JP2010137033A - 鼻呼吸計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装用者の姿勢に関係なく、左右の鼻からの呼吸流量を正確に計測できる小型で廉価な装置を提供する。
【解決手段】２つの軽量な羽根車を、左右鼻孔の側方下若しくは前方下に配置し、かつ、左右の鼻孔から出る呼気方向に対して直交する位置に軸を有する構成とする。また、軸には軸受を配置し、かつ、羽根車の軸部を任意の位置に固定できる軸固定部を設ける。更に、羽根車の軸及び回転速度検出部の固定には、多数穿設した貫穴の何れかに差し込む構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、両方の鼻孔からの呼吸流量や流速を個別に計測することができる鼻呼吸量計測装置、鼻呼吸量計測装置の使用方法、及び鼻呼吸状態監視装置に関する。

従来より、人の呼吸の状態を調べる技術として、口元にサーミスタを貼り付ける技術が提案されている（例えば、特許文献１）。サーミスタを鼻の下に設置すれば、鼻孔すなわち鼻の穴から流出流入する鼻呼吸の状態を調べる技術に利用できる（非特許文献１）。

また、ポリフッ化ビニリデン（ＰｏｌｙＶｉｎｙｌｉｄｉｎｅ ＤｉＦｌｕｏｒｉｄｅ；ＰＶＤＦ）フィルムを口元に貼り付け、その検出信号から呼吸を検出する技術も開示されている（特許文献２）。

更に、近年では、小型の羽根車を両方の鼻孔下に設置し、羽根車の回転状態により、鼻孔からの相対的な呼気流量を計測する手法が提案されている（非特許文献２）。非特許文献２で提案されている鼻呼吸計測装置は、掲載されている計測部の構成図（図２）、試作２号機の外観（図３）及び計測風景（図４）が示すように、羽根車の回転軸は鼻孔からの呼気と水平に設置され、羽根車全体に呼気が当たると、呼気と直交する羽根車が風力により回転する。

鼻孔からの呼気流量は、左右で異なっている場合が多いだけでなく、左右で通気状態の良い側と悪い側とが数時間ごとに反転する。この反転時間周期は鼻周期と呼ばれ、自律神経機能評価の指標や、鼻炎等の予知に利用できる可能性が指摘されてきた（非特許文献２）。小型かつ軽量な装置により、左右の鼻孔からの比較的正確な呼気流量を個別に計測できれば、さまざまな医用応用に路を拓く。

特許第２７９４１９６号公報 米国特許第５３１１８７５号明細書 當真嗣声、星野聖：「ヒトの鼻呼吸の優位性反転メカニズムと生体リズムとの関連性」、映像情報メディア学会技術報告、２１巻、４０号、７〜１０頁、１９９７ 星野聖：「鼻周期の長時間計測と解析」、映像情報メディア学会誌、５６巻、１１号、１８４１〜１８４４頁、２００２

しかし、引用文献１の技術では、サーミスタの位置による誤差が大きいという問題があった。
また、非特許文献１の技術では、口からの呼気に比べて温度が低い鼻からの呼気では変化量を検出しにくく、とくに流量が少ない場合に鼻呼吸の検出が困難であった。

更に、特許文献２の技術では、ＰＶＤＦが高価であるため、廉価な計測装置への利用には不向きであった。

また、非特許文献２の技術では、次のような不具合があった。
（１）鼻孔からの呼気が羽根車の受風面全体に当たる構造であるため、例えば鼻が詰まった時のような、ごく少量の呼気流量を検出できないという問題があった。
（２）装置の傾き具合により回転摺動抵抗が変化するため、上体を起こした状態以外での計測、たとえば寝ている状態での計測では、必ずしも正確な鼻呼吸量が得られなかった。
（３）鼻孔からの呼気と水平に羽根車の軸が設置されているため、軸が風向きに対し常に平行であり続けるように調整しないと正確な計測が困難であるが、個人により鼻孔から出る呼気の向きに合わせて軸の位置や向きを変えることができないため、日常生活での長時間の鼻呼吸量が計測できなかった。

本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、左右の鼻孔からの呼吸流量や流速を独立に調べることができ、しかも、装置装用者がさまざまな姿勢であったり、さまざまな向きで鼻呼気が流出する場合でも正確に計測ができる廉価な、及び小型かつ軽量の鼻呼吸量計測装置、鼻呼吸量計測装置の使用方法、及び鼻呼吸状態監視装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の鼻呼吸量計測装置は、第１及び第２の羽根車は、左右の鼻孔からの呼気方向に対して直交する位置に軸部を有する構成とした。

また、本発明は、第１の羽根車の第１の軸部を任意の位置に差し込むための２つ以上の貫穴を有する第１の軸固定部と、第２の羽根車の第２の軸部を任意の位置に差し込むための２つ以上の貫穴を有する第２の軸固定部とを備える構成とした。

更に、本発明は、左右の鼻孔の側方直下若しくは前方直下に配置する構成とした。

本発明では、左右の鼻孔からの呼気方向に対して直交する位置に第１及び第２の軸部を備える第１及び第２の羽根車を設置する。その結果、呼気方向に合わせて第１及び第２の軸部の向きを一定方向に調整する必要がない。また、鼻孔からの呼気が第１及び第２の羽根車の第１及び第２の受風面全体に当たらなくても十分な回転運動が得られる。それゆえ、例えば鼻が詰まった時のような、ごく少量の呼気流量でも正確に検出することができる。

また、本発明では、第１及び第２の羽根車、若しくは第１及び第２の軸部に第１及び第２の軸受を設置する。その結果、装置の傾きにより回転摺動抵抗が変化しない。それゆえ、装置装用者の体の向きや姿勢が変化した場合でも、正確な鼻呼吸量が得られる。

更に、本発明では、第１及び第２の羽根車の第１及び第２の軸部を任意の位置に固定できる第１及び第２の軸固定部を設置する。その結果、個人の鼻呼吸状態に応じて最適な位置と向きに第１及び第２の羽根車を設置できる。その結果，鼻や鼻孔の形状、或いは鼻孔からの呼気方向の個人差の影響を受けずに鼻呼吸量が計測できる。

以下に、本発明の一実施形態の例を、添付図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

まず、本実施例の鼻呼吸量計測装置の構成を、図１〜図６を用いて説明する。
図１及び図２（図１は斜視図、図２は正面図）に示すように、本実施例の鼻呼吸量計測装置１は、主として、左右の鼻孔からの呼気流量を個別に計測するための羽根車２、３と、羽根車２、３の軸部４、５を貫穴に挿入して任意の場所に固定するための軸固定部６、７と、羽根車２、３の回転状態を検出する回転速度検出部８、９とから構成される。

左右一対の羽根車２、３は、例えば光硬化樹脂を用いた造形物であり、図３に示すように、翼部２１と、光反射部２２と、軸部４若しくは５とから構成される。また、軸部４、５は、軸受部４１と、心棒部４２とから構成される。軸受の種類は、転がり軸受が望ましいが、すべり軸受や、それ以外の種類であっても構わない。

左右一対の軸固定部６、７は、図４に示すように、マスク等に固定して鼻呼吸量計測装置を顔面に装着するための装置固定部６１、７１に接続されている。また、図５に示すように、軸部４、５を挿入して固定できる大きさの貫穴６０を多数有している。図５では、一例として５ｍｍ間隔で穿設された貫穴６０を示しているが、構造強度が保持される範囲内で密に貫穴６０を穿設すれば、軸固定部６、７及び鼻呼吸量計測装置１を、より軽量にできる。

図６に示すように、翼部２１と光反射部２２は固定されている。それゆえ、左右の鼻孔からの呼気が翼部２１のいずれかに当たると、翼部２１と光反射部２２は一緒に回転する。ただし、翼部２１の中心には軸受部４１が挿入されているため、心棒部４２は回転しない。

左右一対の羽根車２、３は、左右の鼻孔からの呼気流量に比例した速度で回転する。したがって、羽根車２、３の回転状態を検出する回転速度検出部８、９は、左右の鼻呼吸量に比例したパルス密度の信号を出力する。例えば一定時間ごとにパルス列の立ち上がりの回数を積算すれば、左右の鼻孔からの鼻呼吸量が個別に求められる。

回転速度検出部８、９には、発光素子と受光素子の組を用いる。その場合、出力した光の反射量を計測する構成でも、または、出力した光の透過量を計測する構成でも、どちらでも構わない。更に、発光素子と受光素子とが同じ向きに一体に設置されたセンサ（例えばフォトインタプリタ）を用いても良い。

なお、軸固定部６、７の貫穴６０は、軸部４、５及び回転速度検出部８、９の両方を差し込むために共通に利用しても構わない。

次に、鼻呼吸量計測装置１の使用方法の一例を、図７を用いて説明する。軽量の防塵マスク等を使用したマスク部１００に、ボルトと蝶ナットの組１０１を用いて鼻呼吸量計測装置１を固定する。その際、鼻孔からの呼気の流出方向に合わせて鼻呼吸量計測装置１を傾けて固定する。
また、なるべく翼部２１の１枚の翼部のみに呼気が当たるように、羽根車２、３の前記軸部４、５の伸ばし加減も調整し、微弱な鼻呼吸量でも左右一対の羽根車２、３が独立に回転するように位置を決定する。もし左右の鼻孔からの呼気が反対側の羽根車２、３を回転させている場合は、左右の鼻孔の中央に隔壁を設置しても良い。

更に、鼻呼吸量計測装置１を顔に装着するための使用方法の別の例としては、金属等の部材により両耳に掛けたり、メガネに固定したり、若しくは医療用サージカルテープで貼り付けても良い。

また、鼻呼吸状態監視装置を図８を用いて説明する。鼻呼吸量計測装置１の出力用導線を、鼻呼吸状態監視装置２００に接続する。この鼻呼吸状態監視装置２００は、周知のアンプ２０１、Ａ／Ｄ変換器２０２、ＣＰＵ２０３、記憶装置（バックアップＲＡＭ等）２０４、電源２０５等を備えている。また、鼻呼吸状態監視装置２００には、メモリカード等を着脱可能である。更に、鼻呼吸状態監視装置２００からは、有線（又は無線）により、測定データ等を外部に送信可能である。

次に、実施例２について説明するが、前記実施例１と同様な内容の説明は省略する。
左右の鼻孔からの呼気方向に対して直交する位置に羽根車２、３の軸部４、５を設置する構成として、図９に示すように、軸固定部６００を設置することもできる。
その場合、左右の鼻孔からの呼気は、図１０（ａ）に示すように、翼部２１０及び２１１の、いずれか１枚に当たる位置に固定する。なお、図１０（ｂ）は、実施例１の場合の翼部２１０及び２１１の理想的な固定位置である。

更に、実施例３について説明するが、前記実施例１及び２と同様な内容の説明は省略する。
図１１に示すように、軸部４、５が、一緒に回転する円盤３０を有していても良い。この場合、羽根車の回転状態を検出するため、円盤３０の回転速度検出部８、９の側には、任意の間隔で放射状に輝度の異なる色が塗布してあることが望ましい。

また、実施例４について説明するが、前記実施例１〜３と同様な内容の説明は省略する。
図１２に示すように、羽根車２若しくは３の軸部４００が、コの字型若しくは略Ｕの字型に湾曲していても構わない。この場合、軸固定部６、７、若しくは６００の貫穴６０の２個所で固定するため、羽根車２または３は安定して固定される。

実施例１の鼻呼吸計測装置の表側を示す斜視図である。 実施例１の鼻呼吸計測装置の正面図である。 実施例１の鼻呼吸計測装置の羽根車を分解して示す説明図である。 実施例１の鼻呼吸計測装置の軸固定部及び装置固定部の表側を示す斜視図である。 実施例１の鼻呼吸計測装置の装置固定部を取り外した状態の、軸固定部のみの表側を示す斜視図である。 翼部と光反射部が固定されていることを示す説明図である。 実施例１の鼻呼吸計測装置の使用方法を示す説明図である。 実施例１で用いる鼻呼吸状態監視装置を示す説明図である。 実施例２の鼻呼吸計測装置の軸固定部の表側を示す斜視図である。 実施例２及び１の鼻呼気方向に対する羽根車の軸部の設置位置を示す説明図である。 実施例３の鼻呼吸計測装置の羽根車と一緒に回転する円盤の表側を示す斜視図である。 実施例４の鼻呼吸計測装置の軸部の表側を示す斜視図である。

符号の説明

１・・・鼻呼吸量計測装置
２、３・・・羽根車
４、５、４００・・・軸部
６、７、６００・・・軸固定部
８、９・・・回転速度検出部
２１、２１０、２１１・・・翼部
２２・・・光反射部
３０・・・円盤
４１・・・軸受部
４２・・・心棒部
６０・・・貫穴
６１、７１・・・装置固定部
１００・・・マスク部
１０１・・・ボルトと蝶ナットの組
２００・・・鼻呼吸状態監視装置
２０１・・・アンプ
２０２・・・Ａ／Ｄ変換器
２０３・・・ＣＰＵ
２０４・・・記憶装置（バックアップＲＡＭ等）
２０５・・・電源

Claims (15)

1. 複数の羽根車を用いて左右の鼻孔からの呼気流量を個別に計測する鼻呼吸量計測装置であって、
   前記羽根車は、前記呼気方向に対して直交する位置に軸部を有し、前記軸部を任意の位置に固定するための軸固定部と、前記羽根車の回転状態を検出する回転速度検出部と、前記回転速度検出部を任意の位置に固定するための回転速度検出部固定部とを備え、
   前記羽根車の前記回転速度から前記左右の鼻孔からの呼気流量を算出することを特徴とする鼻呼吸量計測装置。
2. 前記羽根車若しくは前記軸部が、軸受を備えることを特徴とする請求項１に記載の鼻呼吸計測装置。
3. 前記軸固定部が、前記軸部を差し込むための２つ以上の貫穴を有することを特徴とする請求項１または２に記載の鼻呼吸計測装置。
4. 前記軸部が、コの字型若しくは略Ｕの字型に湾曲するように曲げられたものであることを特徴とする請求墳１〜３のいずれか一項に記載の鼻呼吸計測装置。
5. 前記軸部が、前記軸部と一緒に回転する円盤を有し、前記円盤には任意の間隔で放射状に切り込みが入っていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の鼻呼吸計測装置。
6. 前記軸部が、前記軸部と一緒に回転する円盤を有し、前記円盤には任意の間隔で放射状に輝度の異なる色が塗布してあることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の鼻呼吸計測装置。
7. 前記回転速度検出部が、発光素子と受光素子とにより前記羽根車の回転状態を検出することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の鼻呼吸計測装置。
8. 前記回転速度検出部が、前記回転速度検出部を差し込むための２つ以上の貫穴を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の鼻呼吸計測装置。
9. 前記回転速度検出部が、検出したパルス列の一定時間ごとの立ち上がり回数若しくは立ち下がり回数を積算することにより、前記左右の鼻孔からの呼気流量を算出することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の鼻呼吸計測装置。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載の鼻呼吸計測装置の使用方法であって、前記左右の鼻孔の側方下若しくは前方下に配置することを特徴とする鼻呼吸計測装置の使用方法。
11. 前記請求項１〜１０のいずれかに記載の鼻呼吸計測装置の信号を用いて人の呼吸状態を監視する鼻呼吸計測装置であって、
    前記鼻呼吸装置の信号を変調する変調装置と、前記信号を記憶する記憶装置を備えたことを特徴とする鼻呼吸状態監視装置。
12. 前記左右の鼻孔からの前記鼻呼吸装置の信号を比較し、優位側を検出することを特徴とする請求項１１に記載の鼻呼吸状態監視装置。
13. 前記左右の鼻孔からの前記鼻呼吸装置の信号を比較し、優位側を検出することを特徴とする請求項１１または１２に記載の鼻呼吸状態監視装置。
14. 携帯可能な記憶装置を着脱可能としたことを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の鼻呼吸状態監視装置。
15. データを外部に通信する通信機能を備えたことを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の鼻呼吸状態監視装置。

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