JPS6244223A - 肺機能を分析する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は１人体等被検体の肺機能を分析する装置及び方
法に関する。

（従来技術の説明及びその間頑点） 肺機能を分析する装置により、肺の閉塞化による疾患を
早期に又は適切な時期に発見することが出来又、肺機能
を制限するような障害を発見することに貢献している。

上記分析装置は更に肺機能を惹起することによる検診及
び気管支炎の検診を行なうことも出来る。

肺機能の分析で、肺の容積、空気流量、及び流量抵抗を
呼吸器のパラメータとして求めることは知られている。

呼吸時の容積は、静的な呼吸器パラメータを表わし、空
気流量は動的な呼吸器パラメータを表わし、更に流量抵
抗は呼吸器通路の抵抗を表わす。

その際肺胞と周囲空気との圧力差は呼吸器通路の流量抵
抗に相当する。

上記呼吸時の容積と空気流量とは閉塞、半開放。

又は開放方式のいずれかにより公昶の方法で求められる
。

ところで、従来から信頼性良くしかも高精度で上記流量
抵抗を京める方法が提案されていない。

更に、肺機能を高信頼性高精度で分析する装置及び方法
も開発されていない。

そこで本発明の目的は、肺機能を信頼性良く且つ高精度
に分析する装置及び方法を提供することにある。

更に９本発明の目的は、必要とする全ての呼吸器パラメ
ータを求めることができコンパクトな構造で操作も単純
で衛生学の観点から最も高いレベルの要求に対し満足し
得る肺機能を分析する装置及び方法を提供することにあ
る。

（間睡点を解決するための手段及び作用）本発明に係る
分析装置及び方法により呼吸器通路の抵抗は小さな振動
を患者が呼吸する時の空気流中に与えることによる振動
方法に従い求められる。その際の周波数変調による振動
方法は本発明に於て重要なものとなる。

又、被検体即ち患者の呼吸器通路の共振周波数は振動の
周波数変調により求めることができる。

この共振周波数にて測定された抵抗は例えば慣性や肺の
拡張性による他の抵抗分が除外されるため呼吸器通路の
真の流量抵抗と同一である。

圧力差測定及び絶対圧力測定に関連して上記所謂振動方
法に応じて動作し、特に精確に定義された終端抵抗無く
して動作することが可能な分枝原理を同時に使用するこ
とは本発明では上記問題点の解決に際し重要なことであ
る。

このため本発明に係る上記方法に於ては、圧力差詳細に
は測定管に配設された細目状のワイヤネットの両側の圧
力差を測定し、上記測定管の被検体側の絶対圧力を測定
し、上記被検体から離隔した上記・細目状のワイヤネッ
トの少なくとも一方側にパルス化された空気流が導入さ
れこのパルス化された空気流の一部のみ測定管に入り同
時に残りの空気流が測定管に装着された不定長のホース
片を介して被検体が専ら新鮮な空気を吸うように送出さ
れるようになっているのが特徴となっている。

この結果測定精度が高く操作が簡単な分析装置が達成で
きる。

上記パルス化された空気の供珀源は定常流量分と共に使
用される。連続的に供給されたパルス化された空気の一
部が分枝部分域するホース片を介して現われる。そのた
め被検体は専ら新鮮な空気を呼い吐息した空気を吸い戻
すことはない。このようにして、再び吸うことによる測
定誤差は回避されるものである。

更に、最終的に得られた測定値の精度を高める要因とな
る温度及び湿度等の測定条件は一定状態となる。

本発明ｌこ於ては、水分凝結化を防止するため少量のエ
ネルギ供給で大幅な温度制御が可能なように非常に軽量
な要素からなる細目状の格子又はネットを上記ワイヤネ
ットとして使用し測定精度の向上を計っている。

上記格子又はネットは空気の流れの量及び方向に応じて
温度制御される。即ち、空気量、＃ｆ、れの方向及び各
々の方向に於る流れの温度はコンピュータにより帰還制
御される。又、上記ネット又は格子の平均温度はセンサ
により更に直接検出される。

更に１本発明に係る分析装置は、加熱できる構造の細目
状のワイヤネットを中央に配置された測定管と、複数の
穴を介して上記測定管の内部空間と連絡し又測定装置と
接続されたリングチャンネルと、被検体側に配設された
パルス化された空気に対する供給ダクトと、被検体から
離れた細目状のワイヤネット側の測定管に開放するパル
ス化された供給接続体とからなり上記供給ダクト及び供
給接続体を介して供給されたパルス化された空気は上記
測定管の下流側端部を介し一部が現われるように選択さ
れているのが特徴となっている。

上記ワイヤネットはインダクションループ（電気誘導回
路）介して加熱できるようになっている。

上記測定管は圧力センサと圧力差測定装置とが収容され
ているハンドルに解放可能に接続されている。

流量に応じて制御された電気誘導により加熱されたワイ
ヤネットの平均温度を直接検出するためにセンナが設け
られている。

振動する空気流を供給するポンプが設けられており上記
ポンプは容易に開放する吸込み弁を有し上記ホースの高
抵抗の結果ポンプ自身によるホースからの逆方向吸い出
しを防止している。又空気のパルス周波数は２ヘルツか
ら２０ヘルツの範囲に渡っている。

更に、上記ワイヤネットの両側に保護スクリーンが設け
られ上記ワイヤネットの両側の測定管に形成されたリン
グチャンネルは上記ワイヤネットと各々の保護スクリー
ン間で開放している。

上記本発明に係る分析装置及び方法を実施するために装
置全体は集積プリンタを有する基本装置と、ホイールキ
ーボードとして特に作られた入力装置と、容積と流量を
測定する呼吸流量計付きの測定ヘッドと、抵抗を測定す
る圧力ビックアップとデータとグラフを示すビデオスク
リーンとからなる。

流量曲線と容積曲線とは時間軸に対してプロットされ容
積に対する流量曲線も好ましくは示される。更に実際の
空気圧及び室温は独立的に求められプログラムラン時使
用される。

本発明によれば測定結果として９重要な肺機能パラメー
タの全てを得ることが可能である。特に。

生命能力（ｖｉｔａｌ　ｃａｐａｃｉｔｙ　）、吸息保
存容積拳吐息保存容積、呼吸容積１強制生命能力、絶対
二次能力、及び相対二次能力がある。真の実際値は評価
に関する限り著しく単純化した値を示す記憶された正常
値と関連して設定で舎る。

吸息及び吐息流量容積曲線の両刃は呼吸流量計で時間軸
に関連して測定された容積からマイクロプロセッサによ
り求められる。この時、最大吐息γ・流量、最大吸息流
量１強制吐息流量及びそれらの相対値もふめられる。

（実施例） 以下９図面を参照しつつ本発明に係る人体等被検体の肺
機能を分析する方法及び装置の実施例を説明する。

図は９本発明に係る上記装置を構成する測定ヘッドの概
略を示す。

肺機能を示すパラメータを求めるための測定ヘッドは、
大略２５ミリメータ（朋）から３０ミリメータの直径を
有しその中央部分でおよそ５０ミリメータまでの広がり
を持ち一連の測定装置を収容している好ましくはプラス
チックで製造された測定管からなる。

上記測定管に配置可能なマウスピースは、上記測定管の
人体側端部（１）に押込められている。肺機能測定時に
は、被検体即ち人間はこのマウスピースを口で保持する
必要がある。

接続部α９を経由して供給された定常空気流部分と共に
パルス化された空気流について分岐機能を果たすために
呼吸抵抗側定時上記測定管の反対側端部（６）に管又は
ホースを押込むことが出来る。

以下に示す構成要素を内臓した測定管全体をハンドル（
１（ｌに差込むようになっている。この接続は又解放可
能でありその測定管の簡単な取外しや殺菌を行なうこと
が出来る。

細目状のワイヤネット侶）が、上記管の略中央部分に装
着され上記測定管全体の断面全体に延設されている。空
気の流れにより生出された圧力差はこのワイヤネット（
８）にて測定される。このワイヤネツｌ−＜８）は、錆
びのでない金属でできておりほぼ四角形で一つ一つの網
目はその幅が２０ミクロン（／！Ａ）となっている。こ
れは１インチ当り１２７０フイラメントに相当する。

又、非常に強くかく乱する空気流による測定誤差発生を
回避するため、スクリーン（７）　、　（９）が上記細
目状のワイヤネット（８）の両端側に配置されておりそ
れに対応する部分の空気の渦の発生を抑制している。更
にこれらスクリーンは上記機械的に弱い構造のワイヤネ
ット［Ｆ］）に対する保護の役目も持っている。

上記ワイヤネット（８）での圧力降下の測定は圧力ビッ
クアップｔｔｉ＋により行われている。特に、上記圧力
ビックアップ（ｔｅｌは、集積された増幅器を有するピ
エゾ式圧力ビックアップからなる。この圧力ビックアッ
プαυは上記ハンドル（１ａｌに十分に保護されており
備え付けられた非常に短い接続線を経由し且つ上記ワイ
ヤネット（８）の両端に位置した測定管に形成されたリ
ングチャンネル（３）　、　（５）を経由して接続され
ている。

そのため、上記ワイヤネットの両側における圧力の平均
値が得られる。このようりこ、空気の流れの不均等は測
定管断面積全体に渡り取除かれる。

人体等により呼気された空気は人体＠度に対応し相対湿
度は１００係を有するめで、上記ワイヤネット（８）の
表面に水分の沈積が形成するのを防止するよう注意しな
ければならない。従って、上記細目のワイヤネット（８
）は、この沈澱を防止するため少なくとも人体温度まで
加熱する必要がある。

上記沈澱は上記ワイヤネットの空気抵抗を上昇させ且つ
相当な測定誤差を招き更に呼気からの細菌が湿気状態で
は増倍するという危険がある。

本発明によれば非常に小さい質量を有する細目のワイヤ
ネットを加熱するために電気誘導ｌこより行われ測定管
に埋め込まれワイヤネット（８）の平面を取囲んだコイ
ル（４）を介して行われる。

上記ワイヤネット（８）が質量の小さいものを用いてい
る結果、このワイヤネットの大幅な温度制御はエネルギ
を少量供給することにより行われる。

この温度制御は空気流を起こす方法と同様に行われる。

即ち、空気の流量と方向はそれぞれの方向での流れの温
度を考慮する場合と同じ方法で考慮される。

更に、格子（ネット）の平均温度はセンチを介して直接
測定される。空気の流れの温度は実質的にはその方向の
観点から区別しなければならない。

室内の空気＠度は自動的に検出しこのことは一方向の空
気流量の温度を表わす。これに対し、他方向の空気流量
は人体等の呼気に対応し人体温度に対応する３７℃に大
略達する。又、対応する測定値が得られると、上記ネッ
トワイヤ侶）へのエネルギの供給は測定精度について極
めて有益な効果を有する適当なプログラムにより問題無
く正確に制御される。

圧力差の検出と同様に、被検体側で行われる絶対圧力測
定については各圧力センサが上記ハンドル０■内に収容
されておりそのため非常に短い長さの接続線が使用出来
その結果線のよじれ等の危険が回避され更に測定結果に
誤差が含まれることはない。

振動を伴って流れる空気の発生は呼吸抵抗測定に対して
必要である。この目的にだいし１本発明に係る実施例に
よれば膜ポンプα２がハンドル（１０１に設けられてい
る。そして、上記ポンプ（１２１により人体の口及び咽
喉に入りこむよう上記測定管のリングチャネル（２）を
経由して流れる振動を伴う空気流を発生する。口内の振
動圧力は絶対圧力を測定するピエゾ装［１３）により測
定される。本装置はハンドル（１０Ｉ内に収容されてい
る。好ましくは柔軟な構造の螺旋ケーブルＩにより上記
測定ヘッドを計算機装置に接続している。

ポンプ＋１２１により発生した撮動を伴う空気流の測定
管への供給及び放出は略図的に示した接続ｓ　（１５：
）を介して行われる。但し、そのための絶対圧力セン＋
（ピエゾ装置）０３による圧力測定値は本実施例におい
ては変わらない。

撮動を伴う空気流を供給するため使用する上記ポンプ（
１２１は容易に開く吸い上げ弁を有しポンプ自身による
ホースからの逆方向の吸込みが出来ないようにしである
。これは対応するホース又は接続線の抵抗が極めて高い
からである。

上記パルス化した空気の振動周波数が２ヘルツから２０
ヘルツの範囲にある。このパルス化すした空気の供給は
連続して行われ定常な流量成分と共にその一部が被検体
の反対側の端部を経由して現われる。

このようにして、患者は新鮮な空気を吸込み吸出した空
気を再び吸込むことは無い。空気の供給の一部を放出す
ることは本実施例においては分岐条件が終端片の選択又
は接続ホースの提供により予め決められておりこの分岐
方法で行われる。この時、ホースの長さは全く問題ない
。これは絶対圧力測定と圧力差測定を介して測定値が得
られ特定の終端抵抗とは独立しているからである。

周波数変調した振動で被検体の呼吸通路の共振周波数を
測定することができる。この場合、測定した抵抗は呼吸
器通路の真の流量抵抗と同じである。特に程度の高い肺
機能障害がある場合高い精度の測定結果を得るこ七が出
来る。

（発明の効果） 以上説明した様に１本発明に係る肺機能を分析する方法
及び装置によれば、測定管内に設けられた細目の金属ネ
ットを有する測定ヘッドを備え上記金属性ネットの両側
の空気圧力差を求め、又測定管内の絶対圧力を求め、更
に、測定管の人体等被検体から離れた上記ネットの一部
の側にパルス化された空気流を送り込み同時に残りの空
気流は上記測定ヘッドに装着された不定長のホース片を
介し送り出し上記被検体が専ら新鮮な空気を吸うように
して流量抵抗を求めるようにしているので。

測定精度の高い信頼性を有する測定値即ち肺機能を示す
呼吸器パラメータが得られる。

又、温度湿度等の測定条件は常に一定となっているため
測定精度は極めて高い。

又、上記金属性ネットは空気流の方向及び量に応じて温
度制御されており測定誤差発生を回避している。

その他、肺機能を示す呼吸器パラメータを精度高く簡単
な操作でしかもコンパクトな構造で測定できるという効
果を有する。

【図面の簡単な説明】

図は本発明に係る肺機能を分析する方法及び装置の測定
ヘッドを示す概略図である。 （符号の説明） １・・・測定管の被検体側端部、２，３．５°・°リン
グチャンネル、８・・・細目のワイヤネ゛ソト、７．９
・・スクリーン、４・・・コイル、ｌＯ・・・ハンドル
、■１・・・圧力ビックアップ、１２・・・膜ポンプ、
１３・・・ピエゾ装置、１４・・・螺旋ケーブル、１５
・・・接続部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）（ａ）略中央部に細目状の金属製のネットを有す
   る測定管からなる測定ヘッドを備え、 （ｂ）人体等被検体の口部を前記測定管の一方の端部に
   マウスピースを介し当接させ呼吸させた状態で、前記金
   属製ネットの両側の空気圧力差を求め、 （ｃ）更に、その状態で前記測定管内の前記金属製ネッ
   トの被検体側部分の絶対空気圧を求め、（ｄ）更に、そ
   の状態で前記被検体から離隔した前記金属製ネットの少
   なくとも一方の側にパルス化された空気流のその一部を
   送込み同時に残りの空気流は測定ヘッドに装着された任
   意の長さのホースを介して送出し前記被検体が専ら新鮮
   な空気を吸えるようにしていることを特徴とする肺機能
   を分析する方法。
2. （２）（ａ）加熱可能な構造の細目状の金属製ネットを
   略中央部に有し一方の端部を介し人体等被検体が呼吸し
   得るようにした測定管と、 （ｂ）圧力差測定器と、 （ｃ）前記細目状のネットの両側に設けられ前記圧力差
   測定装置に接続され複数の穴を介して前記測定管の内部
   空間に連絡しているリングチャンネルと、 （ｄ）前記細目状のネットの被検体側に設けられたパル
   ス化された空気用の供給ダクトと、 （ｅ）前記被検体から離隔された前記細目状のネットの
   一方側に開放するパルス化された空気用の供給接続部と
   からなり、前記供給ダクトと供給接続部とを経由したパ
   ルス化された空気流の一部が前記測定管の下流端を介し
   て現われるように前記パルス化された空気の量が選択さ
   れていることを特徴とする肺機能を分析する装置。