JP2013512029A - 呼気温度測定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

ＥＢＴモニタ２０は、同期して動く２ドアシャッタ２２を有している。２ドアシャッタ２２は可動シャッタドア２４，２６を有しており、可動シャッタドア２４，２６には、タイマ又は調整可能な時計２８が組み合わされている。可動シャッタドア２４，２６にタイマ又は調整可能な時計２８が組み合わせるのは、温度モニタリングに当たって、呼気ガス流のうちの予め定められた部分のみを選択するためである。したがって、可動シャッタドア２４，２６は、第１位置及び第２位置の何れかの位置にある。第１位置では、２ドアシャッタ２２は、シャッタ温度測定なしに、呼気ガスを大気３０に向けて通過させる。第２位置では、２ドアシャッタ２２は、呼気の一部をチャンバ３２に向けて通過させ、温度センサ/読取装置３６を有する熱コア３４による温度測定に供する。

Description

本発明は、医療に適用される呼気温度測方法及び装置に関する。更に、具体的には、本発明は、さまざまな医学的検査に有用な装置に関するもので、抗炎症治療効果についての診断及び監視の目的の観点から、呼気温度評価の有効な疾患やアレルギーである炎症性肺疾患及び気管支疾患の診断、予防及び治療を含んでいる。

社会的に最も重要な非伝染性疾患及び喘息の一つは、アレルギー性気道炎症に起因していることが知られている。この結論は、侵襲性検査方法によって集積された証拠に基づいている。ここにいう侵襲性検査方法とは、気管支肺胞洗浄及び生体検査を伴う気管支鏡検査である。研究によれば、気道炎症の程度と、喘息の重症度との間には、ある定量的関係があることが分かってきた。また、抗炎症性治療薬の投与と、臨床的効果との間にも、ある定量的関係があることが分かってきた。気管支鏡検査は、患者にとって不快な経験であり、また、検査中及びその後において、ある危険を伴うものでもある。従って、気管支鏡検査は、個々の患者の治療に合わせて、気道炎症過程の評価のために定期的に適用できるものではない。

そこで、一つの選択肢として、非侵襲性検査方法が導入された。この非侵襲性検査方法は、例えば、喀痰検査を用い、呼気中の酸化窒素を測定し、呼気凝集物中の炎症性メディエータを評価するものである。

これらの検査方法は、精密性に欠け、その結果から、信頼性の高い診断を下すことができないし、また、治療方決定の基礎とすることもできない。同時に、そのような非侵襲性方法は、検査に長時間を要し、しかも、医療費用も高くなる。例えば、喘息の場合に、レベルが高くなる呼気中の酸化窒素の測定は、複雑で、費用も高く、適しているのは専門病院のみである。

炎症は、普遍的な病態生理学的過程であり、温度上昇は、５つの特徴のうちの一つである。気道炎症にかかっている患者においては、気道炎症を起こしている粘膜が、非炎症性粘膜に隣接する空気より高い温度レベルまで、隣接の空気を暖めるようにふるまう。この隣接空気の温度上昇の程度は、炎症領域の広さ及び炎症の程度に依存する。

呼気温度測定装置は、非特許文献１、２及び特許文献１，２に記載されている。特許文献１は、ＥＢＴ（呼気温度）モニタに関するもので、このモニタは、呼気温度を、胸(腔)内における炎症の代用マーカとして、測定するものである。

特許文献２は、温度センサからの読み取り値を用いて機器の操作を開始する空気モニタについて記載してある。空気モニタは、単一呼気サンプリングのためのものである。

Piacentini GL, Bodini A, Zerman L, et al. 'Relationship between exhaled air temperature and exhaled nitric oxide in childhood asthma', Eur Respir J 2002; 20: 108-111 Paredi P, Kharitonov SA, Barnes PJ. 'Faster rise of exhaled breath temperature in asthma: a novel marker of airway inflammation', Am J Respir Crit Care Med 2001; 165: 181-184.

国際特許出願公開第２００７/０１２９３０号 米国特許明細書第３６１３６６５号

本発明の目的は、気道の特定領域からの呼気の温度を測定するための方法及び装置であって、高い測定精度を達成することができ、しかも、患者及び検査員が使用するのに簡単で、かつ、好都合な方法及び装置を提供することである。

本発明の他の目的は、診療行為において定期的に適用した場合、可動部が最少で、かつ、実施化上、最少限の構成部分を含むだけで、対費用効果の高い装置を提供することである。

上述した課題を解決するため、本発明は、自由な随意呼吸期間の間に、呼気温度を測定するためのＥＢＴモニタを提供しようとするものであって、このＥＢＴモニタは、吸気口と、ハウジングと、圧力センサと、バルブと、時間規制部とを含んでいる。

前記吸気口は、呼気ガス流を受けるものであり、
前記ハウジングは、チャンバを画定し、前記ハウジング内に前記呼気温度測定に適した温度センサが配置されており、
前記圧力センサは、呼気動作の開始を検出し、
前記バルブは、前記吸気口と前記ハウジングとの間に介在し、前記チャンバ内に、前記呼気流の一部を選択的に通し、
前記時間規制部は、呼気シーケンスが始まった後、予め定められたインターバルで、前記チャンバに向けて前記呼気を通過させる。

このようにして、温度測定は、一呼吸に含まれる総呼気流の一部のみが、温度測定の対象となり、バルブ動作のタイミングを適切に選択することによって、気道の所与の部分から生じる呼気の温度を、測定することができ、それによって、気道のどの部分が炎症を起こしているのか、即ち、温度上昇しているのかを検出することができる。

変形例として、モニタは、追加的に、または、選択的に、体積規制手段を含んでいてもよい。この体積規制手段は、バルブ手段を動作させ、呼気総量のうちの予め定められた部位を通過させてもよい。また、体積規制手段は、予め定められた量が吸気口に供給された後、呼気をチャンバに導くように動作させることもできる。

他の好ましい形態として、次の特徴を含んでいてもよい。
温度センサは、高い熱容量を有する蓄熱装置を含んでいるか、または、前記蓄熱装置に取り付けられている。
蓄熱装置は、金属ブロックを含んでいる。
温度センサは、サーミスタである。
前記モニタは、更に、前記温度センサからの電気信号を処理するための電子処理装置と、前記電子処理装置からの信号を表示する表示装置とを含む。
前記ハウジングは、前記チャンバを熱絶縁する。
前記ハウジングは、デュワーフラスコ（Dewar flask）を含んでいる。

特許文献２の装置と異なって、本願発明は、圧力を利用して動作を開始する。特許文献２では、分析パラメータとして温度測定を含んでいるからである。他の相違点は、本発明では、熱的平衡に到達するのに、複数回の連続する呼吸を分析することである。本発明の更にもう一つの特徴点は、当該システムの動作中に、選択的に、気道の様々な部分及び領域からの空気をサンプリングすることができることである。これに対し、特許文献２の場合は、専ら、肺胞部に限定される。

本発明は、自由な随意的呼吸運動の期間中に、呼気温度を測定するＥＢＴモニタを操作するための方法を提供する。この方法は、
呼気動作開始を検出する圧力検知手段を含み、
吸気口において呼気流を受け、
前記吸気口と、呼気ガスの温度を測定する温度センサを内部に備えチャンバを画定するハウジングとの間に介在するバルブによって、呼気シーケンスを開始した後、予め定められた時間間隔で呼気ガスをチャンバへ導くべく、時間調節手段を操作し、
それによって、前記呼気ガス流のうちの一部を選択的に通過させ、前記チャンバに入れる。

望ましくは、上記方法は、呼気の総時間間隔のうちのある部分について、呼気ガスをチャンバに通すため、バルブ手段を操作するステップを含み、呼気シーケンスの開始後、予め定められた時間間隔で、チャンバに呼気ガス通過を開始するステップを含むこともできる。

追加的又は選択的に、前記モニタは、１呼気中の呼吸総量のうちの予め定められた部位を通過させるバルブ手段の操作を含んでいてもよいし、また、予め定められた量が吸気口に入った後、チャンバに対する呼気ガス通過を開始してもよい。

本発明は、自由な随意的呼吸の期間中に、呼気温度を確定するＥＢＴモニタを操作するための方法を提供する。この方法は、
i) 患者に、本発明に係るＥＢＴモニタを与え、患者が前記モニタの吸気口に呼気を吹き込み、
ii) 前記吸気口とハウジングとの間に介在するバルブ手段を操作し、それによって、チャンバ内にガス流のうちの一部を選択的に通すべく、呼気ガス温度を測定するように適合され、ハウジング内に配置された温度センサを有するチャンバを構成し、
iii) 前記温度読み取り値を記録する、
ステップを含む。

本発明において、熱伝導率とは、Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1（ワット・パー・メートル・ケルビン）単位で定量化されるような熱伝導率である。高い熱伝導率を有する材料とは、ポリスチレンよりも高い熱伝導率を有する材料であり、例えば、アルミニウム及び銅等の金属である。好ましい例は、アルミニウムである。チューブを形成する材料の熱伝導率（Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1）は、２３℃で、好ましくは、少なくとも１であり、より好ましくは１０であり、更に好ましくは少なくとも４０であり、最も好ましくは少なくとも４００２００である。

本発明に係る装置は、温度センサとして、サーミスタ又は熱電対を含むことができる。そのうちの好ましいのは、サーミスタである。温度センサは、当該装置の内部において、電子処理ユニットおよび呼吸ガス温度のユーザに対して指示を与えるための表示装置に電気的に接続されていてもよい。電子処理ユニットは、好ましくは、熱平衡に達した時点を示す手段を含むことができる。熱平衡に達した時点では、正確な温度読み取りが得られる。

本発明では、ハウジングは、チャンバを、外部大気から熱的に絶縁する。１つの実施例として、ハウジングは、デュワーフラスコ（Dewar flask）を含んでいてもよい。別の実施例では、ハウジングは、低熱伝導率のプラスチック材料で形成される。好ましくは、ハウジングの熱伝導率（Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1）は、２３℃で、０．５よりも大きくならないように、より好ましくは０．１よりも大きくならないように、更に好ましくは０．０５よりも大きくならないように、最も好ましくは０．０２５よりも大きくならないようにする。熱的な絶縁性を有するハウジングは、装置が使用中に熱平衡温度に達し、より信頼性の高い呼吸温度測定を達成する助けとなる。

本発明において、自由な随意的呼吸運動とは、例えば人工呼吸器のように、外部からの援助のない呼吸を意味する。

全呼気サイクルの温度を測定する場合、使用中に平衡状態に到達するために装置に要求される時間は、好ましくは１０分を超えないこと、更に好ましくは５分を超えないこと、そして、２分以下にならないことである。

医師、熟練患者又は他の熟練ユーザにとって、気道の特定部位に起因する呼気温度の僅かな変化を感知することができる能力は、炎症性呼吸器疾患の初期コントロールの手段として、潜在的に有用性があることが分かっている。炎症性呼吸器疾患は、始めは、小さいが、重要な呼気温度の変化が観察される。この呼気温度の変化は、患者が炎症性呼吸器疾患の急性の症状を経験する前に生じる。

更に、本発明は、患者を、異なる医薬品（例えば、異なるアクティブ医薬品又は当該医薬品の異なる濃度）で治療することを可能ならしめる。医薬品の種類は、要求される治療の重要性に依存して定められ、治療の重要性は、測定呼気温度と、予め定められた標準温度との間の違いの大きさによって決定される。

＜本発明の適用例＞
本発明は、ＥＢＴモニタに係り、当該ＥＢＴモニタは、気道の特定部分の温度を測定することができる。本発明に係るＥＢＴモニタは、肺からの全気道のうち、例えば、肺の中央部、周辺部等の何れかを、選択的に測定することができる。

本発明は、ＥＢＴモニタに組み込むことができる。この場合のＥＢＴモニタは、肺気道組織総体の温度読取をするもので、スタンダードプロトコル（standard protocols）（ＥＢＴｓｔ）によって測定されたＥＢＴ値を、本発明のフラクショナルプロトコル（fractional protocol）（ＥＢＴｆｒ）によって測定されたＥＢＴ値と比較することができる。選択的には、肺気道組織総体の異なる領域について、スタンダードプロトコル（ＥＢＴｓｔ）によって測定されたＥＢＴ値を、本発明のフラクショナルプロトコルによって測定されたＥＢＴ値と比較することができる。

本発明によれば、例えば、従来のＥＢＴモニタではなし得なかった部分的測定及び分析等を、手早く、迅速に、かつ、容易に、肺気道組織の種々の部位の温度を測定することができる。

更に、患者個々の測定期間中、ＥＢＴモニタを操作する者は、測定・分析に当たり、モニタを、気道の特定領域にピンポイント的に容易に合わせることができる。

本発明の理解の容易化のために、本発明についての様々な実施例を参照しながら、以下に説明する。図面及び明細書の説明は、単なる例示に過ぎない。
本発明に係るＥＢＴモニタの第１実施例における断面図である。 本発明に係るＥＢＴモニタの第２実施例における概略図であって、２つの動作モードにある。 本発明に係るＥＢＴモニタの第２実施例における概略図であって、２つの動作モードにある。 図２及び図３に示したモニタの呼吸シーケンス及びシャッタ動作を示す図である。 本発明に関連する特定領域を示す肺気道組織を示す図である。 本発明を実施するＥＢＴモニタの第３実施例である。 図６のＥＢＴ監視システムの患者応答の印刷出力である。 図６のＥＢＴ監視システムの患者応答の印刷出力である。

自由で随意的な周期性呼吸の期間中に呼気温度を測定するに当たり、従来のＥＢＴモニタで用いられる標準プロトコル（手順）は、次のとおりである。被験者が鼻を通して室内空気を吸い込む。室内空気は、好ましくは、１８℃〜２２℃の範囲の温度とする。次に、ＥＢＴモニタの空気吸入口に吐き出す。温度センサの抵抗を測定することにより、熱チャンバ内の温度を評価する。熱チャンバ内の温度は、被験者の呼気繰り返し効果により、上昇する。上記測定は、この閉じられたシステム内において、呼気温度と熱チャンバ内の金属コア（またはブロック）の温度との間に、熱平衡が確立するまで、継続して行われる。

本発明に係る方法は、図１に図示された本発明に係るＥＢＴモニタを用いることによって実行することができる。ＥＢＴモニタは、熱絶縁ボトル状容器又はハウジングに、口栓、蓄熱金属コア及びバルブを組み込んだものである。マウスピース（口栓）は、断熱ボトル状容器の開口部に備えられており、蓄熱金属コアには温度センサが取り付けられており、バルブは、気道組織の部分を、選択的に測定することができるようにする。

当該ＥＢＴモニタの一つの実施例では、前記容器は、断熱チャンバからなるハウジングを意味する。断熱チャンバは、デュワーフラスコ（Dewar flask）として構成されたものであり、真空フラスコとも称される。マウスピースについては、挿入チューブの内部に位置決めされており、挿入チューブは、使用時に前記チャンバの上部となる部位に配置されている。前記挿入チューブは、出口付素子によって、デュワー容器（Dewar vessel）の口部に固定されている。前記チューブの内部の先端部から底部まで、金属コアの上に搭載された状態で、バルブ及び温度センサが配置されている。前記温度センサは、チャンバの外部にある読み取り装置に接続されている。出口部は、適切な抵抗によって呼吸数を最適調整できるように、その数を変えてもよい。

本発明に係るＥＢＴモニタは、簡素で、丈夫な構造を特徴とする。患者は、気道組織のある部位からの呼気の温度を、簡単で、かつ、安易な方法で測定することができる。断熱デュワー容器（Dewar vessel）により、入ってくる呼気により、次の呼気までの時間フレーム内で、熱エネルギーを、高熱容量金属コア及び付設された熱センサに伝えることが可能になる。気道組織全体の温度を測定した場合、引き続く呼気を集計することにより、周囲の条件及び肺の内部集積温度からほぼ独立して、熱的バランスを図ることができる。呼吸リズムの中断（被験者側の溜飲又は休止）は、最終結果に大きな影響は及ぼさない。ＥＢＴモニタは、気道炎症疾患を患っている患者の個々の評価基準として適用し、当該患者の疾患を監視し、処置スキームをタイムリに修正し、症状悪化を回避することができる。

本発明に係るＥＢＴモニタは、処理装置を含んでおり、処理装置は、測定進行状態を自動的に監視し、熱平衡に達したときに、例えば音等による指示を出し、または装置の外面もしくは本体に設けられたディスプレイ上に温度を表示する。

本発明に係るＥＢＴモニタは、炎症性気道疾患を有する患者の全気道組織の呼気温度について、ユーザに初期情報を与えるために、実際に使用される。その場合に、気道の特定部位についてのＥＢＴ値も、処置経過における参考として使用される。本発明に係るＥＢＴモニタは、患者又は医療従事者によって操作されてもよい。また、患者の測定値を記録する記録装置を含んでいてもよい。患者の測定値記録は、例えば、毎日というように、定期的に取られ、医師又は患者が必要な行動がとれるように支援すべく、データベースに格納される。

全気道組織において呼気温度を測定するための方法の一例は、少なくとも、５つの連続する評価方法を含んでいる。患者は、マウスピースを通して、熱チャンバ内に息を吐き出す。呼気温度は、温度センサの電気抵抗を読み取ることによって決定され、ディスプレイ上に表示される。その測定値は、熱チャンバ内の温度が患者の呼気温度と等しくなるまで、変化し続ける。そして、安定値に到達したとき、対応する温度が被験者の呼気温度としてマークされる。

本発明に係る方法は、この目的に従って構成されたＥＢＴモニタを用いることによって可能になる。

図１は、気道組織の一部分のみからの呼気を監視するＥＢＴモニタの一例を、概略的に示している。このＥＢＴモニタは、熱チャンバ、即ち、ハウジングを有している。この熱チャンバは、デュワー容器（Dewar vessel）１として作製されたもので、送りこみ管２を有しており、送りこみ管２は、デュワー容器１の上側部分に、出口孔４を有する締め付け固定素子３によって固定されている。熱チャンバは、細長い円筒状であって、底部が、半球状となるように、緩やかに曲げられている。この形状は、呼気の円滑な流れを確保し、乱気流の発生を回避することになる。出口孔の数は、呼吸数を優先させて最適空気力学的抵抗を実現すべく、変化させてもよい。

空気導入管２の内部の上端から底部の間には、二位置シャッタ５、金属コア７に搭載された温度センサ６が、配置されている。前記センサは、チャンバ１の外部に設けられた読み取り装置８に接続されている。温度センサは、０℃〜３６℃の範囲内にある２点で較正される。熱チャンバの温度は、温度センサの電気抵抗（Ｏｈｍｓ）を測定することによって、評価される。温度センサは、サーミスタである。

本発明の動作において、２つのサンプルの吸気/呼気サイクルが実行される。それは、タイミングの分析・計算、及び/又は、気道組織のうちの適切な部位を選択するための体積操作に当たり、全呼気サイクルについての動的シーケンス（dynamic sequence）及びタイミングを、ＥＢＴモニタに与えためである。

約５分ほど停止した後、ＥＢＴモニタの温度を低下できるようにするため、患者は、マウスピースに再び息を吹き込む。マウスピースは、動作を開始するための圧力センサを有しており、バルブ５を適切に動作させることによって、ＥＢＴモニタは、呼気流の一部を迂回させ、それによって、呼気の一部がチャンバ内に入り、残りは、直接に外気に向けて通過してゆく。

前記バルブ５は、第１ポジションと、第２ポジションとを有している。第１ポジションでは、呼気が、マウスピースから熱チャンバの内部に入るのを許容する（全気道読み取りが実行される一方、選択的気道読み取りがなされている場合）。第２ポジションでは、呼気を大気に向けて放出する（即時温度測定が要求されない場合）。

気道組織の全体の温度を測定するため、ＥＢＴモニタを動作させる場合、研究者は、一分間隔で抵抗値を記録した。そして最終記録値が先行記録値と同じになったとき、測定動作を停止した。熱平衡に到達する時間は、５〜１２分の範囲内にあった。

ＥＢＴモニタにおいて、蓄熱装置は、呼気によって暖められる。呼気のそれぞれは、熱的平衡の到達するまで、内部温度を上昇させる。蓄熱装置は比較的値大きな容量を有しているので、最小で、かつ、僅かな温度変化（人工的である）は、最終測定結果に重要な影響は与えない。

測定は、室温（１８℃〜２２℃）行われることが好ましい。この測定によれば、再現性がよく、しかも、信頼性のある測定結果をえることができる。ＥＢＴモニタは、送りこみ管にマウスピースを装着することによって測定準備が完了する。被検者は、ＥＢＴモニタを、片手又は両手で持ち、負担を感じない安楽な状態で、鼻から息を吸い込み、マウスピースを通して息を吐き出す。被検者は、過呼吸についての注意を受け、また、のみ込むための小休止ができること等、口頭でコメントがなされる。研究者は、同じ読み取り値が現れるまで、分刻みで報告書にオームメータの読み取り値を記録する。

その後、読み取り値は、対応する温度に変換される。この際の温度変換は、当該装置による初期測定がなされたときに算定された方程式に従う。測定が完了したら、ＥＢＴモニタは、解体され、冷水で洗浄され、乾燥され、更に次の測定に備えて組み立てられる。

本発明に係るＥＢＴモニタは、好ましくは使い捨てマウスピースを備える。マウスピースは、患者の口に挿入され、または、患者の口を覆うように用いられる。使い捨てマウスピースは、好ましくは、衛生的な裏付けをもつ。本発明は、入力気道を暖めることによって、入力気道の一部であるマウスピースをも、また、温めることができる。この暖め方は、本発明に係るモニタからの逆流空気を転送することによって達成されるので、追加の管路又は別の加熱素子を備えることなく、マウスピース入口を暖める簡易な方法を実現する。上述したように、逆流空気により入口気道を暖めるので、特に、温度センサの近くに、熱容量の大きな装置部分が組み合わされている場合、呼気温度測定の信頼性が更に向上する。

図２及び図３に、第２実施形態に係るＥＢＴモニタ２０が示されている。このＥＢＴモニタ２０は、同期して動く２ドアシャッタ２２を有している。２ドアシャッタ２２は可動シャッタドア２４，２６を有しており、可動シャッタドア２４，２６には、タイマ又は調整可能な時計２８が組み合わされている（変形例として、呼気動作開始の時点からの時間遅れによって達成さてもよい）。可動シャッタドア２４，２６にタイマ又は調整可能な時計２８が組み合わせるのは、温度モニタリングに当たって、呼気ガス流のうちの予め定められた部分のみを選択するためである。したがって、可動シャッタドア２４，２６は、第１位置及び第２位置の何れかの位置にある。第１位置は、図２に図示されており、２ドアシャッタ２２は、シャッタ温度測定なしに、呼気ガスを大気３０に向けて通過させる。第２位置は、図３に図示されており、２ドアシャッタ２２は、呼気の一部をチャンバ３２に向けて通過させ、温度センサ/読取装置３６を有する熱コア３４による温度測定に供する。

呼気測定作業又はサイクルの開始は、圧力センサ３８によって検出される。圧力センサ３８は、患者マウスピースの直後にあって、バルブシステムの開口部入口に配置されている。この圧力センサ３８は、５０〜１５０ｃｍＨ_２Ｏの範囲の圧力を検出することができる。この圧力範囲は、男性、女性、成人及び子供の全てをカバーしている。当然のことであるが、全呼気温度を測定する場合は、全測定期間において、可動シャッタドア２４，２６は、第２位置に維持される。

図４は、対応する時間シーケンス、吸気/呼気サイクルにおける振る舞い、温度測定用シャッタ２２の動作を概略的に示している。測定温度は、３５歳、身長１．７５ｍで、肺活量４５００ｍｌ(metres)の典型的な男性患者の中央気道領域における測定値である。この測定値は、ＥＢＴモニタ２０を使用した場合は、１０回/分の吸気/呼気サイクルにおける測定値である。そのような温度測定は、図５の円領域Ａによって示されている気道組織の中央部における炎症を見つけ出すために行われるもので、そのような炎症は、典型的には喫煙者に見られる。小さな気道症（通常は患者の処置が難しい）を伴う喘息に典型的に現れる炎症を見つけ出すには、図５のループ領域Ｂで図示された気道抹消領域から到来するガス温度測定のために、呼気期間の終端に向けて、シャッタ２２を操作することになる。

本発明に係るＥＢＴモニタは、環境及び個人の別に関わりなく、全気道領域において、適切に温度測定を行うために、予め定められた設定条件を組込み、及び/又は、シャッタ２２及びシャッタドア２４，２６の位置決めのための調整制御を組み込んであってもよい。監視に当たり、ＥＢＴモニタ２０の吸入口の下流に、呼気ガス流に関わる次のパラメータの何れか一種以上を監視するためのセンサを備えることができる。即ち、流量、流速、体積、成分、及び、湿気等のパラメータである。これらのパラメータの何れか又は全ての値を、動的に監視することによって、温度測定及び分析に供される気道部分に対応するための呼気サイクルの適切な部位内における、シャッタドア２４，２６の正確、かつ、高精度の位置決めが、最適化される。

図６は、本発明に係るＥＢＴモニタ１００の概略図であり、膨張型３方バルーン・バルブ１０２を含んでいる。このバルブ１０２は、マウスピース１０４を備えており、患者は、このマウスピース１０４に対して息を吹き込む。バルブ１０２は出口１０６と出口１０８を有しており、出口１０６を通して呼気を大気に放出し、出口１０８を通して、温度測定ユニット１１０に呼気を導入する。

ＥＢＴモニタ１００は、処理ユニット１１２を有している。この処理ユニット１１２は、測定温度及びバルブシステムの動作状況をスクリーン上に映すソフトウエアを積んでいる。データ取得ユニットＤＡＱ１１４は、圧力センサ３８から供給される入力信号を受信する。圧力センサ３８は、組み込み式圧力センサ１１６に配置されており、組み込み式圧力センサ１１６は、患者が呼気作用を始めたマウスピース１０４の直後に位置している。

これにより、次のバルブシステム動作が開始される。
１）ＤＡＱは、空気式バルーン制御装置１１８の可変タイマに信号を送り、予め設定された一連の事象を開始する。前記事象によって、呼気を、ＥＢＴ測定装置１１０の熱チャンバへ入れ、または、熱チャンバから放出する。

２）ＥＢＴ測定装置１１０に呼気を供給する時間間隔は、呼吸サイクル全期間のうちの一部に対応するように調整され、患者毎の流量―容量曲線及び時間体積曲線に基づいて決定される。図７及び図８は、スパイロメトリ（肺気量測定）のプリント出力を示している。ＥＢＴ測定装置に、予め定められた量の空気を導入し得る時間を横軸に示してある（図の陰影領域―中央領域及び末端領域）。

３）ＥＢＴ測定装置への空気流導入が、バルブシステムによって遮断されると、当該測定サイクルは終了する。そして、ＤＡＱユニット１１４が、待機モードに切り替わり、前記圧力センサからの次の信号によって、再起動することになる。

４）ＥＢＴ測定装置１１０の温度が、呼吸サイクルのうちの同一区分から得られた累積空気入力のもとで、安定した値に到達したとき、測定が終了する。

当該測定方法には、複数回の連続する呼吸が必要になるので、患者は、メトロノームのビートに合わせて規則正しく呼吸し、吸気/呼気操作を個々の肺活量に合わせるように、練習させられる。

測定された呼気温度は、究極的な精密さを要求するので、電子・機械的影響の何れも、偏りを招くことになる。そこで、本発明では、空気式バルーンシステムを組み合わせ、バルブを操作し、バルブバルーンの体積及びその内部におけるガス変化を無視する。

図７及び図８は、本発明に係るＥＢＴモニタ・システムに対する患者反応のプリントアウト（印刷出力）である。このプリントアウトは、バルブシステムの動作について、時間フレームを画定/計算するための基礎として有用であり、個々の被検者の特徴、及び、図６のＥＢＴモニタシステムによって評価されるべき気道部位に適合する。

図７は、体積対時間グラフであり、体積選択（青色）は、気道の異なる部位を表しており、時間計算（赤色）はバルブ動作のためのものである。斜線領域Ｃは、中央気道を「リンス」する空気の流を表す時間であり、斜線領域Ｄは、末端気道及び中央気道から導かれた空気の流れを表す時間である。

図７の体積対時間グラフで体積が選択され、その選択された体積から、時間的位置が計算され、その時間的位置が、バルブシステムのタイマに指示するために自動的に用いられる。

図８は、流量―体積ループを図示しており、これは、タイマ時間を自動的に選択し、及び調整するために用いられる。

上記グラフにおける関係及び分析は、患者毎に、炎症による影響を最も受けている気道部位を患者毎に調査する手順を自動的に行うために用いられる。上記グラフにおける関係及び分析は、また、測定動作において熱平衡を達成するに当たり、連続する５サイクルよりも前、例えば、最初の１サイクル又はそれ以上のサイクルにおいて、時間的インターバルの設定/選択/調整を自動的に行うのに用いられる。

変形例では、ＥＢＴ測定ユニット１１０のマイクロプロセッサが繰り返し確認し、平坦になると、マイクロプロセッサは測定終了の信号を送る。

図７は、体積対時間グラフであり、体積選択（Ｖｐ、Ｖｃ）は、気道の異なる部位を表しており、時間計算はバルブ動作のためのものである。斜線領域Ｃは、中央気道を「リンス」する空気の流を表す時間であり、斜線領域Ｄは、末端気道及び中央気道から導かれた空気の流れを表す時間である。

Claims (13)

1. 随意呼吸における呼気ガス温度を測定するためのＥＢＴモニタであって、吸気口と、ハウジングと、温度センサと、圧力検出手段と、バルブ手段と、時間調節手段とを含んでおり、
   前記吸気口は、呼気ガス流を受けるものであり、
   前記ハウジングは、チャンバを画定するものであり、
   前記温度センサは、前記ハウジング内に配置され、前記呼気ガスの温度を測定するものであり、
   前記圧力検出手段は、呼気動作の開始を検出するものであり、
   前記バルブ手段は、前記吸気口と前記ハウジングとの間に介在し、前記チャンバに入る前記呼気ガス流のうちの一部を選択的に通過させるものであり、
   前記時間調節手段は、呼気シーケンスが開始された後、予め定められた時間間隔で、前記チャンバへの前記呼気ガス流入を開始する、
   ＥＢＴモニタ。
2. 請求項１に記載されたＥＢＴモニタであって、前記時間調節手段は、時間調節可能な時計を含んでいる、ＥＢＴモニタ。
3. 請求項１又は２に記載されたＥＢＴモニタであって、体積調節手段を含み、前記体積調節手段は、前記バルブ手段を操作して、呼気に含まれる呼吸ガスの総体積のうちの予め定められた部位を通過させる、ＥＢＴモニタ。
4. 請求項１乃至３の何れかに記載されたＥＢＴモニタであって、前記体積調節手段は、前記吸入口に予め定められた体積のガスが入った後、前記チャンバへの呼気ガスの通過を開始するように動作しえる、ＥＢＴモニタ。
5. 請求項１乃至４の何れかに記載されたＥＢＴモニタであって、前記温度センサは、高い熱容量の蓄熱器を含み、または前記蓄熱器に取り付けられている、ＥＢＴモニタ。
6. 請求項５に記載されたＥＢＴモニタであって、前記蓄熱器は、金属ブロックを含む、ＥＢＴモニタ。
7. 請求項１乃至６の何れかに記載されたＥＢＴモニタであって、前記温度センサは、サーミスタである、ＥＢＴモニタ。
8. 請求項１乃至７の何れかに記載されたＥＢＴモニタであって、更に、電子プロセッサとディスプレイとを含み、
   前記電子プロセッサは、前記温度センサから供給される電子信号を処理し、
   前記ディスプレイは、前記電子プロセッサから供給される信号を表示する、
   ＥＢＴモニタ。
9. 請求項１乃至８の何れかに記載されたＥＢＴモニタであって、前記ハウジングは、前記チャンバを熱絶縁する、ＥＢＴモニタ。
10. 請求項９に記載されたＥＢＴモニタであって、前記ハウジングは、デュワーフラスコを含む、ＥＢＴモニタ。
11. 随意呼吸期間に呼気ガス温度を測定するＥＢＴモニタの操作方法であって、
    呼気動作の開始を検知する圧力検出手段を含み、
    吸気口において、呼気ガス流を受け、
    前記吸気口と、呼気ガスの温度を測定する温度センサを内部に備えチャンバを画定するハウジングとの間に介在するバルブによって、呼気シーケンスを開始した後、予め定められた時間間隔で呼気ガスをチャンバへ導くべく、時間調節手段を操作し、
    それによって、前記呼気ガス流のうちの一部を選択的に通過させ、前記チャンバに入れる、
    方法。
12. 請求項１１に記載された方法であって、バルブ手段を操作して、一呼気中の呼吸ガスの総量のうちから、予め定められた部位のガスを通過させる、方法。
13. 請求項１２に記載された方法であって、予め定められた量が吸気口に入った後、チャンバへの呼気ガスの導入を開始する、方法。

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