特開 2023-27445 気体流量算出装置、気体流量算出システム、気体流量算出方法及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023027445

(43)【公開日】2023-03-02

(54)【発明の名称】気体流量算出装置、気体流量算出システム、気体流量算出方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   G01F 1/34 20060101AFI20230222BHJP

   G01F 1/00 20220101ALI20230222BHJP

   A61M 1/00 20060101ALI20230222BHJP

【ＦＩ】

G01F1/34 A

G01F1/00 A

G01F1/00 Q

A61M1/00 109

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021132536

(22)【出願日】2021-08-17

(71)【出願人】

【識別番号】504171134

【氏名又は名称】国立大学法人 筑波大学

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100188558

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 雅人

(74)【代理人】

【識別番号】100169764

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 雄一郎

(72)【発明者】

【氏名】金子 暁子

(72)【発明者】

【氏名】阿部 豊

(72)【発明者】

【氏名】樋口 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】藤原 広太

(72)【発明者】

【氏名】酒井 光昭

【テーマコード（参考）】

2F030

4C077

【Ｆターム（参考）】

2F030CA04

2F030CC11

2F030CE02

2F030CE04

2F030CE11

2F030CE22

2F030CF07

4C077AA18

4C077AA24

4C077DD11

4C077DD12

4C077EE04

4C077HH07

4C077HH13

4C077HH15

4C077HH21

4C077KK27

(57)【要約】

【課題】水封部を通過する気体の流量を精度よく捉える気体流量算出装置、気体流量算出システム、気体流量算出方法及びプログラムを提供する。
【解決手段】気体流量算出装置は、水封部よりも上流側の気体の圧力を測定する圧力センサによる圧力測定結果を取得する測定結果取得部と、水封部の上流側にある気体出口から水封部に気体が流れることによって気体出口の水封部側に発生する気泡が気体出口から水封部内に離脱するときの気体の圧力変化と離脱した気泡の体積との相関関係を示す圧力体積相関情報と、取得された圧力測定結果とに基づいて、気泡の体積を算出する体積算出部と、算出された体積と、気泡の発生頻度とに基づいて、水封部を通過した気体の流量を算出する流量算出部と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

水封部よりも上流側の気体の圧力を測定する圧力センサによる圧力測定結果を取得する測定結果取得部と、
前記水封部の上流側にある気体出口から前記水封部に前記気体が流れることによって前記気体出口の前記水封部側に発生する気泡が前記気体出口から前記水封部内に離脱するときの前記気体の圧力変化と離脱した前記気泡の体積との相関関係を示す圧力体積相関情報と、取得された前記圧力測定結果とに基づいて、前記気泡の体積を算出する体積算出部と、
算出された前記体積と、前記気泡の発生頻度とに基づいて、前記水封部を通過した前記気体の流量を算出する流量算出部と、
を備える気体流量算出装置。

【請求項2】

前記圧力体積相関情報は、
前記気体出口に前記気泡が生成されることにより上昇した前記圧力の下降率が相対的に大きい時間帯の圧力変化を、前記気泡が前記気体出口から前記水封部内に離脱するときの前記気体の圧力変化として定められている
請求項１に記載の気体流量算出装置。

【請求項3】

前記水封部は、胸腔ドレナージユニットの排液部よりも下流に備えられ、
前記気体出口は、前記排液部と前記水封部とが接続される位置に備えられ、
前記圧力センサは、胸腔ドレナージユニットの前記排液部の気体の圧力を測定する
請求項１または請求項２のいずれか一項に記載の気体流量算出装置。

【請求項4】

人体から出る気体が導入され、前記気体に含まれる液体成分又は固体成分を貯留する排液部と、
前記排液部よりも下流に備えられ、前記排液部からの気体を外気に放出するとともに前記排液部への外気の流入を抑止する水封部と、
前記水封部よりも上流側の気体の圧力を測定する圧力センサと、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の気体流量算出装置と、
を備える気体流量算出システム。

【請求項5】

水封部よりも上流側の気体の圧力を測定する圧力センサによる圧力測定結果を取得することと、
前記水封部の上流側にある気体出口から前記水封部に前記気体が流れることによって前記気体出口の前記水封部側に発生する気泡が前記気体出口から前記水封部内に離脱するときの前記気体の圧力変化と離脱した前記気泡の体積との相関関係を示す圧力体積相関情報と、取得された前記圧力測定結果とに基づいて、前記気泡の体積を算出することと、
算出された前記体積と、前記気泡の発生頻度とに基づいて、前記水封部を通過した前記気体の流量を算出することと、
を有する気体流量算出方法。

【請求項6】

コンピュータに、
水封部よりも上流側の気体の圧力を測定する圧力センサによる圧力測定結果を取得することと、
前記水封部の上流側にある気体出口から前記水封部に前記気体が流れることによって前記気体出口の前記水封部側に発生する気泡が前記気体出口から前記水封部内に離脱するときの前記気体の圧力変化と離脱した前記気泡の体積との相関関係を示す圧力体積相関情報と、取得された前記圧力測定結果とに基づいて、前記気泡の体積を算出することと、
算出された前記体積と、前記気泡の発生頻度とに基づいて、前記水封部を通過した前記気体の流量を算出することと、
を実行させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、気体流量算出装置、気体流量算出システム、気体流量算出方法及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

胸腔ドレナージユニット（drainage unit)は、胸腔内に空気が漏れ出している気胸の患者に対して使用されるもので、胸腔内に溜まった体液（血液、膿、滲・漏出液など）および空気を体外に排出するための装置である。この胸腔ドレナージユニット内には水封部があり、患者の胸腔から排出される空気は気泡となってこの水封部を通過して外部に排出されるようになっている。また、水封部から外部への排出には、吸引圧調整用の水溜まりを経由して吸引ポンプが接続される場合もある。

【0003】

ここで、胸腔内に漏れ出した空気の量と肺に開いた穴の大きさや患者の容態などとの間には相関関係があると一般に考えられている。このため、胸腔内に漏れ出した空気の流量を定量的に観測することができれば、臨床的に有用な指標であり、胸腔から胸腔ドレナージユニットへ放出される空気の量は、手術の要否及び退院の可否を決定する際の参考となる。
しかしながら、現状では、医師または看護師が目視で水封部を気泡が通過する様子を観測することにより、胸腔内に漏れ出した空気の流量を定性的にしかも主観的に観測しているに過ぎず、しかも観測している時間もごく短い。
そこで、胸腔から胸腔ドレナージユニットへ放出される空気の量を測定する技術が提案されている。

【0004】

例えば、特許文献１に記載の胸腔ドレナージユニットは、水封部の圧力を測定して、測定した圧力から気体の流量を推定することにより、水封部を通過する空気の量を求める。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１９－５２９３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、水封部の圧力を測定する方法では、例えば低流量の場合において、圧力変動と水封部を通過する気体の体積との相関が低下することから、圧力変動に基づいて胸腔内に漏れ出した空気の流量を精度よく捉えることが困難であった。

【0007】

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、水封部を通過する気体の流量を精度よく捉えることができる気体流量算出装置、気体流量算出システム、気体流量算出方法及びプログラムを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様は、水封部よりも上流側の気体の圧力を測定する圧力センサによる圧力測定結果を取得する測定結果取得部と、前記水封部の上流側にある気体出口から前記水封部に前記気体が流れることによって前記気体出口の前記水封部側に発生する気泡が前記気体出口から前記水封部内に離脱するときの前記気体の圧力変化と離脱した前記気泡の体積との相関関係を示す圧力体積相関情報と、取得された前記圧力測定結果とに基づいて、前記気泡の体積を算出する体積算出部と、算出された前記体積と、前記気泡の発生頻度とに基づいて、前記水封部を通過した前記気体の流量を算出する流量算出部と、を備える気体流量算出装置である。

【0009】

本発明の一態様は、上記の気体流量算出装置において、前記圧力体積相関情報は、前記気体出口に前記気泡が生成されることにより上昇した前記圧力の下降率が相対的に大きい時間帯の圧力変化を、前記気泡が前記気体出口から前記水封部内に離脱するときの前記気体の圧力変化として定められている。

【0010】

本発明の一態様は、上記の気体流量算出装置において、前記水封部は、胸腔ドレナージユニットの排液部よりも下流に備えられ、前記気体出口は、前記排液部と前記水封部とが接続される位置に備えられ、前記圧力センサは、胸腔ドレナージユニットの前記排液部の気体の圧力を測定する。

【0011】

本発明の一態様は、人体から出る気体が導入され、前記気体に含まれる液体成分又は固体成分を貯留する排液部と、前記排液部よりも下流に備えられ、前記排液部からの気体を外気に放出するとともに前記排液部への外気の流入を抑止する水封部と、前記水封部よりも上流側の気体の圧力を測定する圧力センサと、上記いずれかの気体流量算出装置と、を備える気体流量算出システムである。

【0012】

本発明の一態様は、水封部よりも上流側の気体の圧力を測定する圧力センサによる圧力測定結果を取得することと、前記水封部の上流側にある気体出口から前記水封部に前記気体が流れることによって前記気体出口の前記水封部側に発生する気泡が前記気体出口から前記水封部内に離脱するときの前記気体の圧力変化と離脱した前記気泡の体積との相関関係を示す圧力体積相関情報と、取得された前記圧力測定結果とに基づいて、前記気泡の体積を算出することと、算出された前記体積と、前記気泡の発生頻度とに基づいて、前記水封部を通過した前記気体の流量を算出することと、を有する気体流量算出方法である。

【0013】

本発明の一態様は、コンピュータに、水封部よりも上流側の気体の圧力を測定する圧力センサによる圧力測定結果を取得することと、前記水封部の上流側にある気体出口から前記水封部に前記気体が流れることによって前記気体出口の前記水封部側に発生する気泡が前記気体出口から前記水封部内に離脱するときの前記気体の圧力変化と離脱した前記気泡の体積との相関関係を示す圧力体積相関情報と、取得された前記圧力測定結果とに基づいて、前記気泡の体積を算出することと、算出された前記体積と、前記気泡の発生頻度とに基づいて、前記水封部を通過した前記気体の流量を算出することと、を実行させるためのプログラムである。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、胸腔ドレナージユニットの排液量や流量が過渡的に変化する条件においても水封部を通過する気体の流量を精度よく捉えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施形態に係る胸腔ドレナージユニットの機能構成を示す概略ブロック図である。

【図2】胸腔ドレナージユニット本体の構成例を示す概略構成図である。

【図3】本実施形態の気体出口における気泡の発生過程の一例を示す図である。

【図4】気体流量算出装置の機能構成を示す概略ブロック図である。

【図5】本実施形態の圧力センサによる圧力測定値の一例を示す図である。

【図6】本実施形態の胸腔ドレナージユニット本体における気体の流量と気泡の発生頻度との関係の一例を示す図である。

【図7】本実施形態の胸腔ドレナージユニット本体における気体の流量と気泡の体積との関係の一例を示す図である。

【図8】本実施形態の胸腔ドレナージユニット本体における排液量と気泡の体積との関係を示す図である。

【図9】本実施形態の圧力測定波形の変化の一例を示す図である。

【図10】本実施形態の圧力測定波形の一例を拡大した図である。

【図11】本実施形態の圧力差と気体の流量との関係、及び気泡の体積と気体の流量との関係の一例を示す図である。

【図12】本実施形態の圧力差ΔＰと気泡の体積の相関関係の一例を示す図である。

【図13】気体の流量の実測結果と、本実施形態の気体流量算出装置による気体の流量の算出結果との対比の一例を示す図である。

【図14】本実施形態の気体流量算出装置の動作の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施形態を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。また、以下では、胸腔ドレナージ（ThoracicDrainageまたはChestDrainage）ユニットにおける空気流量の測定（すなわち、患者の体外に排出される空気流量の測定）に本発明を適用する場合を例に説明するが、本発明の適用範囲はこれに限定されない。例えば、水封部が設けられたガスクロマトグラフィーなど、水封部を通過する気体の流量を測定するいろいろな用途に本発明を適用することができる。

【0017】

図１は、本発明の実施形態に係る胸腔ドレナージユニットの機能構成を示す概略ブロック図である。図１に示すように、胸腔ドレナージユニット１は、胸腔ドレナージユニット本体１００と、気体流量算出装置２００とを備える。
胸腔ドレナージユニット１は、肺から胸腔内に空気が漏れる気胸の患者に用いられ、この患者の肺から胸腔に漏れた空気を体外へ排出する。また、胸腔ドレナージユニット１は、患者の体外へ排出された空気の流量を測定する。胸腔ドレナージユニット１は、気体流量測定システムの例に該当する。

【0018】

胸腔ドレナージユニット１が、患者の体外へ排出された空気の流量を測定することで、この患者の担当医は、測定された空気流量を医療の参考にすることができる。例えば、患者の体外へ排出される空気の流量が３０ミリリットル毎分（ｍｌ／分）以下になれば、退院してよいと判断することができる。
胸腔ドレナージユニット本体１００は、気胸の患者の胸腔に挿入されたチューブにて、患者の肺から胸腔へ漏れた空気を胸腔ドレナージユニット本体１００へ流入させる。

【0019】

図２は、胸腔ドレナージユニット本体１００の構成例を示す概略構成図である。図２に示すように、胸腔ドレナージユニット本体１００は、チューブ１１０と、排液部１２０と、水封部１３０と、吸引圧調整部１４０と、第２水だまり１４１と、吸引ポンプ１５１と、圧力センサ１５２と、チェックバルブ１５３と、第１隔壁１６１と、第２隔壁１６２と、第３隔壁１６３と、第４隔壁１６４と、第５隔壁１６５とを備える。水封部１３０は、第１水だまり１３１を備える。

【0020】

図２に関する説明を続ける。図２には、患者９００の肺９１０と、胸腔９２０と、横隔膜９３０とが示されている。図２は、患者９００が腹式呼吸を行う場合の例を示しており、横隔膜９３０の上下動によって肺９１０が収縮および膨張することで呼吸が行われる。
ここで、患者９００は、左肺から空気が漏れて気胸になっている。左肺から漏れた空気が胸腔９２０に溜まると、横隔膜が上下しても左肺が収縮したままになり、十分に呼吸を行えない。
そこで、胸腔ドレナージユニット本体１００を用いて胸腔９２０から患者９００の体外へ空気を放出する。

【0021】

チューブ１１０は、患者９００の胸腔から胸腔ドレナージユニット本体１００へ空気を排出する。チューブ１１０の一方の端部は、患者９００の胸腔９２０に挿入され、もう一方の端部は、胸腔ドレナージユニット本体１００の排液部１２０に接続されている。この状態で、胸腔９２０に溜まった空気の圧力で、または、吸引ポンプ１５１によって胸腔ドレナージユニット本体１００内が減圧されることで、胸腔９２０内の空気が胸腔ドレナージユニット本体１００へ排出される。

【0022】

排液部１２０は、患者９００の胸腔９２０から排出された空気の流入を受ける。上記のように、患者９００の胸腔９２０と排液部１２０とはチューブ１１０によって接続されており、胸腔９２０から排出された空気はチューブ１１０を経由して排液部１２０内へ流入する。

【0023】

患者９００の胸腔９２０から空気が排出される際、空気と共に血液などの液体が排出される場合がある。この場合、液体もチューブ１１０を経由して排液部１２０内へ流入する。
患者９００の胸腔９２０から排液部１２０内へ流入した空気は、排液部１２０内の空気圧が水封部１３０内の空気圧よりも高いことで、さらに排液部１２０から水封部１３０へ流入する。一方、患者９００の胸腔９２０から排液部１２０へ液体が流入した場合、液体は排液部１２０内に溜まる。
すなわち、排液部１２０は、人体から出る気体が導入され、気体に含まれる液体成分又は固体成分を貯留する。

【0024】

水封部１３０は、排液部１２０との境界に気体出口１３２を備えている。水封部１３０は、排液部１２０から気体出口１３２を経由して空気の流入を受け、流入した空気を胸腔ドレナージユニット本体１００の外部へ放出する。
水封部１３０には、滅菌蒸留水が入れられており、第１水だまり１３１を構成する。気体出口１３２から水封部１３０に流入した空気は、第１水だまり１３１で気泡となって、第１水だまり１３１を通過する。
第１水だまり１３１は、排液部１２０内の空気圧と水封部１３０内の空気圧とが同じ状態において、水面が第２隔壁１６２の下側の隙間（気体出口１３２）よりも高くなる量の滅菌蒸留水が水封部１３０内に入れられて構成されている。第２隔壁１６２の下側の隙間に到達した空気は、気泡となって第１水だまり１３１を通過する。

【0025】

図３は、本実施形態の気体出口１３２における気泡の発生過程の一例を示す図である。同図に示すように、排液部１２０と水封部１３０とは、第１隔壁１６１及び第２隔壁１６２で仕切られており、第２隔壁１６２の下部に隙間（気体出口１３２）が設けられている。胸腔９２０からの空気の圧力で、または、吸引ポンプ１５１が水封部１３０内部から空気を吸引することで、排液部１２０内の空気圧が水封部１３０の空気圧よりも高くなっている。

【0026】

排液部１２０からの空気は、第１隔壁１６１と第２隔壁１６２との間を通って第２隔壁１６２の下側の気体出口１３２に到達する（図３（Ａ）に示す空気１３３Ａ）。
さらに排液部１２０からの空気が供給されると、空気は気体出口１３２から水封部１３０側に進出する（図３（Ｂ）に示す空気１３３Ｂ）。
さらに排液部１２０からの空気が供給されると、空気は気体出口１３２から水封部１３０側にさらに進出する（図３（Ｃ）に示す空気１３３Ｃ）。
さらに排液部１２０からの空気が供給されると、空気は気体出口１３２から水封部１３０内に離脱して気泡が発生する（図３（Ｄ））。
なお、本実施形態において、水封部１３０の上流側にある気体出口１３２から水封部１３０に気体が流れることによって気体出口の水封部１３０側に発生する気泡（つまり、図３（Ｄ）に示す気泡）のことを、気泡１３３Ｄと称する。
ここで、排液部１２０内の気体の圧力は、図３（Ａ）～（Ｃ）の間で増加し、図３（Ｃ）～（Ｄ）の間で減少する。

【0027】

図２に戻り説明を続ける。排液部１２０と水封部１３０との境界について、第１水だまり１３１よりも上流（空気の流れで患者９００に近い側）を排液部１２０側とし、第１水だまり１３１を含んで下流（空気の流れで患者９００から遠い側）を水封部１３０側とする。
気体出口１３２は、排液部１２０と水封部１３０とが接続される位置に備えられる。

【0028】

ここでいう上流は、胸腔ドレナージユニット本体１００の構造によって構成される経路にて、患者９００に近い側である。下流は、胸腔ドレナージユニット本体１００の構造によって構成される経路にて、患者９００から遠い側である。
排液部１２０と水封部１３０とでは、排液部１２０の方が上流であり、水封部１３０の方が下流である。水封部１３０と吸引圧調整部１４０とでは、水封部１３０の方が上流であり、吸引圧調整部１４０の方が下流である。また、水封部１３０と吸引ポンプ１５１とでは、水封部１３０の方が上流であり、吸引ポンプ１５１の方が下流である。
水封部１３０は、胸腔ドレナージユニットの排液部１２０よりも下流に備えられる。水封部１３０は、排液部１２０よりも下流に備えられ、排液部１２０からの気体を外気に放出するとともに排液部１２０への外気の流入を抑止する。

【0029】

チェックバルブ１５３は、水封部１３０に設けられた安全弁である。チェックバルブ１５３を開くことで水封部１３０内の空気圧が大気圧と同じになり、あるいは大気圧に近付き、吸引ポンプ１５１による排液部１２０から水封部１３０への空気の吸引が中止または低減される。

【0030】

圧力センサ１５２は、胸腔ドレナージユニットの排液部１２０の気体の圧力を測定する。具体的には、圧力センサ１５２は、排液部１２０の上部（すなわち、排液部１２０に貯留される液面の高さよりも鉛直上方）に設けられており、水封部１３０よりも上流側の気体の圧力を測定する。
なお、圧力センサ１５２は、排液部１２０のうち、気相の領域の圧力（すなわち、気体の圧力）を測定できればよく、排液部１２０の側面に設置されていてもよい。

【0031】

吸引圧調整部１４０は、患者９００から胸腔ドレナージユニット本体１００への空気の排出量を安定させるために設けられている。
水封部１３０と吸引圧調整部１４０との間には第３隔壁１６３が設けられている。第３隔壁１６３の上部には隙間が設けられており、水封部１３０と吸引圧調整部１４０との間を空気が移動可能である。また、吸引圧調整部１４０と外部との間には、第４隔壁１６４及び第５隔壁１６５が設けられている。第４隔壁１６４の下部に隙間が設けられており、また、第４隔壁１６４と第５隔壁１６５との間の空間は大気に開放されている。また、吸引圧調整部１４０には滅菌蒸留水が入れられて第２水だまり１４１を構成している。

【0032】

水封部１３０内の空気圧の大気圧からの低下量がある程度以上大きくなると、大気に開放されている第４隔壁１６４と第５隔壁１６５との間の空間から、第２水だまり１４１を経由して水封部１３０側へ空気が流入する。これによって、水封部１３０内の空気圧の低下が緩和され、患者９００から胸腔ドレナージユニット本体１００への空気の吸引の安定化が図られる。

【0033】

また、吸引ポンプの吸引力が一時的に増加した場合、第２水だまり１４１が吸引圧調整部１４０側へ吸引されることで、水封部１３０および吸引圧調整部１４０内の空間が減少し、水封部１３０内の圧力低下が緩和される。吸引ポンプの吸引力が一時的に減少した場合、第２水だまり１４１が大気側へ押されることで、水封部１３０および吸引圧調整部１４０内の空間が増加し、水封部１３０内の圧力増加が緩和される。
このように、水封部１３０の空気圧が安定することで、胸腔ドレナージユニット本体１００が患者の胸腔から空気を吸引する陰圧を安定させることができる。

【0034】

気体流量算出装置２００は、圧力センサ１５２が測定する排液部１２０内の空気圧に基づいて、第１水だまり１３１を通過する空気の流量を算出する。第１水だまり１３１を通過する空気の流量は、患者の胸腔から排出される空気の流量と同視することができる。
気体流量算出装置２００は、胸腔ドレナージユニット本体１００に組み込まれたマイクロコンピュータで構成される。なお、気体流量算出装置２００は例えばパーソナルコンピュータや、ワークステーション等の、胸腔ドレナージユニット本体１００とは別体のコンピュータを用いて構成されていてもよい。

【0035】

［気体流量算出装置の機能構成］
図４は、気体流量算出装置２００の機能構成を示す概略ブロック図である。同図に示すように、気体流量算出装置２００は、通信部２１０と、表示部２２０と、操作入力部２３０と、記憶部２８０と、制御部２９０とを備える。

【0036】

通信部２１０は、他の装置と通信を行う。特に通信部２１０は、圧力センサ１５２とのインタフェースとして機能する。通信部２１０は、圧力センサ１５２からの信号を受信することで、圧力センサ１５２による圧力測定値を取得する。
表示部２２０は、例えば液晶パネル又は発光ダイオードパネル等の表示画面を備え、各種画像を表示する。特に、表示部２２０は、気体流量算出装置２００が算出した空気流量を表示する。

【0037】

操作入力部２３０は、例えばキーボード及びマウス等の入力デバイスを備え、ユーザ操作を受ける。例えば、胸腔ドレナージユニット本体１００の機種によって、あるいは、同一機種の個体差によって、第１水だまり１３１を通過する気泡の大きさに差がある場合、操作入力部２３０が、気体流量計算の微調整用パラメータの値の入力を受けるようにしてもよい。

【0038】

記憶部２８０は、各種データを記憶する。記憶部２８０は、気体流量算出装置２００が備える記憶デバイスを用いて構成される。
制御部２９０は、気体流量算出装置２００の各部を制御して各種処理を実行する。制御部２９０は、気体流量算出装置２００が備えるＣＰＵ（中央演算装置）が、記憶部２８０からプログラムを読み出して実行することで構成される。

【0039】

制御部２９０は、測定結果取得部２９１と、フーリエ変換部２９２と、気泡発生頻度算出部２９３と、体積算出部２９４と、流量算出部２９５とを、その機能部として備える。
なお、これらの機能部は、その一部または全部がソフトウェアによって実現されていてもよいし、その一部または全部がハードウェアによって実現されていてもよい。

【0040】

測定結果取得部２９１は、水封部１３０よりも上流側の気体の圧力を測定する圧力センサ１５２による圧力測定結果を取得する。
フーリエ変換部２９２は、圧力センサ１５２による圧力測定値をフーリエ変換する。このフーリエ変換部２９２によるフーリエ変換結果には、圧力測定値の時間変動を示す情報が含まれる。圧力測定値の時間変動は、気体出口１３２から水封部１３０内に離脱した気泡１３３Ｄの発生頻度を示している。すなわち、フーリエ変換部２９２によるフーリエ変換結果は、気泡１３３Ｄの発生頻度を示している。
気泡発生頻度算出部２９３は、フーリエ変換部２９２によるフーリエ変換の結果に基づいて、気泡１３３Ｄの発生頻度を算出する。

【0041】

体積算出部２９４は、圧力体積相関情報と、取得された圧力測定結果とに基づいて、気泡の体積を算出する。ここで、圧力体積相関情報とは、気泡１３３Ｄが気体出口から水封部１３０内に離脱するときの気体の圧力変化と、離脱した気泡の体積との相関関係を示す情報である。
流量算出部２９５は、気泡発生頻度算出部２９３が算出した気泡の発生頻度と、体積算出部２９４が算出した気泡の体積とに基づいて、水封部１３０を通過した気体の流量を算出する。
気体の流量の算出過程についてより具体的に説明する。

【0042】

図５は、本実施形態の圧力センサ１５２による圧力測定値の一例を示す図である。同図に示す時刻ｔ１～時刻ｔ４は、上述した図３（Ａ）～（Ｄ）の状態にそれぞれ対応する。例えば、同図の時刻ｔ１は、図３（Ａ）に示す、気体出口１３２に空気が溜まり始めた状態に対応する。同図の時刻ｔ２は、図３（Ｂ）に示す、気体出口１３２に溜まった空気が増えた状態に対応する。同図の時刻ｔ３は、図３（Ｃ）に示す、気体出口１３２に溜まった空気が気体出口１３２から水封部１３０側に離脱する直前の状態に対応する。同図の時刻ｔ４は、図３（Ｄ）に示す、気体出口１３２に溜まった空気が水封部１３０側に離脱して、水泡が発生した状態に対応する。
すなわち、図５に示す時刻ｔ１～時刻ｔ４における、圧力Ｐ１～圧力Ｐ２～圧力Ｐ１の一連の圧力変化は、水封部１３０に気泡が１つ発生したことを示している。
気泡発生頻度算出部２９３は、同図に示した時刻ｔ１～時刻ｔ４における、圧力Ｐ１～圧力Ｐ２～圧力Ｐ１の一連の圧力変化に基づいて、気泡の発生頻度を算出する。

【0043】

図６は、本実施形態の胸腔ドレナージユニット本体１００における気体の流量と気泡の発生頻度との関係の一例を示す図である。本実施形態の胸腔ドレナージユニット本体１００において、気泡の発生頻度は、気体の流量の増加に対して線形に増加する関係がある。

【0044】

図７は、本実施形態の胸腔ドレナージユニット本体１００における気体の流量と気泡の体積との関係の一例を示す図である。この一例では、気泡の体積は、気体の流量の変化によらずほぼ一定であり、平均気泡体積Ｖ_B.Constは、1.43（ml／個）である。この一例の場合、記憶部２８０には、気泡の体積を示す情報として、Ｖ_B.Const＝1.43（ml／個）が記憶されている。

【0045】

図４に戻り、流量算出部２９５は、算出した気泡の発生頻度（例えば、単位：Ｈｚ）と、記憶部２８０に記憶されている情報が示す気泡の体積（例えば、単位：ｍｌ／個）と基づいて、水封部１３０を通過した気体の流量（例えば、単位：ｍｌ／分）を算出する。

【0046】

制御部２９０は、流量算出部２９５が算出した気体の流量を、表示部２２０に表示させる、又は通信部２１０を介して他の機器に送信する。

【0047】

［気泡の体積変化への対応］
図８は、本実施形態の胸腔ドレナージユニット本体１００における排液量と気泡の体積との関係を示す図である。同図に示すように、胸腔ドレナージユニット本体１００の排液部１２０に貯留される排液量の変化により、気泡の体積が変化する。これは、排液量の変化により排液部１２０内の気体の体積が変化し、気体出口１３２から水封部１３０側に発生する気泡の物理的特性（例えば、形状）が変化するためであると考えられる。
このように、気体出口１３２から水封部１３０側に発生する気泡の物理的特性が変化する要因には、排液量の変化の他、気体の流量の変化など種々のものがある。
気泡の体積の変化は、気体の流量の推定結果に影響する。このため、気泡の体積の変化を推定できることができれば、水封部を通過する気体の流量を精度よく捉えることができる。また、気泡の体積の変化を圧力測定波形から推定することができれば、センサを追加することなく、水封部を通過する気体の流量を精度よく捉えることができる。

【0048】

本実施形態において種々の条件を変化させた実験により、圧力センサ１５２による圧力測定波形の一部と、に変化が生じることがわかった。

【0049】

図９は、本実施形態の圧力測定波形の変化の一例を示す図である。この一例では、胸腔ドレナージユニット本体１００の排液部１２０に貯留される排液量の変化により、圧力測定波形に変化が生じる。例えば、同図（Ａ）に示す排液量が０（ｍｌ）の場合と比較して、同図（Ｂ）に示す排液量が６００（ｍｌ）の場合には、圧力測定波形にオフセットが発生する。また、同図（Ｃ）に示す排液量が１６００（ｍｌ）の場合、及び同図（Ｄ）に示す排液量が２２００（ｍｌ）の場合には、圧力測定波形に歪みが発生する。
この圧力測定波形の歪みと、気泡の体積との関係について検討したところ、次のような知見が得られた。

【0050】

図１０は、本実施形態の圧力測定波形の一例を拡大した図である。同図（Ａ）は、低流量（例えば、30ml/min）かつ排液量が少ない（例えば、0ml）場合の圧力測定波形の拡大図である。同図（Ｂ）は、低流量（例えば、30ml/min）かつ排液量が多い（例えば、2200ml）場合の圧力測定波形の拡大図である。
同図（Ａ）に示す波形は、図５に示した波形に相当するため、その説明を省略する。
排液量が多い場合には同図（Ｂ）に示すように時刻ｔ２３１（つまり、圧力がピークに達したタイミング）から、圧力の変化が少ない時間帯（時刻ｔ２３１～時刻ｔ２３２）が存在し、時刻ｔ２３２から圧力が急減して時刻ｔ２４に至る。
ここで、圧力の下降率が相対的に大きい時間帯の圧力差ΔＰに着目する。すなわち、同図（Ａ）においては、時刻ｔ１３～時刻ｔ１４の間の圧力差ΔＰ１であり、同図（Ｂ）においては、時刻ｔ２３２～時刻ｔ２４の間の圧力差ΔＰ２である。

【0051】

図１１は、本実施形態の圧力差ΔＰと気体の流量との関係、及び気泡の体積と気体の流量との関係の一例を示す図である。同図に示すように、圧力の下降率が相対的に大きい時間帯の圧力差ΔＰに着目すると、圧力差ΔＰと気泡の体積との間に相関関係が見いだされた。
この圧力差ΔＰと気泡の体積との間の相関関係を示す情報を、圧力体積相関情報ともいう。圧力体積相関情報は、気体出口１３２に気泡が生成されることにより上昇した圧力の下降率が相対的に大きい時間帯の圧力変化を、気泡が気体出口から水封部１３０内に離脱するときの気体の圧力変化として定められている。
圧力差ΔＰと気泡の体積の相関関係を示す情報を図１２に示す。

【0052】

図１２は、本実施形態の圧力差ΔＰと気泡の体積の相関関係の一例を示す図である。同図（Ａ）は、排液量が変化した場合の、圧力差ΔＰと気泡の体積の相関関係の一例を示す図である。同図（Ｂ）は、気体の流量が変化した場合の、圧力差ΔＰと気泡の体積の相関関係の一例を示す図である。
同図は、排液量（同図（Ａ））や、気体の流量（同図（Ｂ））によらず、圧力差ΔＰが上昇すると、気泡の体積が増加する傾向があることを示している。すなわち、圧力差ΔＰと気泡の体積との間には、相関関係（例えば、正の一次相関関係）があるといえる。
同図に示すように、排液量や気相流量など様々なパラメータが変化する条件においても、圧力差ΔＰで整理することで、気泡の体積の変化を一元的に取り扱うことができる。

【0053】

この圧力差ΔＰと気泡の体積との間の相関関係（すなわち、圧力体積相関情報）を記憶部２８０に記憶させておき、制御部２９０がこの圧力体積相関情報を参照することにより、気泡の体積の推定結果の誤差を減少させることができる。

【0054】

具体的には、気泡発生頻度算出部２９３は、上述したように、圧力センサ１５２による圧力測定値に基づいて、気泡の発生頻度（例えば、単位：Ｈｚ）を算出する。
また、体積算出部２９４は、圧力センサ１５２による圧力測定値に基づいて、圧力差ΔＰを算出する。体積算出部２９４は、算出した圧力差ΔＰと、圧力差ΔＰと気泡の体積との間の相関関係（例えば、図１２に示した相関関係）とに基づいて、気泡の体積（例えば、単位：ｍｌ／個）を算出する。
流量算出部２９５は、算出した気泡の発生頻度と、算出した気泡の体積と基づいて、水封部１３０を通過した気体の流量（例えば、単位：ｍｌ／分）を算出する。

【0055】

図１３は、気体の流量の実測結果と、本実施形態の気体流量算出装置２００による気体の流量の算出結果との対比の一例を示す図である。同図には胸腔ドレナージユニット本体１００の排液部１２０に貯留される排液量が変化しても、気体の流量を精度よく算出できていることが示されている。

【0056】

［気体流量算出装置２００の動作］
図１４は、本実施形態の気体流量算出装置２００の動作の一例を示す図である。
（ステップＳ１０）圧力センサ１５２は、圧力を測定し、測定した結果を気体流量算出装置２００に出力する。測定結果取得部２９１は、圧力センサ１５２が測定した結果を取得する。制御部２９０は、圧力センサ１５２の測定結果に基づき、圧力差ΔＰを求める。ここでいう圧力差ΔＰとは、圧力の下降率が相対的に大きい時間帯の圧力差（例えば、図１０に示した時刻ｔ１３～時刻ｔ１４の間の圧力差ΔＰ１、または時刻ｔ２３２～時刻ｔ２４の間の圧力差ΔＰ２）である。

【0057】

（ステップＳ２０）体積算出部２９４は、算出した圧力差ΔＰと、圧力体積相関情報とに基づいて、気泡の体積を算出する。ここで、圧力体積相関情報は、胸腔ドレナージユニット本体１００の種類ごとにあらかじめ求められている。
（ステップＳ３０）気泡発生頻度算出部２９３は、圧力センサ１５２による圧力測定値に基づいて、気泡の発生頻度を算出する。
（ステップＳ４０）流量算出部２９５は、算出した気泡の発生頻度と、算出した気泡の体積と基づいて、水封部１３０を通過した気体の流量を算出する。

【0058】

制御部２９０は、上述したステップＳ１０～ステップＳ７０を繰り返し実行することにより、気体の流量を算出する。

【0059】

以上説明したように、本実施形態の気体流量算出装置２００によれば、気体の流量の算出根拠となる気泡の体積の推定結果を、測定条件が変化した場合であっても精度よく求めることができる。したがって、本実施形態の気体流量算出装置２００によれば、水封部を通過する気体の流量を精度よく捉えることができる。

【0060】

なお、上述した各実施形態における胸腔ドレナージユニット１の一部、例えば、制御部２９０などをコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、気体流量算出装置２００やその他の装置に内蔵されたコンピュータシステムであって、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）や周辺機器等のハードウェアを含むものとする。

【0061】

また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。

【0062】

以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。

【符号の説明】

【0063】

１００…胸腔ドレナージユニット本体、１２０…排液部、１３０…水封部、１３２…気体出口、１５２…圧力センサ、２００…気体流量算出装置、２１０…通信部、２２０…表示部、２３０…操作入力部、２８０…記憶部、２９０…制御部、２９１…測定結果取得部、２９２…フーリエ変換部、２９３…気泡発生頻度算出部、２９４…体積算出部、２９５…流量算出部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】