磁コイルアレイを示す斜視図である。 図５に示すように、本例の励磁コイルアレイ５４は、一枚のコイル基板５４ｂ上に、複数の励磁コイル５４ａを互いに一定ピッチを隔てて格子状（４行４列）に配置してなるが、例えば千鳥状に配置することもできるし、必要に応じて行数や列数を変更することもできる。

＜座標表示＞
ＭＰＵ５２は、座標信号生成器２９から入力する座標信号をＬＥＤドライバ５５に出力する。

ＬＥＤドライバ５５は、入力した座標信号のうちＺ座標信号を取り出し、Ｚ座標ＬＥＤ５６に出力し、Ｚ座標ＬＥＤ５６は、Ｚ座標を示す３桁の数値を表示する。

また、ＬＥＤドライバ５５は、入力した座標信号のうちＸＹ座標信号を取り出し、ＸＹ座標ＬＥＤアレイ５７に出力し、ＸＹ座標ＬＥＤアレイ５７は、ＸＹ座標を示す点のＬＥＤを点灯させる。

本例では、表示ユニット５０の寸法をコンパクトにするため、表示部を、３桁７セグメント方式のＺ座標ＬＥＤ５６と、ＸＹ方向に複数のＬＥＤを格子状に配置したＸＹ座標ＬＥＤアレイ５７とにより構成したが、勿論これは一例に過ぎず他の周知の表示部を用いても良い。

また、図示の都合上、励磁コイルアレイ５４とＸＹ座標ＬＥＤアレイ５７とは、表示ユニット５０の平面上ずれた位置に記載されているが、上下に重ねて配置するのが好ましい。

しかしながら、原理的にはずらして配置しても差し支えなく、本発明はずらして配置する場合も含む。 言うまでもないが、以上に記載した数値は例示に過ぎず、必要に応じて種々変更できる。

（チューブの先端部）
次に、チューブ１０の先端部付近について説明する。 図２は、本発明の一実施の形態におけるチューブの先端部を示す斜視図、図３は、本発明の一実施の形態におけるソケットの底部を示す斜視図、図４は、本発明の一実施の形態におけるキャップを取り付けたソケットを示す斜視図である。

図２に示すように、チューブ本体１０１には、軸方向にチューブ本体１０１を貫通する２系統の通路が形成されている。

その一つは、チューブ本体１０１のほぼ中央部を貫通する太い流動食通路１０２であり、図２に示すチューブ本体１０１の先端部とは反対側の基端部は、シリンジ（図示せず）等の流動食を供給する供給源に接続される。

なお、図３に示すように、チューブ本体１０１の先端部よりもやや基端部側の側面には、流動食通路１０２に連通する吐出口１１１が開設されており、流動食はチューブ本体１０１の先端縁からではなく側面から外部へ吐出される。

また、もう一つとして、図２においてチューブ本体１０１の周縁部には、流動食通路１０２よりも小径のケーブル通路１０３が開設される。

図２に示すように、ケーブル通路１０３の側部は、溝状に切欠かれていると、ケーブル通路１０３内へケーブル（上記各コイル１１〜１３から各アンプ２１〜２３に至るもの）を容易に配線できるので好適である。 しかしながら、配線に支障がなければ、特に切り欠かなくても差し支えない。

そして、図２に示すチューブ本体１０１の先端部（特に流動食通路１０２側）には、図３に示すように、ソケット１０４の基端部が挿入され、その基端部によって流動食通路１０２の先端部は封止される。 したがって、本例では、流動食はソケット１０４の基端部よりもチューブ本体１０１の先端側へ移動することはない。

図３に示すように、ソケット１０４には、先端側から第１室１０５、第２室１０６、第３室１０７がそれぞれ凹設されており、これらの室１０５〜１０７は、ほぼ同じ立方体状をなす。

そして、第１室１０５にはＸ軸コイル１１、第２室１０６にはＹ軸コイル１２、第３室１０７にはＺ軸コイル１３が、それぞれ軸方向が互いに直交するように配置され、各コイル１１〜１３の端子が、各室１０５〜１０７から上向きとなるようにレイアウトされる。

また、図４に示すように、各室１０５〜１０７には、基板１０８が被せられ、各コイル１０５〜１０７の端子にケーブル（図示せず）の端部が接続され、ケーブルはケーブル通路１０３内に収納される。

さらに、ソケット１０４の先端部には、ソケット１０４の係止溝１０４ａに係合する突起（図示せず）を備えたキャップ１０９が装着される。

なお、理解を容易にするために、図３、図４では、ソケット１０４がチューブ本体１０１の先端部から引き出された状態を示してあるが、実際には、キャップ１０９の底面１０９ａとチューブ本体１０１の先端面とが接するように、ソケット１０４はチューブ本体１０１の流動食通路１０２内へ挿入されている。

また、流動食が吐出口１１１からのみ吐出されソケット１０４の側部から漏れないようにできる限り、ソケット１０４及びキャップ１０９は、チューブ本体１０１に接着されてもされなくても差し支えない。

以上の説明により、本形態によれば、実用的にチューブの先端部の位置を正確に計測でき、支障なく流動食を胃に供給できることが理解されよう。 勿論、本装置によれば、Ｘ線により患者等が被曝するようなこともない。

本発明の一実施の形態における経鼻流動食供給装置のブロック図

本発明の一実施の形態におけるチューブの先端部を示す斜視図

本発明の一実施の形態におけるソケットの底部を示す斜視図

本発明の一実施の形態におけるキャップを取り付けたソケットを示す斜視図

本発明の一実施の形態における励磁コイルアレイを示す斜視図

１０ チューブ１１ Ｘ軸コイル１２ Ｙ軸コイル１３ Ｚ軸コイル２０ コントロールユニット２１ Ｘ軸アンプ２２ Ｙ軸アンプ２３ Ｚ軸アンプ２４ Ａ／Ｄコンバータ２５ 信号処理部２６ 周波数フィルタ２７ 位置推定演算部２８ 乱数発生器２９ 座標信号生成器３０ コイル選択信号生成器３１ 制御信号生成器３２ 電池３３ ＤＣ／ＤＣコンバータ４０ 信号出力部４１ インバータ回路４２、５１ ドライバ４３ ケーブル５０ 表示ユニット５２ ＭＰＵ
５３ 切換回路５４ 励磁コイルアレイ５４ａ 励磁コイル５４ｂ コイル基板５５ ＬＥＤドライバ５６ Ｚ座標ＬＥＤ
５７ ＸＹ座標ＬＥＤアレイ１０１ チューブ本体１０２ 流動食通路１０３ ケーブル通路１０４ ソケット１０４ａ 係止溝１０５ 第１室１０６ 第２室１０７ 第３室１０８ 基板１０９ キャップ１１１ 吐出口