JP2022134418A - 鼻呼吸測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】日常的に、長時間違和感なく使用できる鼻呼吸測定装置を提供する。【解決手段】鼻呼吸測定装置１は、患者１００の鼻呼吸に関する情報を測定する測定部２と、測定部２に電力を供給する電源部３と、測定部２及び電源部３を支持し、患者１００の鼻１１０に装着される装着部５と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、鼻呼吸測定装置に関するものである。

従来から、下記特許文献１に記載の睡眠状態判定システムが知られている。この睡眠状態判定システムは、患者の左右の鼻孔に差し込まれる呼吸測定器と、呼吸測定器で測定されたデータを解析して睡眠状態を判定するデータ処理装置と、を備えている（特許文献１の図２参照）。

特開２００７－２６０１２７号公報

上記睡眠状態判定システムにおいては、呼吸測定器とデータ処理装置とがケーブルで接続されている。しかしながら、患者の鼻に装着された呼吸測定器から延びるケーブルが、患者の頬などに当たると、患者に不快感を与える虞がある。また、上記睡眠状態判定システムは、睡眠時ではなく、例えば、日中の患者の自然な鼻呼吸を長時間に亘ってモニタリングするには、デバイスが大掛かりであり、適していない。Nasal cycleに代表される、鼻の生理学的周期性を持つ現象に関連する調査のためには、日常的に、長時間違和感なく使用できるデバイスが必要である。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、日常的に、長時間違和感なく使用できる鼻呼吸測定装置の提供を目的とする。

本発明の一態様に係る鼻呼吸測定装置は、患者の鼻呼吸に関する情報を測定する測定部と、前記測定部に電力を供給する電源部と、前記測定部及び前記電源部を支持し、前記患者の鼻に装着される装着部と、を備える。

本発明の一態様に係る鼻呼吸測定装置において、前記装着部が前記患者の鼻に装着された状態において当該鼻の外に露出する装置部分が、前記患者の鼻と上唇との間に収まる大きさである。

本発明の一態様に係る鼻呼吸測定装置において、前記装着部に支持され、外部装置と無線通信する通信部を備える。

本発明の一態様に係る鼻呼吸測定装置において、前記装着部には、前記患者の鼻の一部が挟み込まれる。

本発明の一態様に係る鼻呼吸測定装置において、前記装着部は、前記患者の鼻中隔を挟み込む一対の突起部を備える。

本発明の一態様に係る鼻呼吸測定装置において、前記患者の左側の鼻孔に流体連通する第１測定流路と、前記第１測定流路と独立し、前記患者の右側の鼻孔に流体連通する第２測定流路と、が形成され、前記測定部は、前記第１測定流路に配置された第１測定部と、前記第２測定流路に配置された第２測定部と、を備える。

本発明の一態様に係る鼻呼吸測定装置において、前記第１測定流路及び前記第２測定流路の開口は、装置の左右側面に背向して形成されている。

本発明の一態様に係る鼻呼吸測定装置において、前記測定部は、圧力センサを備える。

上記本発明の一態様によれば、日常的に、長時間違和感なく使用できる鼻呼吸測定装置を提供できる。

一実施形態に係る鼻呼吸測定装置が患者の鼻に装着されている様子を示す正面図である。 一実施形態に係る鼻呼吸測定装置の背面側斜視図である。 一実施形態に係る鼻呼吸測定装置の断面構成図である。 一実施形態に係る装着部の平面図である。 一実施形態に係る装着部の底面図である。 一実施形態に係る鼻呼吸測定装置の測定結果の一例を示すグラフである。 一実施形態に係る鼻呼吸測定装置の測定結果の一例であって（ａ）圧力センサと（ｂ）温度センサの測定結果の一例を示すグラフである。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、一実施形態に係る鼻呼吸測定装置１が患者１００の鼻１１０に装着されている様子を示す正面図である。
図１に示すように、鼻呼吸測定装置１は、測定部２と、電源部３と、通信部４と、装着部５と、を備えている。

なお、図１中、符号１００は患者、符号１１０は患者の鼻、符号１２０は患者の口を示している。鼻１１０は、左右の鼻孔１１１、左右の鼻孔１１１を隔てる鼻中隔１１２、鼻１１０の先端である鼻尖１１３、及び鼻１１０の左右に膨らむ鼻翼１１４を備えている。口１２０は、上唇１２１、下唇１２２を備えている。

測定部２は、患者１００の鼻呼吸に関する情報を測定する。本実施形態の測定部２は、圧力センサである。圧力センサは、患者１００の鼻呼吸に伴うデバイス周囲の気流の流れによる圧力変化を測定する。この圧力センサは、絶対圧センサが好ましい。なお、測定部２は、温度センサであってもよい。温度センサは、患者１００の鼻呼吸に伴うデバイス周囲の気流の流れによるデバイスの温度変化を測定する。また、測定部２は、その他のセンサ、例えば、湿度センサ、加速度センサ、ジャイロセンサ、脈波センサ、あるいは流量センサであっても構わない。また、測定部２は、複数種のセンサを併用していても構わない。

電源部３は、測定部２や通信部４に電力を供給する。本実施形態の電源部３は、空気電池である。空気電池は、正極活物質として空気中の酸素、負極活物質として金属を用いる電池であり、正極側の活物質が酸素なので、電池容器内に正極活物質を充填する必要が無く、小型且つ長時間の使用に適している。なお、電源部３は、電池容器内に正極活物質を充填した通常の一次電池や、充電可能な二次電池であっても構わない。

通信部４は、図示しない外部装置と無線通信する無線通信モジュールである。外部装置は、例えば、測定部２の測定結果を受信し、患者１００の鼻呼吸の状態（流量など）を演算するデータ処理装置である。鼻呼吸測定装置１は、通信部４の代わりに、または、通信部４と共に、測定部２の測定結果を記憶する記憶部を備えてもよい。記憶部は、例えば、不揮発性メモリであり、デバイスを患者１００から取り外したときに、当該メモリに記憶された測定結果を取り出すようにしても構わない。

測定部２、電源部３、及び通信部４は、基板６に実装されている。装着部５は、基板６を介して測定部２、電源部３、及び通信部４を支持し、患者１００の鼻１１０に装着される。装着部５は、患者１００の鼻１１０の一部を挟み込む。本実施形態の装着部５は、患者１００の左右の鼻孔１１１に差し込まれ、鼻孔１１１内で鼻中隔１１２を挟み込む。なお、装着部５は、患者１００の鼻尖１１３を挟み込んでもよいし、患者１００の鼻翼１１４を挟み込む構成であっても構わない。

図１に示すように、鼻呼吸測定装置１は、装着部５が患者１００の鼻１１０に装着された状態において当該鼻１１０の外に露出する装置部分が、患者１００の鼻１１０と上唇１２１との間に収まる大きさとなっている。すなわち、当該露出部分は、患者１００の人中の長さ（例えば２０ｍｍ）以下の大きさとなっている。好ましくは、当該露出部分が、１０ｍｍ程度で、装置の全高（上下方向の寸法）が２０ｍｍ程度であるとよい。これにより、患者１００の鼻１１０に装着された鼻呼吸測定装置１が、患者１００の口１２０を塞いだり、食事や発声の邪魔になることを抑制できる。

以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の構成及び位置関係について説明する。なお、Ｘ軸方向は、左右方向である。Ｙ軸方向は、前後方向である。Ｚ軸方向は、上下方向である。また、Ｘ軸方向の＋側は、人体の左側とし、－側は右側とする。Ｙ軸方向の＋側は、人体の背面側とし、－側は正面側とする。Ｚ軸方向の＋側は、人体の上側とし、－側は下側とする。

図２は、一実施形態に係る鼻呼吸測定装置１の背面側斜視図である。図３は、一実施形態に係る鼻呼吸測定装置１の断面構成図である。図４は、一実施形態に係る装着部５の平面図である。図５は、一実施形態に係る装着部５の底面図である。
図２に示すように、装着部５は、一対の突起部１０と、一対の突起部１０の間を接続する接続部１１と、を備えている。装着部５は、略Ｕ字状に形成されている。

装着部５は、アクリル系樹脂やエポキシ系樹脂など、ある程度の剛性を有する材料から形成されている。なお、装着部５の全部もしくは一部（例えば鼻中隔１１２を挟む部分など）は、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ）やＰＥＥＫ樹脂、シリコーンゴムなどの生体適合性を有し、かつ弾性を有する材料から形成されていても構わない。

接続部１１は、Ｘ軸方向に延びている。図３に示すように、接続部１１の上面１１ａ及び下面１１ｃは、Ｘ－Ｙ平面に平行に形成されている。接続部１１の左右の側面１１ｂは、下側（－Ｚ側）に向かうに従って、接続部１１のＸ軸方向の寸法が小さくなるように傾斜している。

一対の突起部１０は、Ｘ軸方向に間隔をあけて配置され、接続部１１から上側（＋Ｚ側）に向かって延びている。一対の突起部１０は、上側に向かうに従って、Ｘ軸方向の寸法（図３参照）及びＹ軸方向の寸法（図２及び図４参照）が小さくなる先細り形状を有している。

図３に示す、一対の突起部１０がＸ軸方向で互いに対向する対向面１０ａは、患者１００の鼻中隔１１２に接触する。一方、接続部１１の上面１１ａは、患者１００の鼻孔１１１外の鼻中隔１１２の先端面に接触する。つまり、装着部５の患者１００の鼻１１０への装着時において、一対の突起部１０は、鼻孔１１１内に配置され、接続部１１は、鼻孔１１１外に配置される。

突起部１０の対向面１０ａは、第１平面１０ａ１と、第２平面１０ａ２とを含む。第１平面１０ａ１は、Ｙ－Ｚ平面に平行な平面であり、突起部１０の対向面１０ａにおける先端部に形成されている。第１平面１０ａ１は、鼻中隔１１２と接触する。なお、突起部１０の対向面１０ａにおける先端部は、鼻中隔１１２を形成する皮膚や粘膜と接触するため、丸みを帯びた曲面になっていても構わない。

第２平面１０ａ２は、第１平面１０ａ１に対し角度θ１で、Ｘ軸方向外側に向かって傾斜している。第２平面１０ａ２は、第１平面１０ａ１の下端から、接続部１１の上面１１ａまで延びている。第２平面１０ａ２は、鼻中隔１１２と接触してもよいし、鼻中隔１１２から離れ、第１平面１０ａ１における鼻中隔１１２に対する接触圧を高める構成であってもよい。

突起部１０の鼻中隔１１２と接触しない非接触部分の少なくとも一部は、流線型に形成されている。つまり、突起部１０の第１平面１０ａ１ないし第２平面１０ａ２以外は、全て流線型であってもよい。図３に示すように、一対の突起部１０のＸ軸方向で互いに背向する側面１０ｂは、第１曲面１０ｂ１と、第２曲面１０ｂ２と、を含む。

第１曲面１０ｂ１は、突起部１０の側面１０ｂにおける先端部から略中腹部にかけて形成されている。第１曲面１０ｂ１は、下側（－Ｚ側）に向かうに従って、Ｙ－Ｚ平面に対する角度θ２が漸次大きくなる形状を有する。これにより、患者１００の鼻孔１１１内の気流が、鼻中隔１１２の側面から突起部１０の側面１０ｂに滑らかに流れ、突起部１０の先端部において気流の剥離や淀み、渦などが発生し難くなる。

第２曲面１０ｂ２は、第１曲面１０ｂ１の下端に連なり、突起部１０の側面１０ｂにおける略中腹部から突起部１０の根本部（接続部１１と交わる部分）にかけて形成されている。第１曲面１０ｂ１は、下側（－Ｚ側）に向かうに従って、Ｙ－Ｚ平面に対する角度θ３が漸次小さくなる形状を有する。これにより、一対の突起部１０の左右の広がりを抑制し、一対の突起部１０が挿入される鼻孔１１１が狭くならないようにしている。

装着部５には、患者１００の鼻孔１１１に流体連通する測定流路１２が形成されている。なお、「鼻孔に流体連通する」とは、測定流路１２が、鼻孔１１１内に限らず、本実施形態のように、鼻孔１１１外に配置される場合であっても、鼻呼吸による流体の流れの影響を受ける位置に連通していることをいう。

測定流路１２は、測定部２が配置される測定室１３と、測定室１３から装着部５の側面まで延びる接続流路１４と、を備えている。測定室１３は、装着部５の下面１１ｃに形成されている。接続流路１４は、Ｚ軸方向に延び測定室１３に接続される第１流路１４ａと、Ｘ軸方向に延び第１流路１４ａと直角に交わって装着部５の側面（接続部１１の側面１１ｂ）に接続される第２流路１４ｂと、を備えている。なお、第２流路１４ｂは、必ずしも第１流路１４ａに対し、直角に交わらなくてもよい。

図５に示すように、測定室１３は、底面視で円形に形成されている。なお、測定室１３の形状は、底面視で円形に限らず、矩形や多角形などであっても構わない。接続流路１４（第１流路１４ａ）は、測定室１３に対し偏心した位置で接続されている。接続流路１４の第１流路１４ａの軸と、測定部２のセンシング部分の軸とが一致する位置関係にすることで、測定部２の感度を高めることができる。それに対して、両者の軸を一致させないことで、測定部２の耐久性や安定性を高めることもできる。これは、デバイスの設計者が任意に設定するとよい。

測定流路１２の開口１５は、接続部１１の側面１１ｂに形成されている。測定流路１２の開口１５は、患者１００の鼻呼吸による流体の流れに略直交する向きに形成されている。これにより、患者１００の鼻呼吸による流体が、測定流路１２の開口１５を介して第２流路１４ｂに流入し難くなり、測定部２（圧力センサ）が静圧を測定することが可能となる。静圧は、周知のように流量に変換し易い。なお、患者１００の鼻呼吸による流体が、測定流路１２に流入する場合、測定部２が全圧を測定する構成であっても構わない。

測定流路１２の開口１５は、接続部１１の側面１１ｂにおいて、装着部５の背面側（＋Ｙ側）に配置されている。図５に示すように、鼻孔１１１は、個人差にもよるが背面側に広がっている場合が多いため、測定流路１２の開口１５を背面側（＋Ｙ側）に配置することで、鼻孔１１１の略中心を流れる流体の静圧や全圧を測定し易くなり、鼻呼吸の測定精度を高めることができる。

装着部５には、上記測定流路１２として、患者１００の左側の鼻孔１１１に流体連通する第１測定流路１２Ａと、第１測定流路１２Ａと独立し、患者１００の右側の鼻孔１１１に流体連通する第２測定流路１２Ｂと、が形成されている。測定部２は、図３に示すように、第１測定流路１２Ａに配置された第１測定部２Ａと、第２測定流路１２Ｂに配置された第２測定部２Ｂと、を備えている。第１測定流路１２Ａ及び第２測定流路１２Ｂの開口１５は、装着部５の左右の側面１１ｂに背向して形成されている。

装着部５の下面１１ｃは、接着剤２０を介して基板６と接合されている。基板６は、測定室１３の底面を封止している。この測定室１３の周囲には、シール材２１が配置されている。シール材２１は、Ｚ軸方向に延びる円筒状に形成され、装着部５と基板６とを接合したときに圧縮されて測定室１３の気密性を確保している。

上記構成の鼻呼吸測定装置１によれば、患者１００が鼻呼吸すると、流体が装着部５の側面１１ｂに沿って流れる。装着部５の側面１１ｂには、測定流路１２の開口１５が形成されており、測定部２は、鼻呼吸の主流から離れた位置で、鼻呼吸に伴うデバイス周囲の圧力変化（例えば静圧の変化）を測定することができる。また、装着部５には、患者１００の左右の鼻孔１１１に流体連通する、互いに独立した第１測定流路１２Ａ及び第２測定流路１２Ｂが形成されており、第１測定部２Ａ及び第２測定部２Ｂにおいて左右の鼻呼吸情報をそれぞれ独立して取得することができる。

図６は、一実施形態に係る鼻呼吸測定装置１の測定結果の一例を示すグラフである。
図６において、「Pressure(R)」は、第２測定部２Ｂの計測結果（圧力）を示している。また、「Pressure(L)」は、第１測定部２Ａの計測結果（圧力）を示している。「Flow rate」は、参照値として、市販の流量計（Sensirion製、SFM3300）の計測結果（流量）を示している。図６に示すように、「Pressure(R)」及び「Pressure(L)」は、鼻呼吸のリズム及び「Flow rate」の流量に同期して変化していることが確認できる。したがって、「Pressure(R)」及び「Pressure(L)」から患者１００の左右の鼻呼吸に関する情報を取得できていることが分かる。

図７は、一実施形態に係る鼻呼吸測定装置１の測定結果の一例であって（ａ）圧力センサと（ｂ）温度センサの測定結果の一例を示すグラフである。
図７に示すように、圧力センサと温度センサを併用することにより、鼻呼吸における圧力変化および温度変化を同時に計測することができる。測定値の波形から、鼻呼吸に追従して圧力も温度も変化していることが確認できる。なお、温度が上昇するのは、空気を吐くときに、デバイスが温められるためである。また、温度が下降するのは、外気を吸い込むときに、デバイスが冷やされるためである。このため、温度の波形から患者１００が空気を吐いているのか吸っているのかを判定することができる。ちなみに、温度の平均値が徐々に上昇しているのは、患者１００の体温によってデバイスが徐々に温められるためである。

上述した本実施形態の鼻呼吸測定装置１は、図１に示すように、患者１００の鼻呼吸に関する情報を測定する測定部２と、測定部２に電力を供給する電源部３と、測定部２及び電源部３を支持し、患者１００の鼻１１０に装着される装着部５と、を備えている。この構成によれば、測定部２、電源部３、及び装着部５がひとまとまりとなって、患者１００の鼻１１０に装着され、鼻呼吸測定装置１にケーブルなどを接続することなく、デバイス単体で鼻呼吸に関する情報を測定できる。このような小型の鼻呼吸測定装置１は、装着された患者１００に与える不快感が少なく、日常的に、長時間違和感なく使用できる。

また、本実施形態の鼻呼吸測定装置１は、装着部５が患者１００の鼻１１０に装着された状態において当該鼻１１０の外に露出する装置部分が、患者１００の鼻１１０と上唇１２１との間に収まる大きさである。この構成によれば、患者１００の鼻１１０に装着された鼻呼吸測定装置１が、患者１００の口１２０を塞いだり、食事や発声の邪魔になることを抑制できる。

また、本実施形態の鼻呼吸測定装置１は、装着部５に支持され、外部装置と無線通信する通信部４を備える。この構成によれば、通信部４によって測定部２の測定結果を逐次無線で外部装置に伝達することで、例えば鼻呼吸測定装置１自体に測定結果を蓄積する記憶部を設ける必要がなく、装置を小型化することができる。

また、本実施形態において、装着部５は、患者１００の鼻１１０の一部を挟み込む。この構成によれば、患者１００の鼻１１０に簡単に鼻呼吸測定装置１を装着できる。

また、本実施形態において、装着部５は、患者１００の鼻中隔１１２を挟み込む一対の突起部１０を備える。この構成によれば、患者１００の鼻１１０への装着が一対の突起部１０によって可能になるため、装着部５の装置構成がコンパクトであり、また、鼻尖１１３や鼻翼１１４に装着する場合に比べて、装着安定性を高めることができる。

また、本実施形態において、患者１００の左側の鼻孔１１１に流体連通する第１測定流路１２Ａと、第１測定流路１２Ａと独立し、患者１００の右側の鼻孔１１１に流体連通する第２測定流路１２Ｂと、が形成され、測定部２は、第１測定流路１２Ａに配置された第１測定部２Ａと、第２測定流路１２Ｂに配置された第２測定部２Ｂと、を備える。この構成によれば、患者１００の左右の鼻呼吸に関する情報をそれぞれ独立して取得することが可能になる。したがって、Nasal cycleなどを長期間に亘って、患者１００へのストレスを最小限にしてモニタリングすることができる。

また、本実施形態において、第１測定流路１２Ａ及び第２測定流路１２Ｂの開口１５は、装置の左右の側面１１ｂに背向して形成されている。この構成によれば、患者１００の左右のいずれか一方の鼻呼吸が、他方の外乱になり難くなり、患者１００の左右の鼻呼吸に関する情報を精度よく測定できる。

また、本実施形態において、測定部２は、圧力センサを備える。この構成によれば、患者１００の鼻呼吸に伴うデバイス周囲の気流の流れによる圧力変化から、患者１００の鼻呼吸に関する情報を取得することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態を記載し説明してきたが、これらは本発明の例示的なものであり、限定するものとして考慮されるべきではないことを理解すべきである。追加、省略、置換、およびその他の変更は、本発明の範囲から逸脱することなく行うことができる。従って、本発明は、前述の説明によって限定されていると見なされるべきではなく、特許請求の範囲によって制限されている。

１…鼻呼吸測定装置、２…測定部、２Ａ…第１測定部、２Ｂ…第２測定部、３…電源部、４…通信部、５…装着部、６…基板、１０…突起部、１０ａ…対向面、１０ａ１…第１平面、１０ａ２…第２平面、１０ｂ…側面、１０ｂ１…第１曲面、１０ｂ２…第２曲面、１１…接続部、１１ａ…上面、１１ｂ…側面、１１ｃ…下面、１２…測定流路、１２Ａ…第１測定流路、１２Ｂ…第２測定流路、１３…測定室、１４…接続流路、１４ａ…第１流路、１４ｂ…第２流路、１５…開口、２０…接着剤、２１…シール材、１００…患者、１１０…鼻、１１１…鼻孔、１１２…鼻中隔、１１３…鼻尖、１１４…鼻翼、１２０…口、１２１…上唇、１２２…下唇、θ１…角度、θ２…角度、θ３…角度

Claims (8)

1. 患者の鼻呼吸に関する情報を測定する測定部と、
   前記測定部に電力を供給する電源部と、
   前記測定部及び前記電源部を支持し、前記患者の鼻に装着される装着部と、を備える、鼻呼吸測定装置。
2. 前記装着部が前記患者の鼻に装着された状態において当該鼻の外に露出する装置部分が、前記患者の鼻と上唇との間に収まる大きさである、請求項１に記載の鼻呼吸測定装置。
3. 前記装着部に支持され、外部装置と無線通信する通信部を備える、請求項１または２に記載の鼻呼吸測定装置。
4. 前記装着部には、前記患者の鼻の一部が挟み込まれる、請求項１～３のいずれか一項に記載の鼻呼吸測定装置。
5. 前記装着部は、前記患者の鼻中隔を挟み込む一対の突起部を備える、請求項４に記載の鼻呼吸測定装置。
6. 前記患者の左側の鼻孔に流体連通する第１測定流路と、
   前記第１測定流路と独立し、前記患者の右側の鼻孔に流体連通する第２測定流路と、が形成され、
   前記測定部は、
   前記第１測定流路に配置された第１測定部と、
   前記第２測定流路に配置された第２測定部と、を備える、請求項１～５のいずれか一項に記載の鼻呼吸測定装置。
7. 前記第１測定流路及び前記第２測定流路の開口は、装置の左右の側面に背向して形成されている、請求項６に記載の鼻呼吸測定装置。
8. 前記測定部は、圧力センサを備える、請求項１～７のいずれか一項に記載の鼻呼吸測定装置。

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