JP3577059B2 - Gas-phase respiratory function test system for comprehensive health management system from the viewpoint of respiratory function - Google Patents

Description

【００３２】
ここで言うライフスタイルとは、たとえば栄養（食習慣、食事量、緑黄種）、肥満、飲酒、運動、筋力、喫煙、職業、ストレス等が挙げられる。
【００３３】
健康状態ゾーン表示は、前記の２次元表示の上に重ねて表示してもよいし、また予めゾーン表示を行い、その上に前記の２次元表示を重ねてもよい。
【００３４】
たとえば被験者の２次元表示データがゾーンＡにあれば、その被験者は健康であると判定されるので、ガス交換機能、ガス輸送機能、および／または代謝機能を必ずしも検査する必要はない。しかし、念のため、これらの機能をさらに検査してもよい。
【００３５】
被験者の２次元表示データがゾーンＢ以下、すなわちＢ，Ｃ，Ｄ１−３にあれば、表１に示すように被験者の健康管理を徹底する必要があり、ガス交換機能（２次呼吸機能とも呼ぶ）、さらにガス輸送機能、代謝機能（併せて３次呼吸機能とも呼ぶ）の検査、評価を行う。２次呼吸機能および／または３次呼吸機能の評価には、前述の３次元的表示を利用する。
【００３６】
これにはまず、３次元直交座標のＸ，Ｙ，Ｚ軸を図５に示すように定義する。すなわち、Ｘ軸正方向（Ｘ１）に第１換気機能指標を、Ｘ軸負方向（Ｘ２）にガス輸送機能指標を、Ｙ軸正方向（Ｙ１）に第２換気機能指標を、Ｙ軸負方向（Ｙ２）に代謝機能指標を、Ｚ軸正方向（Ｚ１）にガス交換指標を、Ｚ軸負方向（Ｚ２）に筋力を座標表示する。このように座標表示された３次元空間を座標軸に従って、下記表２のように８分割する。
【００３７】
【表２】

【００３８】
分割された空間１〜８は各々、表２のように特徴づけられる。さらに、より具体的に第１換気機能指標としてＲ_ＡＴを、第２換気機能指標としてＦＥＶ_１％を、ガス交換指標としてＰ′_{ＣＯ（２２）}（一酸化炭素分圧較差、酸素消費量要求度）またはＤ′_ＬＣＯ／Ｖ′_{Ａ（２２）}（一酸化炭素拡散能力）をガス輸送指標としてＳＰＯ_２を、代謝指標としてＶ_Ｏ２を、筋力として握力を取ると前記座標軸は、表３のように表される。
【００３９】
【表３】

【００４０】
なお、図４のような２次元表示を表３の座標軸系に従って、図５に移すには、Ｘ_１軸上のＲ_ＡＴは−１．０（原点）〜１．０としてプロットする必要がある。
【００４１】
３次元座標表示の一例として、被験者の２次元表示データがゾーンＡにあれば、続いて、被験者の筋力（握力）を筋力測定手段６によって測定する。得られた値をＺ２軸にプロットすると、前記ＦＥＶ_１％、Ｒ_ＡＴのプロットと併せてこの被験者は第２空間に位置することがわかる。
【００４２】
被験者の２次元表示データがゾーンＢにあれば、その被験者はライフスタイル管理が必要であると判定される。そこで、被験者のガス交換機能を第１検査手段１で検査する。このとき、再度換気機能（ＦＥＶ_１％、Ｒ_ＡＴ）を第１検査手段１で検査、評価してもよい。得られたガス交換機能指標、たとえばＰ′_{ＣＯ（２２）}またはＤ′_ＬＣＯ／Ｖ′_{Ａ（２２）}をＺ１軸にプロットする。なお、Ｐ′_{ＣＯ（２２）}、Ｄ′_ＬＣＯ／Ｖ′_{Ａ（２２）}はそれぞれ標準体重規準化した数値である。したがって、この被験者は前記ＦＥＶ_１％、Ｒ_ＡＴのプロットと合わせて第１空間内で比較、評価が可能となる。さらに筋力（握力）の測定を経て、第２空間内での評価も行う。具体的には、各座標位置により、医師と被験者は、肺の換気機能およびガス交換機能を把握して総合的に評価することが可能となる。すなわち評価結果を素因、病態、環境要因、生活習慣（第１空間）といった人間生態学的観点と関連づけた把握、評価をして保健指導することができる。換気機能のみならずガス交換機能（特に酸素消費を反映する指標）をも採用することにより、酸素消費を基本とする生活習慣を関連づけて評価することが可能ともなる。たとえばＰ′_{ＣＯ（２２）}は肥満度、飲酒習慣、運動習慣といった酸素消費を前提とするライフスタイルとの相関が認められる。すなわちライフスタイルの変化に対応してＰ′_{ＣＯ（２２）}値が変化する。そこで医師は被験者のＰ′_{ＣＯ（２２）}値の変化から、ライフスタイルの改善に対応した有効な指導を行いうる。
【００４３】
このように医師にとっては、被験者のための適確な診断および保健指導を行うことができ、たとえば被験者がたばこを止めるべきであるとか、仮にたばこを吸っていても、野菜を多く摂取しているとき、換気機能あるいはガス交換機能は低下しないので、そのような患者の個別的な保健指導を細かく行うことができるようになる。
【００４４】
また被験者にとっては、医学的知識がなくても、被験者自身の換気機能およびガス交換機能の把握と理解ができ、主体的、積極的なライフスタイル改善の一助にすることができる。
【００４５】
被験者の２次元表示データがゾーンＣにあれば、その被験者はスクーニングが必要であると判定される。さらに、２次元表示データがＤ１−３にあれば、その被験者は疾病管理が必要であると判定される。これらの場合、ゾーンＢの場合と同様に、被験者のガス交換機能を第１検査手段１で検査する。ここで、再度換気機能（ＦＥＶ_１％、Ｒ_ＡＴ）を第１検査手段１で検査、評価してもよい。得られたガス交換機能指標Ｐ′_{ＣＯ（２２）}またはＤ′_ＬＣＯ／Ｖ′_{Ａ（２２）}をＺ１軸にプロットとし、第１空間内で被験者の位置を評価する。さらに、第３検査手段３で被験者のガス輸送機能（ＳＰＯ_２）を測定し、Ｘ２軸にプロットする。そうすると、Ｘ２軸（ＳＰＯ_２）、Ｙ１軸（ＦＥＶ_１％）、Ｚ１軸（Ｐ′_{ＣＯ（２２）}）で囲まれる第５空間で、その特性（表２）から被験者の評価ができ、適切な指導（治療）も行える。別途、被験者を運動負荷手段４上で運動負荷をかけて運動させ、第２検査手段３を用いて代謝機能を指標、たとえばＶ′_Ｏ２を測定し、Ｙ２軸にプロットする。そうすると、Ｘ２軸（ＳＰＯ_２）、Ｙ２軸（Ｖ′_Ｏ２）、Ｚ１軸（Ｐ′_{ＣＯ（２２）}）、で囲まれる第７空間で、その特性（表２）から被験者の評価ができ、適切な指導（治療）が行える。同様に、Ｘ１軸（Ｒ_ＡＴ）、Ｙ２軸（Ｖ′_Ｏ２）、Ｚ１軸（Ｐ′_{ＣＯ（２２）}）で囲まれた第３空間で、その特性から被験者の評価を行うことも可能である。さらに、筋力（握力）の測定を経て、第２空間、第４空間、第６空間、第８空間内での評価を行いうる。
【００４６】
被験者から得られる各機能指標に時間依存性があるとき、すなわち運動時の指標を経時的に検査、測定すると、得られる３次元座標表示も点ではなく３次元関数となる。
【００４７】
以上のように健康管理ゾーンとＲ_ＡＴ、ＦＥＶ_１％の２次元表示とのマッチングから段階的に換気、ガス交換機能、さらにはガス輸送機能、代謝機能を評価して、総合的健康管理を行う方法を詳説してきたが、この方法において機能指標の測定、検査の順序を変更することも可能である。また、被験者の１次呼吸機能の２次元表示がゾーンＡまたはＢにある場合、３次呼吸機能（筋力以外）の検査を行わなかったが、後者の機能を検査し、３次元座標表示を実施し、評価することも可能であり、これら可能なすべての変更、修正を含む方法も本発明の呼吸機能からみた総合的健康管理の方法の技術的範囲に包含される。
【００４８】
本発明の一部には、特定の代謝機能からみた健康管理の方法も含まれる_。本発明によれば、前述の代謝機能指標以外に１日消費推定エネルギーを算出して代謝機能指標のうち最も重要な指標として使用する。
【００４９】
本発明以前にも、１日消費推定エネルギーの算出の試みは行われてきた。しかしながら、これは主に１日消費推定エネルギーから１日所要の栄養量を逆算し、それを満たすために摂取する食物を決定する、いわゆる栄養指導に関してであった。
【００５０】
このような従来技術によれば、１日消費推定エネルギ（Ｅ_３）は次式（１）で表される。「図説、運動の仕組みと応用」中野昭一編、医歯薬出版（株）、２３６頁（１９９３年）参照_。
Ｅ＝Ｂ（１．２５Ｒ＋０．９５Ｓ）＋ＢΣ（ＲＭＲ）Ｔ …（１）
ただし、Ｅ：１日消費推定エネルギー（ｋｃａｌ）
Ｂ：基礎代謝量（ｋｃａｌ／時間）
Ｓ：睡眠時間
Ｒ：２４次間−睡眠時間
Ｔ：それぞれの生活作業時間
ＲＭＲ：エネルギー代謝量
【００５１】
さらに式（１）中の基礎代謝量Ｂは、式（２）から求められる_。
Ｂ＝ｂ×ａ（ｋｃａｌ／時間） …（２）
ただし、ａ：身長、体重によって概算される
ｂ：性、年齢別基礎代謝基準値
【００５２】
したがって、式（１）および式（２）中の既知パラメータ値（たとえば、いろいろな運動のエネルギー代謝率）を用いて被験者の特定の１日消費推定エネルギー（Ｅ_３）が計算できる。前掲の総説によれば、被験者が３０歳の男性（身長１６８ｃｍ、体重６２ｋｇ、基礎代謝６３．１ｋｃａｌ／時間）で下記表１のような生活様式で１日を過ごすとすれば、１日消費推定エネルギ（Ｅ_３）は、Ｅ＝６３．１ｋｃａｌ／時間（１．２５×１７時間＋０．９５×７時間）＋６３．１ｋｃａｌ／時間（０．３×１１時間＋２．４×１時間＋１．０×１．５時間＋１．８×０．５時間＋０．２×３時間）＝２３０９．５ｋｃａｌとなる。
【００５３】
【表４】

【００５４】
このようにして、１日消費推定エネルギー（Ｅ_３）を計算することの問題点は、計算式中（たとえば式（１）および式（２））のパラメータに概算値がほとんど用いられているということである。また、被験者を身長、体重から仮想、平均的な人間として仮定しているため、代謝機能の低下している疾病者または代謝機能異常者（肥満症、糖尿病患者等）については、被験者の代謝機能の個体差等が考慮に入れられていない。
【００５５】
しかしながら、これと対照的に、本発明の気相系呼吸機能検査システムを用いると、被験者の代謝機能を確実に反映した被験者個人に特有の１日消費エネルギー（Ｅ_２）をかなりの正確度で測定、算出することができる。被験者をトレッドミルまたは自転車エルゴメータ等の運動手段上で運動させると、被験者のＶ′_Ｏ２が実測できることは前述のとおりである。このＶ′_Ｏ２値の（ｌ／ｍ）単位は、運動消費カロリーとして４．８〜５．０ｋｃａｌ／ｍに対応する。したがって、運動手段上で運動を行った被験者の単位時間あたりの運動消費エネルギー（Ｅ_１）が実測Ｖ′_Ｏ２値から計算できる。
【００５６】
そこで、本発明の気相系呼吸機能検査システムを使用して、１日消費推定エネルギー（Ｅ_２）を求めるには、被験者の１日の生活様式に基づく適当な段階数（たとえば４〜６段階）の運動モードを設定し、各モードについてそれぞれに対して適切な運動負荷量を決定する。一例として、前述の表１に得られたように１日の生活様式を各項目に区分し、各々に対応する運動モードを設定してもよい。次いで、このようにして区分化した１日の生活様式に基づいて、各モードの所要時間を割出す。この作業も表１のように区分化された生活様式に対応する時間として算出できる。ここで全てのモードの合計時間を１５分〜３０分程度の範囲の時間に設定する。このようにして求めた各運動モード、各モードの所要時間、各モードに対して設定される運動負荷量を本発明の気相系呼吸機能検査システム、特に運動手段１１および運動負荷装置１３にプログラムする。被験者１０が運動手段１１上で、このプログラムに従い、運動負荷をかけられたまま運動を所定時間行うと、本発明の気相系呼吸機能検査システムは、前述の原理に基づいて被験者１０の呼気中の酸素濃度を分析し、運動消費エネルギー（Ｅ_１）を演算し、これをディスプレイ１９に表示する。すなわち、被験者１０のプログラムされた１サイクル（所定時間）の運動が終了すると、被験者が所定時間に消費した運動消費エネルギー（Ｅ_１）が演算、累積され、前記検査システムに表示されるわけである。
【００５７】
このようにして表示された運動消費エネルギー（Ｅ_１）は、被験者の１日の生活様式を短く設定された所定時間（たとえば、２０分間）に凝縮したものであり、その運動消費エネルギー（Ｅ_１）値を２４時間として較正すると、被験者の１日消費推定エネルギー（Ｅ_２）が算出できる。要するに、本発明に従えば、気相系呼吸機能検査システムを用いて、被験者１０に運動負荷にかけることにより、被験者の１日の生活様式をシュミレート（模擬試験）することになる。このようにして求められた１日消費推定エネルギー（Ｅ_２）は、前記の従来技術で求められた１日消費推定エネルギー（Ｅ_３）に比較して、被験者の実測代謝機能値に基づいて消費エネルギーが算出されているため、格段と信頼性が向上されており、代謝機能の著しく低下している被験者の個体差が１日消費推定エネルギーに充分反映されている。
【００５８】
本発明において、得られた被験者の１日消費推定エネルギー（Ｅ_２）は、被験者のライフスタイルの管理および健康管理等の保健指導を行う上で重要な指標となる。
【００５９】
したがって１日消費推定エネルギー（Ｅ_２）に基づいて栄養、肥満、運動について、たとえば、被験者にとって適切な栄養所要量を助言できるし、また被験者の栄養摂取量が１日消費推定エネルギー（Ｅ_２）量よりも過多であれば、そのような被験者に対して適切な運動処方を施すこともできる。
【００６０】
換気機能指標およびガス交換機能指標を生活習慣と結びつけて健康管理を行う具体的手法について既に解説したが、ガス輸送機能指標、代謝機能指標を含めて総合的に健康管理を行うには、下記の表５にあるように各呼吸機能指標と生活習慣を関連づけて評価すればよい。
【００６１】
【表５】

【００６２】
本発明に従う気相系呼吸機能検査システムを用いる被験者の呼吸機能の検査は、たとえば検診方式、ドック方式、精検方式、個別検査方式等で実施し得る。これらの検査方式のうち、どれが被験者にとって適切かは、換気機能指標、ガス交換機能指標を予備的に評価して、医師は被験者に対してそれぞれ適切な検査方式を助言することもできる。
【００６３】
本発明の呼吸機能からみた健康管理の方法は、被験者（一個人）の管理のみならず、一群の被験者（集団）の管理にも適用可能であり、その場合、検出・測定データを常法に従って統計処理（重回帰分析、判別分析）すればよい。
【００６４】
【実施例】
以下実施例でもって本発明に従う、呼吸機能の２次元座標表示、および３次元座標表示の一部についてより具体的に説明する。
【００６５】
１．ＦＶ波形の合成
図６は、被験者の呼気のＦＶ曲線を求めるためのスパイロメータなどの電気的構成を示すブロック図である。肺機能が検査されるべき被験者は、たとえば立位で、できるだけ多く吸気し、鼻をおさえ口に管１２１をくわえて、できるだけ早く呼気を流量計１２２に供給する。マイクロコンピュータなどによって実現される処理回路１２３は、流量計１２２の出力に応答し、その流量と気量とを時間の経過に伴って演算して記憶し、その結果を陰極線管または液晶表示素子などを用いた目視表示手段１２５に表示するとともに必要があれば記録紙１２７に記録する。
【００６６】
一方、処理回路１２３は、流量計１２２から送られるデータの代わりに、予め記録紙１２７に描かれた流量気量曲線を、デジタイザなどの読取装置１２８で読取り数値化されたデータを取込むことも可能である。流量は、たとえば気量１０ｍｌ毎に、それに要する時間が計測され、流量の計算が行われる。
【００６７】
図７は、図６に示される処理回路１２３の動作を説明するためのフローチャートである。ステップｍ１からステップｍ２に移り、流量計１２２によって測定された流量の時間経過を測定し、次のステップｍ３において気量と流量とを対応付けてメモリ１２４にストアする。ステップｍ４で流量、気量をグラフ化し、ステップｍ５でこれらを記録紙１２７上に記録する。ステップｍ６で前記一連の操作を終了する。
【００６８】
図８は、上記のようにして求められたＦＶ曲線の模式的な例であり、流量Ｆ（ｌ／秒）を縦軸に、気量Ｖ（ｌ）を横軸にとる。流量は、初期の短時間に急速に増大し、流量最大値ＰＥＦＲに達し、その後は比較的緩やかに最大呼気位の残気量点Ｂ（ＲＶ）まで低下する。この流量最大値ＰＥＦＲから点Ｂまでの範囲が下行脚と呼ばれ、被験者の気道の状態によって曲線１０１〜曲線１０４のように変化する。たとえば、曲線１０４を描く被験者は、鼻アレルギー患者であることが多い。
【００６９】
本発明に係るＦＶ波形解析のためのＦＶ波形の合成方法について、図９の別な模式的ＦＶ曲線を用いて詳しく説明する。
【００７０】
曲線１０１は、図８と同様、最大吸気から最大呼出するときのＦＶ曲線（ここでＦＶとも略す）を表す。曲線１０５は安静吸気（通常の状態）から最大呼出するときのＦＶ曲線（ここでＧＶとも略す）を表す。曲線１０１と曲線１０５の交差点１０６，１０７間では、流量はＧＶ＞ＦＶであり、交差点１０６，１０７において、ＦＶとＧＶが流量において、ほぼ等しい。曲線１０１上の点１０８は、呼気が中断され、流量が急速に低下する点を示す。被験者が息切れを起こしたり、咳込むときなどに該当する。終点１０９は最大呼気位の残気量を表し、点１１０は安静呼気位の残気量を表すＧＶの終点で、横軸上ＦＶの終点１０９より後方にある。
【００７１】
したがって、何らかの理由でＦＶが図９に示すように中断され、滑らかな曲線を描かないとき、ＧＶがあれば、被験者に再度の呼気を強いることなく、ＦＶ波形を合成できる。すなわち、曲線１０１のＰＥＦＲ位１１１より点１０７までの間はＦＶをトレースし、点１０７から点１０８の間はＦＶ，ＧＶのいずれかをトレースし、そして点１０８から点１１０の間はＧＶをトレースする。
【００７２】
これら一連の作業は、図９のようなチャート上、ＦＶおよびＧＶを各々表示し、マニアルでトレースし、理想的な合成ＦＶ曲線を描き出すこともできるが、個別に測定したＦＶおよびＧＶのためのデータをメモリ１２４に記憶し、それらを処理回路１２３で再度演算した後、合成したＦＶ曲線を画面または記録紙等の目視表示手段１２５に表示することが都合がよい。また既に記録紙に描かれた一方の曲線を読取装置１２８で読取り、メモリ１２４にある他方の曲線のデータと合成し、同様に合成ＦＶ曲線を得ることも考えられる。
【００７３】
本発明に従うＦＶ波形合成方法の利点は、安静呼吸からのＧＶ曲線が得られておれば、最大呼吸からＦＶ曲線を得るための流量、気量、測定中、測定が中断失敗しても、合成ＦＶ曲線が描けるところにある。ＦＶ曲線を得るために、測定をわざわざ繰返すことなく、ＦＶより被験者が容易に得られるＧＶからＦＶ曲線が合成できる。したがって、最大呼出測定の回数を少なくすることができ、老人、病人の負担を軽減する。また必ずしも呼出を、最後まで行う必要がなく、測定時間の短縮も望める。
【００７４】
実測したＦＶ，ＧＶ曲線の一例を図１０に示す。図中、ＸはＦＶの急速減衰領域でのＧＶとの交差点で、図９の点１０８に対応する。ＹはＧＶの終点、最大呼気位を表し、図９の点１１０に対応する。この例では、図９の場合と全く同様にＦＶに、ＸにおいてＧＶを繋げば、合成ＦＶ曲線を得ることができる。
【００７５】
さらに、合成したＦＶ曲線を基にしてｄＶ（気量）／ｄＦ（流量）指標を演算、プロットすると、たとえば図１１に示すように、ｄＶ／ｄＦ分布曲線１１２を得る。図１１は、ｄＶ／ｄＦ曲線１１２、実測ＦＶ曲線１０１、近似した２次曲線１１３（後述）を表す。図１０，１１に表示されている曲線例は、それぞれ表６、表７に示す実測データに由来する。
【００７６】
【表６】

【００７７】
【表７】

【００７８】
前記のように、ＦＶ波形の合成、さらに解析を行い、各種パラメータ（たとえばｄＶ／ｄＦ）を算出し、肺機能を評価、機能不全の要因の同定を通して、究極的には、ライフスタイルを含めた健康管理が可能となる。以下に２，３の実施の形態を挙げてこの概念に基づく本発明の実施について説明する。
【００７９】
２．ＦＶ波形の２次曲線への近似
図８において、ＦＶ曲線の下行脚を示す曲線１０１〜１０４は次式（３）を用いて２次曲線に近似することができる_。
ｙ ＝ ａ０ ＋ ａ１・Ｘ ＋ ａ２・ｘ^２ …（３）
【００８０】
式（３）において、ｙは流量であり、ｘは相対気量Ｒであり、ａ０は定数である。式中の定数項ａ０、１次項の係数ａ１，２次項の係数ａ２をそれぞれ計算し、ａ１を縦軸、ａ２を横軸としてプロットすれば、図１２のようになる。図中、ライン１１４，１１５は下記のデータ（表８）に基づくものである。ライン１１６は気管支喘息発作時の直線を示す。
【００８１】
【表８】

【００８２】
ａ１，ａ２を求める演算を図１３に従い、以下に略述する。図１３は図６に示される処理回路１２３を係数決定に応用する場合の動作を説明するためのフローチャートである。ステップｎ１からステップｎ２に移り、流量計１２２によって測定された流量の時間経過を測定し、次のステップｎ３において気量と流量とを対応付けてメモリ１２４にストアする。処理回路１２３はメモリ１２４にストアされている流量気量曲線の下行脚のピーク位置を検出し、そのときの最大流量ＰＥＦＲおよびそのときの気量Ｖ１（図８参照）を求める。ステップｎ５では、流量気量曲線の気量に関して、相対気量または絶対気量のいずれかの選択をする。相対気量Ｒは、式（４）で示される_。
Ｒ ＝ ＶＣＸ／ＶＣ１ …（４）
【００８３】
ここでＶＣ１は、図８において下行脚のピーク時の気量Ｖ１から最大呼気位（ＲＶ位）までの気量であり、
ＶＣ１ ＝ ＶＣ−Ｖ１ …（５）
ＶＣＸは、それらの点Ａ（ＰＥＦＲ位），Ｂ（ＲＶ位）間におけるＲＶ位からさかのぼる気量を示す。したがって前述の相対気量は、下行脚のピーク時の気量ＶＣ１を１．０とし、ＲＶ位を零としたときの気量の度合いを表している。このような相対気量を採用することによって、多数の被験者相互間の下行脚の評価を相対的に行うことができる。絶対気量というのは、各被験者固有の気量であって、絶対気量に基づく演算をすることによって、各被験者毎の評価を行うことができる。
【００８４】
このようにして相対気量Ｒと、それに対応する流量との組合わせを求めた後、ステップｎ６において、求められた相対気量と流量とから、式（３）の２次式のあてはめを行う。
【００８５】
ステップｎ７では、下行脚にあてはめられた２次式の１次項の係数ａ１と２次項の係数ａ２とを演算した結果の値を採用して、次のステップｎ８では、図１２に示される表示面上の座標位置＋（ａ２，ａ１）を表示する。こうしてステップｎ９では一連の動作を終了する。なお、ステップｎ５で絶対気量が選択されたときには、式（３）のｘは、絶対気量となる。
【００８６】
このようにして求めた被験者の２次式曲線を実測のＦＶ曲線と図１１中で対比してある。図中、ライン１１３が計算された２次式曲線を示し、曲線１０１が実測曲線である。
【００８７】
なお、１０次式まで高次の回帰式を求めて下行脚にあてはめることが可能であるが、２次回帰式であてはめても、たとえば６次回帰式であてはめても、近似度にほとんど差がないので、実務上、簡便な２次式で近似することが好ましい。
【００８８】
３．Ｒ _ＡＴ の算出
次に、係数勾配指数（Ｒ_ＡＴ）を算出する。前記のように式（３）の１次項係数ａ１と２次項係数ａ２を計算し、２次元座標軸にａ１を縦軸、ａ２を横軸として表せば図１４のようになる。原点Ｏ点Ｐ（ａ２，ａ１）を結ぶ直線ＯＰが横軸（ａ２軸）となす角をθとすれば
θ ＝ ｔａｎ^−１（ａ１／ａ２） …（６）
となる。θを度で表し、ａ１とａ２の正負によって異なる次の式で表されたものを係数勾配指数（Ｒ_ＡＴ）とする。
Ｒ_ＡＴ＝θ°／１８０° （ａ１＞０，ａ２＞０：第Ｉ象限）…（７）
Ｒ_ＡＴ＝１＋（θ°／１８０°） （ａ１＞０，ａ２＜０：第ＩＩ象限）…（８）
Ｒ_ＡＴ＝−（１−θ°／１８０°） （ａ１＜０，ａ２＜０：第ＩＩＩ象限）…（９）
Ｒ_ＡＴ＝θ°／１８０° （ａ１＜０，ａ２＞０：第ＩＶ象限）…（１０）
【００８９】
１秒率ＦＥＶ_１．０％（ＦＥＶとも略する）は、できるだけ多くを呼気し、これをできるだけ速やかに呼気として排出したときの最初の１秒間の呼気量と全呼気量（努力肺活量）との比（百分率）で表示されるので、図６で説明したスパイロメータによって求めることができる。パイロメーターからのデータに基づいて、ＦＥＶ，Ｒ_ＡＴを求める演算を図１５に従い、以下に略述する。
【００９０】
図１５は、図６に示されるＦＥＶ，Ｒ_ＡＴに関する処理回路１２３の動作を説明するためのフローチャートである。ステップｐ１でスタートすると、処理回路１２３内の時計がスタートし、同時に流量計１２２から呼気１０ｍｌ毎に信号が送られてくる。ステップｐ２で気量と時間とから１０ｍｌ毎の流量を計算し、ステップｐ３で気量と流量とをメモリ１２４に記憶する。ステップｐ４で１秒経過したかどうかを判断し、１秒が経過しておれば、ステップｐ５でその時までの気量を１秒量として計算し、ステップｐ６でメモリ１２４に記憶する。ステップｐ９で流量が０になったかどうかを判断し、流量が０になっておれば気量が最大呼気位の残量となったと判断し、ステップｐ１０で全呼気量（努力肺活量）を計算し、ステップｐ１１でメモリ１２４に記憶する。ステップｐ９で流量が０にならなければ流量が０になるまでステップｐ７とステップｐ８とを繰返す。ステップｐ１２でメモリ１２４に記憶されている流量と気量とからＦＶ曲線を求め、ステップｐ１３でこれを記録紙１２７上に記録する。ステップｐ１４でＦＶ曲線を２次曲線で近似させ、第１次項と第２次項との係数を求め、さらにＲ_ＡＴを求め、ステップｐ１５でこれをメモリ２４に記憶する。ステップｐ１６で記憶されている１秒量と努力肺活量とからＦＥＶを求める。ステップｐ１７でこのＦＥＶとＲ_ＡＴとをグラフ化し、ステップｐ１８でこれを記録紙１２７上に記録する。ステップｐ１９で一連の操作を終了する。なお、目視表示手段１２５には、画面を２分して、一方にＦＶ曲線が、他方にはＦＥＶとＲ_ＡＴとの関係を示すグラフが表示され、切換スイッチにより、いずれか一方を拡大表示もできる。
【００９１】
４．ＦＥＶとＲ _ＡＴ との相関関係
こうして求められたＦＥＶとＲ_ＡＴとを縦軸、横軸として表示したものが、図１６である。この図では、ＦＥＶとして努力肺活量の代わりに予測肺活量ＶＣ_Ｐを用いてあるので、ＦＥＶ（ＶＣ_Ｐ）として表す。ここで予測肺活量とは実測肺活量とは異なり、被験者の年令、身長から予測した肺活量である。図１６中、ライン１１７は非喫煙者で健康な被験者のものを示し、ライン１１８，１１９は非喫煙者で気導閉塞を起こしやすい被験者のものを示す。特に、ライン１１８は、上気道を主体に閉塞を起こしやすいタイプのものである。一般に、各ラインは左下がりで左下に行くに従って、気道閉塞性の病変が悪化する傾向を示す。さらに、曲線ＳＡは健康人（すなわち、気道変化を起こしにくい人）が喫煙をした場合に該当し、曲線ＳＢは、気道閉塞を起こしやすい人が喫煙をした場合に該当する。
【００９２】
第２象眼下方（図１６左下）の領域は病変が進行しており、入院して治療が必要な状態である。
【００９３】
図１６に表されるＲ_ＡＴとＦＥＶ（ＶＣ_ｐ）の関係をプロットするのに使用したデータの一例を表９に示す。
【００９４】
【表９】

【００９５】
縦軸としてＦＥＶ（ＶＣ_ｐ）の代わりにＦＥＶ（ｇ）（努力肺活量）を採用し、またはＦＥＶ（ｔ）（吸気肺活量）を採用すると、両者ともに図１７のようになる。図中、ライン１３０，１３１および１３２は図１６においてライン１１７，１１８，１１９にそれぞれ対応する。したがってライン１２０は非喫煙者で健康な被験者のものを表す。図１７に表されるＲ_ＡＴとＦＥＶ（ｇ）またはＦＥＶ（ｔ）との関係をプロットするのに使用したデータの例を表１０に示す。
【００９６】
【表１０】

【００９７】
図１５において、１秒量としてＦＥＶ（ｇ），ＦＥＶ（ｔ），ＦＥＶ（ＶＣｐ）とすべて計算し、ステップｌ６でメモリに記憶しておけば、随意に各々のＦＥＶ，Ｒ_ＡＴグラフを得られる。これはたとえばファンクションキーを押すことにより、ＦＥＶ（ｇ）→ＦＥＶ（ｔ）→ＦＥＶ（ＶＣｐ）とサイクルするように設定できる。したがって、所望の１秒率（ＦＥＶ）とＲ_ＡＴの関係がグラフ表示でき、詳細な評価、解析が可能である。
【００９８】
５．換気機能の評価
本発明に従うライフスタイル管理のためのＦＥＶ，Ｒ_ＡＴの相関関係の利用について、さらに説明する。
【００９９】
前述のように、本発明の構成に従って、ＦＥＶ（たとえばＦＥＶ（ｇ））とＲ_ＡＴとの関係を再度グラフ表示する。図４参照。これ自身は、前述のように気導閉塞性、気道過敏性の評価に有用であり、被験者の病変管理を可能にする。
【０１００】
さらに、ＦＥＶおよびＲ_ＡＴを基準にして、ゾーン化する。ライン２０の右上方領域とＲ_ＡＴ≧０．２以上から成るゾーンをゾーンＡと定義する。このゾーンにある被験者は健康状態にある。ＦＥＶ８０以上、Ｒ_ＡＴ≧０のゾーンの内ゾーンＡを除外した部分をゾーンＢと定義する。このゾーンにある被験者は、ライフスタイルの変更をした方がよい。ＦＥＶ７０以上８０以下、かつＲ_ＡＴ≧０のゾーンとＦＥＶ７０以上、Ｒ_ＡＴ≦０のゾーンを併せ部分をゾーンＣと定義する。このゾーンにある被験者は、疾病のスクリーニングが必要である。ＦＥＶ５５以上７０以下のゾーンをゾーンＤ_１と定義する。このゾーンにある被験者は疾病の管理を要する。ＦＥＶ４０以上５５以下のゾーン，ＦＥＶ４０以下のゾーンを夫々をゾーンＤ_２，Ｄ_３と定義する。このゾーンにある被験者は入院、通院を要するし、救急処置が必要な場合もある。このようにライフスタイル管理を含めた換気能力評価ができる。
【０１０１】
６．換気機能・ガス交換機能の総合的評価
次いで、本発明に従うライフスタイル管理による健康管理のための換気機能、ガス交換機能（能力とも呼ぶ）の総合評価について説明する。
【０１０２】
前記の換気機能の評価はＲ_ＡＴとＦＥＶ（換気機能）との関係からライフスタイル管理を目指したものであるが、それにガス交換機能（Ｐ′_ｃｏ，Ｄ′_ＬＣＯ，Ｄ′_ＬＣＯ／Ｖ′_Ａ，Ｐ′_{ｃｏ（２２）}，Ｄ′_{Ｌｃｏ（２２）}，Ｄ′_ＬＣＯ／Ｖ′_{Ａ（２２）}，ＳＰＯ_２）をパラメータとして加え３次元的に評価すると、呼吸機能検査指標と健康管理がより論理的に関連づけられる。
【０１０３】
図１８は、肺のガス交換機能の指標としてのＣＯ肺拡散能力Ｄ′_ＬＣＯまたはＤ_ＬＣＯと、そのときの肺胞気量Ｖ_ＡまたはＨｅの稀釈からＶ_Ａ′とを求めて、値Ｄ′_ＬＣＯ／Ｖ_Ａ′またはＤ_ＬＣＯ／Ｖ_Ａを演算して求めるための手法を説明するための図である。
【０１０４】
ＣＯ肺拡散能力Ｄ′_ＬＣＯまたはＤ_ＬＣＯの測定方法は、１回呼吸（ｓｉｎｇｌｅ ｂｒｅａｔｈ）法が採用され、これは、息こらえ（ｂｒｅａｔｈ ｈｏｌｄｉｎｇ）法ともいわれている。被験者は、最大呼気位ＲＶから最大吸気位ＴＬＣまで一挙に混合ガスを吸入し、この位置で吸気の始めから正確に１０秒間の呼吸停止をさせる。その後、急速に最大呼出させ、最初の７５０ｍＬを捨てて、残りの呼気ガスをサンプルバッグ３９（次の図１９参照）に集めてガス分析を行う。前記混合ガスは、０．３％ＣＯ、１０％Ｈｅ、２０％Ｏ_２および７０％Ｎ_２の４者混合ガスである。
【０１０５】
ＣＯは肺でとられるのでＦ_ＡＣＯは時間とともに減少するが、Ｈｅは肺でとられないので時間によって変わらない。呼出Ｈｅ濃度をＦ_ＡＨｅとすると、ｔ＝０におけるＦ_ＡＣＯ（０）は
Ｆ_ＡＣＯ（０）＝Ｆ_ＩＣＯ・Ｆ_ＡＨｅ／Ｆ_ＩＨｅ …（１１）
として求められる。定義より
Ｄ_ＬＣＯ＝Ｖ″_ＣＯ／Ｐ_ＡＣＯ …（１２）
である。Ｖ″_ＣＯはＶ_ＣＯの１階微分である。この式に
Ｖ″_ＣＯ＝−ｄＶ_ＣＯ（ｔ）／ｄｔ Ｐ_ＡＣＯ＝Ｐ_ＡＣＯ（ｔ） …（１３）
を代入すると
ｄＶ_ＣＯ（ｔ）／ｄｔ＝−Ｄ_ＬＣＯ・Ｐ_ＡＣＯ（ｔ） …（１４）
となる。ここで、
Ｖ_ＣＯ（ｔ）＝Ｆ_ＡＣＯ（ｔ）・Ｖ_Ａ（ｔ） …（１５）
であるから、
ｄＶ_ＣＯ（ｔ）／ｄｔ＝Ｆ_ＡＣＯ（ｔ）・ｄＶ_Ａ（ｔ）／ｄｔ ＋Ｖ_Ａ（ｔ）・ｄＦ_ＡＣＯ（ｔ）／ｄｔ …（１６）
であり、
Ｖ_Ａ（ｔ）＝一定 …（１７）
なら、
ｄＶ_Ａ（ｔ）／ｄｔ＝０ …（１８）
であるから
ｄＶ_ＣＯ（ｔ）／ｄｔ＝Ｖ_Ａ・ｄＦ_ＡＣＯ（ｔ）／ｄｔ …（１９）
また
Ｐ_ＡＣＯ（ｔ）＝（Ｐ_Ｂ−４７）Ｆ_ＡＣＯ（ｔ） …（２０）
この２つを上式に代入すると
【０１０６】
【数１】

【０１０７】
これがＫｒｏｇｈの式である。ｔを秒にすると、
【０１０８】
【数２】

【０１０９】
ＦＡＣＯ（０）に上式（１０）を代入すると、
【０１１０】
【数３】

【０１１１】
Ｖ_Ａの単位はｍｌＳＴＰＤで、ｔ＝１０秒として、Ｄ_ＬＣＯ（ｍｌ・ｍｉｎ^−１・ｔｏｒｒ^−１）を計算で求めることができる。
【０１１２】
Ｄ_ＬＣＯは式（２３）で計算されるが、Ｖ_Ａの求め方に２通りある。第１の求め方は、Ｄ_ＬＣＯ測定時の吸入気量（Ｖ_Ｉ）に予め測定しておいた残気量（ＲＶ）を加えて、肺胞気量（Ｖ_Ａ）を求める。通常ＲＶ位からＴＬＣ位までの吸入なのでＶ_Ｉは吸気肺活量に、Ｖ_Ａは全肺気量（ＴＬＣ）にほぼ等しい値となる。第２の求め方は、Ｄ_ＬＣＯの測定時のＨｅの稀釈から次式でＶ_Ａを測定する方法がある。この場合には通常のＶ_Ａと区別するために、Ｖ_Ａ′で表すのが一般的である。
【０１１３】
Ｆ_ＩＨｅ（Ｖ_Ｉ−Ｖ_Ｄ）＝Ｆ_ＡＨｅ・Ｖ_Ａ′ …（２４）
の関係が成立する。これより、
Ｖ_Ａ′＝Ｆ_ＩＨｅ（Ｖ_Ｉ−Ｖ_Ｄ）／Ｆ_ＡＨｅ …（２５）
となる。この場合Ｖ_Ｉに比べるとＶ_Ｄはきわめて小さいので、
Ｖ_Ｉ−Ｖ_Ｄ≒Ｖ_Ｉ …（２６）
とすることができる_。
Ｖ_Ａ′＝Ｖ_Ｉ・Ｆ_ＩＨｅ／Ｆ_ＡＨｅ …（２７）
でＶ_Ａ′を求める。Ｖ′を式（２３）のＶ_Ａに代入した場合Ｄ′_ＬＣＯとして、通常のＤ_ＬＣＯと区別する。
【０１１４】
一酸化炭素較差ＣＯ分圧Ｐ′_ＣＯおよびＰ′_{ｃｏ（２２）}が次式（２８），（２９）で示される。
【０１１５】
【数４】

【０１１６】
Ｐ′_{ＣＯ（２２）}＝（Ｐ′_ｃｏ／ＢＭＩ）×２２ …（２９）
前式中、ＢＭＩはＢｏｄｙ Ｍａｓｓ Ｉｎｄｅｘの略で肥満度を表し、体重（ｋｇ）／身長（ｍ）^２で算出される指標である_。したがってＰ′ｃｏ_（２２）は標準体重基準化Ｐ′ｃｏとも呼ばれる。
【０１１７】
同様にＤ′_ＬＣＯ，Ｄ′_ＬＣＯ／Ｖ_Ａも次式（３０），（３１）に従い、標準体重基準化することができる_。
Ｄ′_{ＬＣＯ（２２）}＝（Ｄ′_ＬＣＯ／ＢＭＩ）×２２ …（３０）
Ｄ′_ＬＣＯ／Ｖ′_{Ａ（２２）}＝（Ｄ′_ＬＣＯ／Ｖ′_Ａ／ＢＭＩ）×２２ …（３１）
Ｄ′_{ＬＣＯ（２２）}，Ｄ′_ＬＣＯ／Ｖ′_{Ａ（２２）}は夫々標準体重基準化Ｄ′_{ＬＣＯ（２２）}，Ｄ′_ＬＣＯ／Ｖ′_{Ａ（２２）}とも呼ばれる。
【０１１８】
式（２８）、肺胞におけるガス交換状態の推移を表し、単位時間当りの一酸化炭素の分圧差で、単位はｍＴｏｒｒ／ｓｅｃである。式（２８）の第１項（０．３０／Ｆ_ＩＣＯ）は、吸気ガス中の一酸化炭素濃度を０．３０（％）に補正する項である。第２項（Ｐ_Ｂ−４７）は、肺中における全乾ガスの圧力である。第３項の前半｛Ｆ_ＩＣＯ×Ｆ_ＡＨｅ／Ｆ_ＩＨｅ｝は、初期（ｔ＝０）における肺中の一酸化炭素の濃度であり、Ｆ_ＡＣＯは、終期における肺中の一酸化炭素の濃度である。これらに（Ｐ_Ｂ−４７）を掛けたものが肺中の初期と終期との一酸化炭素の分圧である。第４項の分子１０は、圧力をＴｏｒｒからｍＴｏｒｒ（ミリトール）にするために１０００倍し、ガス濃度が％表示であるので１００で割ったもの、すなわち１０００／１００＝１０である。
【０１１９】
前述のように、式（２９）は標準体重に基準化した単位時間当たりの一酸化炭素の分圧差で単位はｍＴｏｒｒ／ｓｅｃである。
【０１２０】
式（２９）の第１項は単位ＢＭＩ当たりのＰ′ｃｏで身長（ｍ）と体重（ｋｇ）で補正して、他と比較できる利点を有する。
【０１２１】
図１９は、本発明の一部を構成する換気機能、ガス交換機能の測定装置の全体の系統図である。被験者の換気機能およびガス交換機能の同時的な、したがって同一検査体系での測定を行うために、被験者は口に管１２１をくわえる。混合ガス源１４０からは第１切換え弁１４１に前記混合ガスを供給する。第１切換え弁１４１には呼気の流量を計測する流量計１２２が接続され、その流量計１２２の出力は処理回路１２３に与えられ、流量と気量とが時間経過に伴ってサンプリングされて読取られる。流量計１２２からの呼気は、管路１４２から第２切換え弁１４３に導かれ、この第２切換え弁１４３は、管路４２からの呼気を管路１４４から大気放散し、または管路１４５を経て可撓性のあるサンプリングバッグ１３９に導く。バッグ１３９内の呼気のＣＯ濃度は、ＣＯ濃度検出手段１４６によって検出され、またＨｅの濃度はＨｅ濃度検出手段１４７によって検出され、それらの各濃度検出手段１４６，１４７の出力は処理回路１２３に与えられる。
【０１２２】
図２０は、図１９に示される処理回路１２３の動作を説明するためのフローチャートである。ステップｏ１からステップｏ２に移り、第１切換え弁１４１を第１位置１４１ａから第２位置１４１ｂに切換え、被験者は管１２１を口にくわえた状態で混合ガス源１４０からの混合ガスを最大呼気位ＲＶから最大吸気位ＴＬＣまで一挙に吸入し、この位置で吸気の始めから正確に１０秒間の呼吸停止をさせる。次に、ステップｏ３において第１切換え弁１４１を第１位置１４１ａに切換え、このとき第２切換え弁１４３は第１位置１４３ａとしておき、急速に最大呼出させる。このときステップｏ４では、流量計１２２による呼気の流量の時間経過を測定し、メモリ１２４にストアする。ステップｏ５において呼気の最初から７５０ｍＬを測定し、その７５０ｍＬ分の呼気は、第２切換え弁１４３の第１位置１４３ａから管路１４４を経て大気放散される。次のステップｏ６では、第２切換え弁１４３を第２位置１４３ｂに切換え、ステップｏ７では、残りの呼気ガスをバッグ１３９に管路１４５を経て１０００ｍＬを貯留し、そのときにおいてもまたステップｏ８では、流量計１２２の計測値を時間経過に伴って測定してメモリ１２４にストアしておく。ステップｏ９では、ステップｏ７において１０００ｍＬの計測後に、第１位置１４３ａに切換えて、残りの呼気を大気放散させ、このときにおいてもまた流量計１２２の計測値は処理回路１２３からメモリ１２４にストアされる。こうして気量と流量とが対応づけてメモリ１２４にストアされることになる。
【０１２３】
処理回路１２３には陰極線管または液晶表示素子などを用いた目視表示手段１２５が備えられ、その表示面１２６には、前述の表示図面などを表示することができる。また記録紙１２７に、既に測定してある流量気量曲線が描かれているときには、その記録紙１２７を、光学的に読取る読取手段１２８に供給してその記録紙１２７に記録されている流量気量曲線を読取り、メモリ１２４にストアすることもまた可能である。
【０１２４】
処理回路１２３は、ステップｏ１０でメモリ１２４にストアされている流量気量曲線の下行脚のピーク位置を検出し、そのときの最大流量ＰＥＦＲおよびそのときの気量Ｖ１を求める。ステップｏ１１では、流量気量曲線の気量に関して、相対気量または絶対気量のいずれかの選択をする。
【０１２５】
このようにして相対気量Ｒと、それに対応する流量との組合わせを求めた後、ステップｏ１２において、求められた相対気量と流量とから、２次式のあてはめを行う。
【０１２６】
ステップｏ１３では、下行脚にあてはめられた２次式の１次項の係数ａ１と２次項の係数ａ２とを演算した結果の値を採用して、係数勾配指数Ｒ_ＡＴを求める。次のステップｏ１４に従って、１秒率ＦＥＶを計算する。ステップｏ１１で絶対気量が選択されたときには、２次式変数ｘは、絶対気量となる。
【０１２７】
ステップｏ１５では、Ｄ_ＬＣＯ，Ｄ_ＬＣＯ／Ｖ_Ａ，Ｄ′_ＬＣＯ／Ｖ′_Ａ，Ｐ′_{ＣＯ（２２）}，Ｄ′_ＬＣＯ／Ｖ′_{Ａ（２２）}等パラメータの演算を行い、ステップｏ１６では、図２１に示されるような３次元表示を行う。このようにして、図２０のステップを用いて時系列的な換気機能とガス交換機能とを測定することによって、図２１に示されるように、３次元の表示を行うことができる。このような図２１に示される３次元表示は、表示手段１２５によって達成される。
【０１２８】
ＦＥＶ−Ｒ_ＡＴの表示と同様にＤ_ＬＣＯ，Ｄ_ＬＣＯ／Ｖ_Ａ，Ｄ′_ＬＣＯ／Ｖ′_Ａ，Ｐ′_{ＣＯ（２２）}，Ｄ′_ＬＣＯ／Ｖ′_{Ａ（２２）}をステップｏ１５でメモリに記憶しておけば、随意にそれぞれをＺ軸とする３次元表示グラフが得られる。これは、たとえばファンクションキーを押すことにより、Ｄ_ＬＣＯ→Ｄ_ＬＣＯ／ＶＡ→Ｄ′_ＬＣＯ／Ｖ′Ａ→Ｐ′_{ＣＯ（２２）}→Ｄ′_ＬＣＯ／Ｖ′_{Ａ（２２）}とサイクルするように設定する。
【０１２９】
本発明の好ましい実施の形態によれば、図２０のステップｏ１６で各種パラメータを３次元表示する前にＦＥＶとＲ_ＡＴをまず２次元表示して、前記のように被験者の属するゾーンを同定する。ゾーンにより、３次元表示の際のＺ軸パラメータとして Ｄ_ＬＣＯ，Ｄ_ＬＣＯ／Ｖ_Ａ，Ｄ′_ＬＣＯ／Ｖ′_Ａ，Ｐ′_{ＣＯ（２２）}，およびＤ′_ＬＣＯ／Ｖ′_{Ａ（２２）}の群の中から最も最適なガス交換機能指標を選び、ステップｏ１６で３次元表示を実施する。
【０１３０】
したがって、ステップｏ１５で２次元表示の結果から特定のパラメータのみを演算するような構成とすることができるし、またすべてのパラメータを計算後、メモリ１２４にストアし、所望のＺ軸パラメータのみを取出し、３次元表示を完成するような構成とすることができる。いずれにしろ被験者の所属する健康グループにより、所望のＺ軸パラメータ（ガス交換機能指標）を選択できる。
【０１３１】
以上、本発明の方法を実施例を用いて説明したが、本発明の範囲は開示した具体例に限定されない。
【０１３２】
本発明は、次の実施の形態が可能である_。本発明によれば、被験者の換気機能指標および／またはガス交換機能指標を測定、演算、解析、表示する演算処理部を備える第１検査手段と、前記演算処理部に接続されていてもよく、被験者の代謝機能指標を測定、演算、表示する第２検査手段と、第２検査手段に接続され、被験者がその上で運動する運動負荷手段と、被験者のガス輸送機能指標を測定、演算する第３検査手段とを含むことを特徴とする呼吸機能からみた総合的健康管理のための気相系呼吸機能検査システムが提供される。
【０１３３】
前記気相系呼吸機能検査システムは、下記の各手段のうち１つ以上をさらに含むことができる。
【０１３４】
（１）被験者の換気機能指標を測定、演算、解析、表示する第４検査手段；
（２）被験者の筋力を測定する筋力測定手段；
（３）被験者の運動時の血圧を測定する血圧測定手段。
【０１３５】
好ましくは、被験者の筋力が握力であることを特徴とする。ここで好ましくは、換気機能指標がＦＥＶ_１％またはＲ_ＡＴであり、ガス交換指標がＤ_ＬＣＯ，Ｄ_ＬＣＯ／Ｖ_Ａ，Ｄ′_ＬＣＯ／Ｖ′_Ａ，Ｐ′_{ＣＯ（２２）}，およびＤ′_ＬＣＯ／Ｖ′_{Ａ（２２）}から成る群より選ばれる１種以上であり、代謝機能指標がＶ′_Ｏ２，Ｖ′_ＣＯ２，ＡＴおよびＲから成る群より選ばれる１種以上であり、そしてガス輸送機能がＳＰＯ_２である。
【０１３６】
さらに好ましくは、ガス交換指標が、Ｐ′_{ＣＯ（２２）}またはＤ′_ＬＣＯ／Ｖ′_{Ａ（２２）}である。
【０１３７】
好ましくは、前記気相系呼吸機能検査システムにおいて、運動負荷手段がトレッドミル負荷装置またはエルゴメータ負荷装置である。
【０１３８】
また本発明によれば、（ａ）３次元直交座標系のＸ軸正方向を第１換気機能指標とし、Ｘ軸負方向をガス輸送機能指標とし、Ｙ軸正方向を第２換気機能指標とし、Ｙ軸負方向を代謝機能指標とし、Ｚ軸正方向をガス交換指標とし、Ｚ軸負方向を筋力として呼吸機能の関わる３次元空間を形成すること、（ｂ）前記３次元空間を８分割し、Ｘ軸正、Ｙ軸正、Ｚ軸正方向で囲まれる分割空間を第１空間とし、Ｘ軸正、Ｙ軸正、Ｚ軸負方向で囲まれる分割空間を第２空間とし、Ｘ軸正、Ｙ軸負、Ｚ軸正方向で囲まれる分割空間を第３空間とし、Ｘ軸正、Ｙ軸負、Ｚ軸負方向で囲まれる分割空間を第４空間とし、Ｘ軸負、Ｙ軸正、Ｚ軸正方向で囲まれる分割空間を第５空間とし、Ｘ軸負、Ｙ軸正、Ｚ軸負方向で囲まれる分割空間を第６空間とし、Ｘ軸負、Ｙ軸負、Ｚ軸正方向で囲まれる分割空間を第７空間とし、そしてＸ軸正、Ｙ軸負、Ｚ軸負方向で囲まれる分割空間を第８空間とすること、（ｃ）被験者の呼気データから、第１換気機能指標、第２換気機能指標、ガス交換指標、ガス輸送機能指標、代謝機能指標を各々求め、さらに被験者の筋力を測定して前記指標および筋力値を前記３次元直交座標系に３次元座標表示し、被験者の属する空間を同定すること、そして（ｄ）３次元座標表示された結果および前記被験者の属する空間の特性から被験者が呼吸機能を総合的に評価する以上の（ａ）〜（ｄ）のステップから成ることを特徴とする呼吸機能からみた総合的健康管理の方法が提供される。
【０１３９】
ここで好ましくは、第１換気機能指標がＲ_ＡＴ、第２換気機能指標がＦＥＶ_１％、ガス交換機能指標がＤ_ＬＣＯ，Ｄ_ＬＣＯ／Ｖ_Ａ，Ｄ′_ＬＣＯ／Ｖ′_Ａ，Ｐ′_{ＣＯ（２２）}およびＤ′_ＬＣＯ／Ｖ′_{Ａ（２２）}から成る群より選ばれ、代謝機能指標がＶ′_Ｏ２，Ｖ′_ＣＯ２，ＡＴおよびＲから成る群より選ばれ、ガス輸送機能指標がＳＰＯ_２である。
【０１４０】
さらに好ましくは、ガス交換機能指標がＰ′_{ＣＯ（２２）}またはＤ′_ＬＣＯ／Ｖ′_{Ａ（２２）}であり、代謝機能指標がＶ′_Ｏ２である。好ましくは、被験者の筋力が握力である。
【０１４１】
本発明に従えば、前記の呼吸機能からみた総合的健康管理の方法において、前記（ｃ）ステップの代わりに、（Ｃ′１）被験者の呼気データからＲ_ＡＴ，ＦＥＶ_１％を求めさらに、被験者の筋力を測定し、前記指標をＸ軸−Ｙ軸平面に２次元表示し、そして（Ｃ′２）前記２次元座標面上に予め設定した（Ａ）健康、（Ｂ）ライフスタイル管理、（Ｃ）スクリーニングおよび（Ｄ１−３）疾病管理の各ゾーンから成る健康管理ゾーンとステップ（Ｃ′１）で得られる２次元座標表示のマッチングを行い、その結果が（Ａ）ゾーンであるとき、前記指標および筋力値を第２空間に３次元座標表示すること、以上の（Ｃ′１）および（Ｃ′２）から成るステップを実行することができる。
【０１４２】
本発明に従えば、前記の呼吸機能からみた総合的健康管理の方法において、前記（ｃ）ステップの代わりに、（Ｃ″１）被験者の呼気データからＲ_ＡＴ，ＦＥＶ_１％を求めさらに、被験者の筋力を測定し、前記指標をＸ軸−Ｙ軸平面に２次元表示し、そして（Ｃ″２）前記２次元座標面上に予め設定した（Ａ）健康、（Ｂ）ライフスタイル管理、（Ｃ）スクリ−ニングおよび（Ｄ１−３）疾病管理の各ゾーンから成る健康管理ゾーンとステップ（Ｃ′′′１）の２次元座標表示のマッチングを行い、その結果が（Ｂ）ゾーンであるとき、さらに被験者の呼気データからＰ′_{ＣＯ（２２）}および／またはＤ′_ＬＣＯ／Ｖ′_{Ａ（２２）}を求め、いずれか一方の指標を前記指標と合わせて第１空間に３次元座標表示すること、以上の（Ｃ″１）および（Ｃ″２）から成るステップを実行することができる。
【０１４３】
前記（Ｃ″２）ステップで、さらに筋力値を第２空間に３次元座標表示することができる。
【０１４４】
本発明に従えば、前記の呼吸機能からみた総合的健康管理の方法において、前記（Ｃ）ステップの代わりに、（Ｃ′′′１）被験者の呼気データからＲ_ＡＴ，ＦＥＶ_１％を求めさらに、被験者の筋力を測定し、前記指標をＸ軸−Ｙ軸平面に２次元表示し、そして（Ｃ′′′２）前記２次元座標面上に予め設定した（Ａ）健康、（Ｂ）ライフスタイル管理、（Ｃ）スクリ−ニングおよび（Ｄ１−３）疾病管理の各ゾーンから成る健康管理ゾーンとステップ（Ｃ′′′１）の２次元座標表示のマッチングを行い、その結果が（Ｃ）または（Ｄ１−３）ゾーンであるとき、さらに被験者の呼気データからＰ′_{ＣＯ（２２）}および／またはＤ′_ＬＣＯ／Ｖ′_{Ａ（２２）}、ならびにＶ′_Ｏ２および／またはＡＴ、加えてＳＰＯ_２を求め、各々の指標を（ｂ）ステップで形成した対応する空間に３次元座標表示すること、以上の（Ｃ′′′１）および（Ｃ′′′２）から成るステップを実行することができる。
【０１４５】
前記（Ｃ′′′２）ステップでさらに筋力値を第２空間、第４空間、第６空間、第８空間の１つ以上の空間に３次元座標表示することもできる。
【０１４６】
また本発明は、次の実施の形態が可能である。
（１）代謝機能からみた健康管理の方法であって、（ａ）被験者の１日の生活様式に対応する運動モードを設定し、（ｂ）設定された運動モードを運動負荷量に換算し、（ｃ）被験者を運動負荷手段を備える運動手段の上で、前記運動負荷量をかけながら所定時間運動させるとともに、被験者の口から呼気を採取し、（ｄ）呼気中の酸素濃度を検出し、検出した酸素濃度に基づいてＶ′_Ｏ２を演算し、（ｅ）Ｖ′_Ｏ２から前記所定時間に被験者の消費した運動エネルギー（Ｅ_１）を求め、（ｆ）消費した運動エネルギー（Ｅ_１）を被験者の１日消費推定エネルギー（Ｅ_２）に換算し、そして（ｇ）１日消費推定エネルギー（Ｅ_２）を評価し、酸素消費量改善のための運動処方および栄養所要量変更についての処方を被験者に与え被験者の健康管理を行うことを特徴とする代謝機能からみた健康管理の方法。
【０１４７】
（２）（ａ）３次元直交座標系のＸ軸正方向を第１換気機能指標とし、Ｘ軸負方向をガス輸送機能指標とし、Ｙ軸正方向を第２換気機能指標とし、Ｙ軸負方向を代謝機能指標Ｖ′_Ｏ２とし、Ｚ軸正方向をガス交換指標とし、Ｚ軸負方向を筋力として呼吸機能の関わる３次元空間を形成すること、（ｂ）前記３次元空間を８分割し、Ｘ軸正、Ｙ軸正、Ｚ軸正方向で囲まれる分割空間を第１空間とし、Ｘ軸正、Ｙ軸正、Ｚ軸負方向で囲まれる分割空間を第２空間とし、Ｘ軸正、Ｙ軸負、Ｚ軸正方向で囲まれる分割空間を第３空間とし、Ｘ軸正、Ｙ軸負、Ｚ軸負方向で囲まれる分割空間を第４空間とし、Ｘ軸負、Ｙ軸正、Ｚ軸正方向で囲まれる分割空間を第５空間とし、Ｘ軸負、Ｙ軸正、Ｚ軸負方向で囲まれる分割空間を第６空間とし、Ｘ軸負、Ｙ軸負、Ｚ軸正方向で囲まれる分割空間を第７空間とし、そしてＸ軸正、Ｙ軸負、Ｚ軸負方向で囲まれる分割空間を第８空間とすること、（ｃ）総合的健康管理のための気相系呼吸機能検査システムを準備し、この気相系呼吸機能検査システムは、被験者の第１換気機能指標およびガス交換機能指標を測定、演算、解析、表示する演算処理部を備える第１検査手段と、前記演算処理部に接続されていてもよく、被験者の代謝機能指標Ｖ′_Ｏ２を測定、演算、表示する第２検査手段と、第２検査手段に接続され、被験者がその上で運動する運動負荷手段と、被験者のガス輸送機能指標を測定、演算する第３検査手段と、被験者の第２換気機能指標を測定、演算、解析、表示する第４検査手段と、被験者の筋力を測定する筋力測定手段とを含み、（ｄ）被験者の呼気データから、第１検査手段による第１換気機能指標、第４検査手段による第２換気機能指標、第１検査手段によるガス交換指標、第３検査手段によるガス輸送機能指標、第２検査手段による代謝機能指標Ｖ′_Ｏ２を各々求め、さらに被験者の筋力を筋力測定手段によって測定して前記指標および筋力値を前記３次元直交座標系に３次元座標表示し、被験者の属する空間を同定すること、そして（ｅ）３次元座標表示された結果および前記被験者の属する空間の特性から被験者の呼吸機能を総合的に評価するとともに、（ｆ）被験者の１日の生活様式に対応する運動モードを設定し、（ｇ）設定された運動モードを運動負荷量に換算し、（ｈ）被験者を運動負荷手段を備える運動手段の上で、前記運動負荷量をかけながら所定時間運動させるとともに、被験者の口から呼気を採取し、（ｉ）第２検査手段によって呼気中の酸素濃度を検出し、検出した酸素濃度に基づいてＶ′_Ｏ２を演算し、（ｊ）Ｖ′_Ｏ２から前記所定時間に被験者の消費した運動エネルギー（Ｅ_１）を求め、（ｋ）消費した運動エネルギー（Ｅ_１）を被験者の１日消費推定エネルギー（Ｅ_２）に換算し、そして（ｌ）１日消費推定エネルギー（Ｅ_２）を評価し、酸素消費量改善のための運動処方および栄養所要量変更についての処方を被験者に与え被験者の健康管理を行うこと特徴とする健康管理の方法。
【０１４８】
本明細書中用いる「呼吸機能」とは大別して、「換気機能」、「ガス交換機能」、「ガス輸送機能」、「代謝機能」に分類される。「換気機能」の指標としては、ＦＶ（最大流量気流量曲線）解析およびＶＴ（最大努力性呼出曲線）解析を通して得られる％ＶＣ，ＦＥＶ_１％（１秒率），Ｒ_ＡＴ（係数勾配指数），ｄＶ／ｄＦ等が挙げられる。
【０１４９】
「ガス交換機能」の指標としては、Ｄ_ＬＣＯ，Ｄ_ＬＣＯ／Ｖ_Ａ，Ｄ′_ＬＣＯ／Ｖ′_Ａ，Ｐ′_{ＣＯ（２２）}，Ｄ′_ＬＣＯ／Ｖ′_{Ａ（２２）}等が挙げられる。「ガス輸送機能」の指標としては、ＳＰＯ_２が挙げられる。「代謝機能」の指標としては、Ｖ′_Ｏ２，Ｖ′_ＣＯ２，Ｒ（ガス交換比、Ｖ′_ＣＯ２／Ｖ′_Ｏ２），ＡＴ、さらに運動消費エネルギー（Ｅ_１）および１日消費推定エネルギー（Ｅ_２）等が挙げられる。
【０１５０】
「呼吸機能」における前記の各機能の相関関係は、図１に示されるとおりである。
【０１５１】
さらに、具体的に「換気機能」は、素因変化（気道過敏性）、形態的変化（気道および肺胞）、過膨張、末梢気道閉塞等の健康管理上の問題点に関連がある。
【０１５２】
「ガス交換機能」は、総合ガス交換能力を表し、末梢組織における酸素消費要求度と関連がある。「ガス輸送機能」は、末梢組織へのＯ_２の輸送性と関連がある。「代謝機能」は酸素消費量、運動（活動）消費エネルギーと関連がある。
【０１５３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、被験者の呼気データに基づき、呼吸機能の空間概念化を図り、各呼吸機能指標（換気機能指標、ガス交換機能指標、ガス輸送機能指標、代謝機能指標）と生活習慣を関連づけて各機能を総合的に評価し、呼吸機能からみた健康管理ができる。
【０１５４】
さらに本発明によれば、被験者の呼気データに基づき、代謝機能指標を求めるとともに運動消費エネルギー（Ｅ_１）を算出し、１日消費推定エネルギー（Ｅ_２）を得るようにしたので、このようにして求められた１日消費推定エネルギー（Ｅ_２）は従来技術の概算的な１日消費推定エネルギー（Ｅ_３）と異なって、被験者の代謝機能を正確に反映し、したがってこの値を用いて被験者の栄養、肥満、運動等を含めた健康指導およびライフスタイル管理のための指導を的確に行うことが可能となる。
【０１５５】
さらに特定的には、中高年の酸素消費能力の改善を図り、代謝機能を含めた呼吸器の健康管理ができ、さらにライフスタイル管理もできる。
【０１５６】
加えて、アレルギー素因に基づく形態変化、酸素消費供給能について若年者の初期値を把握し、健康危険度の評価が可能となる。
【０１５７】
さらに本発明は、地域医師会、地域産業保健センター、市町村保健センターを母体とする集団（地域、職域、医療集団）の健康管理活動（健康教育、健康管理、プライマリケア、集団管理）の促進に寄与する。その結果、代謝を含めた呼吸器の健康管理により、中高年者ないしは高齢者に対して疾病予防とともに健康の維持増進に大きく貢献ができ、ひいては国民医療費の削減も期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】呼吸機能における換気機能、代謝機能等各機能の相関関係を表す図である。
【図２】本発明の気相系呼吸機能検査システムの主要部のブロックダイヤグラムである。
【図３】Ｖ′_Ｏ２，Ｖ′_ＣＯ２測定装置の一例のブロックダイヤグラムである。
【図４】ＦＥＶ_１％（ｇ）とＲ_ＡＴの相関関係図をゾーン化して表示した図である。
【図５】呼吸機能と生活習慣との関係を空間概念化した模式図である。
【図６】ＦＶ曲線を得るための装置の電気的な構成を示すブロック図である。
【図７】図６に示す処理回路１２３を作動させＦＶ曲線を表示するときのフローチャートである。
【図８】被験者の呼気のＦＶ曲線を模式的に示す図である。
【図９】本発明に従い、ＦＶ曲線を合成する模式図である。
【図１０】ＦＶ，ＧＶ両曲線の一例を示す図である。
【図１１】本発明に従いＦＶ波形の解析、合成を行った一例を表示した図である。
【図１２】本発明に従う２次回帰式の係数相関図（ａ１，ａ２）を示す図である。
【図１３】本発明に従って、処理回路１２３を作動させａ１，ａ２を演算、表示するときのフローチャートである。
【図１４】本発明に従う２次曲線の１次項の係数ａ１と２次項の係数ａ２と係数勾配指数Ｒ_ＡＴの関係を表す図である。
【図１５】本発明に従って、処理回路１２３を作動させａ１，ａ２，Ｒ_ＡＴを演算、表示するときのフローチャートである。
【図１６】本発明に従って、ＦＥＶ（ＶＣｐ）とＲ_ＡＴＴの関係を示す一例を表示した図である。
【図１７】本発明に従ってＦＥＶ（ｇ）またはＦＥＶ（ｔ）とＲ_ＡＴの関係を表す一例を表示した図である。
【図１８】本発明に従って、１回呼吸法を説明するための模式図である。
【図１９】本発明に従う呼吸機能、ガス交換機能測定装置の全体の構成を示す系統図である。
【図２０】本発明に従って、処理回路１２３を作動させ、Ｒ_ＡＴ，ＦＥＶ，Ｄ_ＬＣＯ，Ｄ_ＬＣＯ／Ｖ_Ａ，Ｄ′_ＬＣＯ／Ｖ′_Ａ，Ｐ′_{ＣＯ（２２）}，Ｄ′_ＬＣＯ／Ｖ′_{Ａ（２２）}を演算、さらに３次元表示するときのフローチャートである。
【図２１】本発明に従って、換気機能指標とガス交換機能指標を３次元表示した図である。
【符号の説明】
１１ 運動手段
１２ マウスピース
１３ 運動負荷器
１４ サンプリングチューブ
１５ フローセンサ
１６ 赤外線式ＣＯ_２センサ
１７ ジルコニア式Ｏ_２センサ
１８ マイクロコンピュータ
１９ ディスプレイ
２０ 被験者
２１ Ｖ′_Ｏ２，Ｖ′_ＣＯ２測定装置
１２１ 管
１２２ 流量系統
１２３ 処理回路
１２４ メモリ
１２５ 表示手段
１２６ 表示面
１２７ 記録紙
１２８ 読取装置
１４０ 混合ガス源
１４１ 第１切換手段
１４３ 第２切換手段
１４６ ＣＯ濃度検出手段
１４７ Ｈｅ濃度検出手段[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to the field of public health, and more particularly to a gas phase respiratory function test system for a comprehensive health care device from the viewpoint of respiratory function.
[0002]
[Prior art]
The elderly population is expected to increase further in the 21st century, accounting for more than 25% of the population, and the illness of the elderly will increase further, with bedridden elderly being expected to exceed 1 million. There is a need for welfare measures. Therefore, when considering the maintenance and improvement of the health of the elderly in the 21st century, from the end of the 20th century to the beginning of the 21st century, especially for middle-aged people, the respiratory function (ventilation, gas exchange, gas transport, including gas exchange and oxygen consumption) , Metabolism) must be maintained and promoted.
[0003]
Conventionally, there is a pneumoconiosis countermeasure (occupational disease countermeasure) as a health management from the viewpoint of respiratory function, which has been promoted in the field of respiratory organs. It is not the subject.
[0004]
At present, test devices that independently measure ventilation capacity, gas exchange function, and exhaled gas are widely used in the clinical field. In addition, a physical strength measurement system for building health and physical strength has been developed.
[0005]
The present inventor has proposed an FEV that is an index of the ventilation capacity._1%(Also called 1 second rate) and R_AT(Also referred to as a coefficient gradient index) in two-dimensional coordinates, and a method and apparatus for comprehensively and accurately evaluating airway hyperresponsiveness and airway obstruction from the displayed position have been completed. Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-222732 discloses a method and an apparatus.
[0006]
Further, the present inventor has proposed that FEV_1%And R_ATA two-dimensional coordinate display is performed, and a method for evaluating a ventilation capacity for lifestyle management related to airway obstruction based on matching of a health management zone set in advance on the two-dimensional coordinate and the coordinate display has been found (Japanese Patent Application No. Hei. 6-317272).
[0007]
The inventor separately describes the descending limb of the maximum expiratory flow volume curve quantitatively, displays the gas exchange function three-dimensionally in association with the CO lung diffusion ability as an index, and allows the ventilation and gas exchange functions to be evaluated. And a three-dimensional display device for it. Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-205761 discloses a method and an apparatus.
[0008]
Further, the present inventor has proposed that FEV_1%And R_ATP ′, which is an index of the gas exchange function, is obtained from the test system data substantially the same as the test system for obtaining the breath data._CO, P '_{CO (22)}, D '_LCO, D '_{LCO (22)}, D '_LCO/ V '_A, D '_LCO/ V '_{A (22)}And SPO₂By calculating or calculating the three-dimensional coordinates of these indices in three-dimensional coordinates, a method and apparatus for comprehensively evaluating ventilation and gas exchange functions for lifestyle management have been completed. Japanese Patent Application No. 6-317273 discloses a method and apparatus.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In this way, a technique for evaluating respiratory functions such as a ventilation ability and a gas exchange function and utilizing it for lifestyle management is being established. However, a system and a method for evaluating a metabolic function in addition to a ventilation function and a gas exchange function and performing comprehensive health care have not yet been known.
[0010]
The present invention has been made in view of such circumstances, and it is an object of the present invention to provide an apparatus for performing comprehensive health management mainly on lifestyle management from the viewpoint of respiratory function (particularly including metabolic function). I do.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides: (a) a first inspection unit including an arithmetic processing unit that measures, calculates, analyzes, and displays a ventilation function index and / or a gas exchange function index of a subject;
(B) a second test means which may be connected to the arithmetic processing unit, and measures, calculates and displays a metabolic function index of the subject;
(C) third inspection means for measuring and calculating the gas transport function index of the subject,
(D) The second inspection means
(D1) means for setting an exercise mode corresponding to the daily lifestyle of the subject;
(D2) exercise load conversion means for converting the exercise mode set by the exercise mode setting means into an exercise load;
(D3) exercising means on which the subject rides, the exercise means comprising exercise load means responsive to an output of the exercise load conversion means, and exercising for a predetermined time while applying the exercise load to the subject;
(D4) a breath collecting means for collecting breath from a subject's mouth,
(D5) oxygen concentration detecting means for detecting the oxygen concentration in the breath from the breath collecting means;
(D6) In response to the output of the oxygen concentration detecting means, an index V ′ of the metabolic function of the subject based on the detected oxygen concentration₀₂V 'to calculate (oxygen uptake)_O2Arithmetic means;
(D7) The V ′_O2In response to the output of the calculating means, the index V '_O2From the kinetic energy (E₁) For calculating kinetic energy,
(D8) In response to the output of the kinetic energy calculating means, the consumed kinetic energy (E₁) Is the estimated daily energy consumption (E_Two), A daily consumption estimated energy conversion means,
(D9) In response to the output of the estimated daily consumption energy conversion means, the estimated daily consumption energy (E_TwoOutput means for evaluating and prescribing exercise prescriptions for improving oxygen consumption and prescriptions for changing nutritional requirements. It is a system respiratory function test system.
[0014]
A gas phase respiratory function test system for comprehensive health care from the viewpoint of respiratory function according to the present invention will be described in more detail with reference to FIGS.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a diagram showing a correlation among functions such as a ventilation function and a metabolic function in a respiratory function. FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the gas phase respiratory function test system of the present invention. In the figure, 1 is a first test means capable of measuring, calculating, analyzing and displaying the ventilation function index and gas exchange function index of the subject, and 2 is a second testing means capable of measuring, calculating, analyzing and displaying the metabolic function index of the subject. 3 is a third test means capable of measuring, calculating and displaying the gas transport function index of the subject, 4 is an exercise load means, 5 is a blood pressure measuring means for measuring blood pressure during exercise, and 6 is a muscular strength measuring means. Represent. Reference numeral 7 denotes a fourth inspection means capable of measuring, calculating, analyzing, and displaying the ventilation function index. Although the block diagram of FIG. 2 shows an example of the connection state of each means, other connection modes are possible.
[0016]
In this example, each unit that needs to calculate and analyze the measurement data obtained from the subject may have its own processing unit that processes the data itself. The data is transferred to the arithmetic processing unit 1a, where the arithmetic processing can be performed. Similarly, the display of data may be provided with a display unit for each unit to display, but the data and various respiratory function indices calculated therefrom are collectively processed by the processing unit 1a, and then displayed on the display unit. (Or printing).
[0017]
Since the first inspection means 1 can measure, calculate, analyze and display the ventilation function means, the fourth detection means 7 having the same function is not essential for the gas phase respiratory function inspection system of the present invention, but will be described later. Therefore, it is preferable to use the fourth inspection means 7 in addition to the first inspection means 1.
[0018]
The inspection and measurement device corresponding to the first inspection means 1 is an aerometer S / 9 (trade name) from Minato Medical Science Co., Ltd., and the inspection and measurement device corresponding to the second inspection means 2 is an aerometer AE-280 ( The examination and measurement device corresponding to the third examination means 3 is a pulse oximeter (trade name) from Nippon Kogaku Co., Ltd., and the blood pressure monitor corresponding to the blood pressure measurement means 5 is EBP- from Minato Medical Science Co., Ltd. 300 is commercially available from Minato Medical Science Co., Ltd. A grip strength meter, which is an example of the muscle strength measuring means 5, is commercially available from Takei Kiki Kogyo Co., Ltd. as a digital grip strength back muscle measuring instrument and an attachment for grip strength. A bicycle ergometer as an example of the exercise load means 4 is an ergometer 232C._XLCommercially available from Combi Corporation.
[0019]
The detailed configuration of the fourth inspection means 7 is described in the aforementioned Japanese Patent Application No. 6-317273. See the examples below, especially FIG. That is, the fourth inspection means 7 is composed of a spirometer, a memory, various calculation units and the like, and draws the breath data of the subject measured by the spirometer on an FV curve. Based on the descending limb of the FV curve and the exhalation data, the calculation unit performs, for example, FEV among the ventilation function indexes._1%, R_ATAre calculated, and if necessary, these are graphically displayed on the fourth inspection means 7.
[0020]
The detailed configuration of the first inspection means 1 is also described in Japanese Patent Application No. 6-317273. See the examples described below, in particular FIGS. That is, the first inspection means 1 is composed of a spirometer, a memory, a gas mixing bag, various calculation units, and the like._1%, R_ATCan be calculated, and among the gas exchange function indices, for example, P '_CO, D '_LCO, D '_LCO/ V '_A, D '_LCO/ V_A, P '_{CO (22)}Can be determined from gas analysis. Any of these indices can be displayed on the first inspection means 1.
[0021]
A method of measuring and calculating a ventilation function index and a gas exchange function index using the first inspection means 1 and the fourth inspection means 7 is also described in detail in Japanese Patent Application No. 6-317273. See the examples below.
[0022]
According to the present invention, V ′ is further determined using the third inspection means 3._O2(Oxygen uptake), V '_CO2(Carbon dioxide emission) can be measured.
[0023]
FIG. 3 shows V ′ by the breath-by-breath method._O2, V '_CO21 shows an overall system diagram (block diagram) of an example of a measuring device. Such V '_O2, V '_CO2The measuring device 20 forms a main part of the gas phase respiratory function test system of the present invention.
[0024]
The subject 10 first rides on a treadmill 11 which is an exercise means, and performs a forward moving exercise (walking or running) while adding a mouthpiece 12 (or a mask) to a mouth. The treadmill 11 is provided with an exercise load device 13 and supplies an appropriate exercise load to the subject 10 based on the exercise load level (exercise mode) selected by the subject 10. Usually, the exercise mode is reflected on the rotation speed or the inclination angle of a belt (not shown) on which the subject 10 walks or runs, and is applied to the subject 10. The exhalation of the subject 10 during the exercise passes through the sampling tube 14 and the flow sensor 15 and the infrared CO₂It is distributed to the sensor 16. Infrared CO₂In the sensor 16, light in the carbon dioxide gas molecular wavelength range in the exhaled breath is detected by an infrared absorption method, and is electrically amplified to detect the carbon dioxide gas concentration. Infrared CO₂The exhalation that has passed through the sensor 16 is followed by a zirconia O₂It is led to a sensor 17, where the oxygen concentration is detected by a zirconia sensor. The oxygen concentration and carbon dioxide concentration data actually measured by the sensors 15 and 16 are sent to the microcomputer 18 once. On the other hand, part of the exhalation₂The flow passes through a flow sensor 15 connected in parallel with the sensor 16, where the flow rate of the expired air is measured, and the flow rate data is also sent to the microcomputer 18.
[0025]
The microcomputer 18 corrects the time delay of the sensors 16 and 17 with respect to the flow rate of expiration, and_O2And V '_CO2Is calculated. V '_O2, V '_CO2The value is displayed on the display 19 or output by another output means such as an analog signal output, a printer output, and a serial data output. Through the same process as above, V '_E(Ventilation volume) is also calculated. The gas exchange ratio R can also be determined from these measured values.
[0026]
In addition, AT (anaerobic metabolic threshold) can be determined by exhaled gas analysis. AT states that "V 'during exercise when the anaerobic energy production mechanism is added to aerobic energy production._O2And reflects the increase in lactate concentration in muscle and arterial blood and the lactate / pyruvate ratio. AT is V '_EV '_O2And V '_CO2V '_O2Can be determined by plotting AT is also a useful index especially for the severity of heart failure, exercise prescription for rehabilitation and exercise therapy, and effect evaluation.
[0027]
According to the present invention, to comprehensively evaluate a subject's respiratory function (including ventilation, gas exchange, gas transport and metabolic functions, and muscular strength), a three-dimensional space related to respiratory function is utilized using a three-dimensional orthogonal coordinate system. Is formed, and this is divided into a plurality of parts, the respiratory function index of the subject is displayed (plotted) in three-dimensional coordinates, and the display is performed based on the characteristics of the divided space to which the subject belongs and the results of the coordinate display.
[0028]
Prior to this comprehensive evaluation based on respiratory function, a group of subjects is requested to submit a health survey sheet and the ventilation function is examined. For this purpose, the FV waveform is analyzed after the FV measurement using the fourth inspection means 7, and the ventilation function index, for example, the FEV_1%, R_ATAsk for. For this purpose, the ventilation function index can be obtained by using the first inspection means 1 instead of the fourth inspection means 7.
[0029]
Here, such an FEV_1%, R_ATThe evaluation of the respiratory function such as the above and the evaluation of the muscular strength are collectively referred to as “evaluation of the primary respiratory function”. The two-dimensional health care method using the ventilation function index is described in detail in Japanese Patent Application No. 6-317272, but will be briefly described below. See the examples below for details.
[0030]
R obtained as a result of the analysis of the FV waveform_AT, FEV_1%Are plotted (two-dimensionally displayed) on the X axis and the Y axis, respectively. FEV_1%FIG. 4 shows an example in which FEV (g) (forced lung rescue rate 1 second rate) is adopted as a plot and plotted on the Y-axis. On the same plane as this two-dimensional display, the health condition categories (zones) shown in Table 1 are displayed along the Y axis.
[0031]
[Table 1]

[0032]
The lifestyle referred to here includes, for example, nutrition (dietary habits, dietary amount, green and yellow species), obesity, drinking, exercise, muscular strength, smoking, occupation, stress, and the like.
[0033]
The health condition zone display may be displayed so as to be superimposed on the two-dimensional display, or the zone display may be performed in advance, and the two-dimensional display may be superimposed thereon.
[0034]
For example, if the two-dimensional display data of the subject is in zone A, the subject is determined to be healthy, and it is not necessary to examine the gas exchange function, gas transport function, and / or metabolic function. However, these functions may be further tested, just in case.
[0035]
If the two-dimensional display data of the subject is less than or equal to zone B, that is, B, C, D1-3, it is necessary to thoroughly manage the subject's health as shown in Table 1, and the gas exchange function (also called the secondary respiration function) ) In addition, tests and evaluations of gas transport function and metabolic function (also referred to as tertiary respiratory function) are performed. For the evaluation of the secondary respiratory function and / or the tertiary respiratory function, the aforementioned three-dimensional display is used.
[0036]
First, the X, Y, and Z axes of the three-dimensional rectangular coordinates are defined as shown in FIG. That is, the first ventilation function index in the X-axis positive direction (X1), the gas transport function index in the X-axis negative direction (X2), the second ventilation function index in the Y-axis positive direction (Y1), and the Y-axis negative direction The metabolic function index is displayed in (Y2), the gas exchange index is displayed in the positive Z-axis direction (Z1), and the muscular strength is displayed in the negative Z-axis direction (Z2). The three-dimensional space represented by the coordinates is divided into eight according to the coordinate axes as shown in Table 2 below.
[0037]
[Table 2]

[0038]
Each of the divided spaces 1 to 8 is characterized as shown in Table 2. Further, more specifically, R is used as the first ventilation function index._ATAs FEV as the second ventilation function index_1%Is defined as P ′ as a gas exchange index._{CO (22)}(Carbon monoxide partial pressure difference, oxygen consumption requirement) or D '_LCO/ V '_{A (22)}(Carbon monoxide diffusion capacity) as a gas transport index₂As a metabolic index_O2When the grip force is taken as muscle strength, the coordinate axes are represented as in Table 3.
[0039]
[Table 3]

[0040]
In order to transfer the two-dimensional display as shown in FIG. 4 to FIG.₁R on axis_ATMust be plotted as −1.0 (origin) to 1.0.
[0041]
As an example of the three-dimensional coordinate display, if the two-dimensional display data of the subject is in the zone A, then the muscular strength (grip strength) of the subject is measured by the muscular strength measuring means 6. When the obtained value is plotted on the Z2 axis, the FEV_1%, R_ATIt can be seen that this subject is located in the second space together with the plot of.
[0042]
If the two-dimensional display data of the subject is in the zone B, the subject is determined to require lifestyle management. Then, the gas exchange function of the subject is inspected by the first inspection means 1. At this time, the ventilation function (FEV_1%, R_AT) May be inspected and evaluated by the first inspection means 1. The obtained gas exchange function index, for example, P '_{CO (22)}Or D '_LCO/ V '_{A (22)}Is plotted on the Z1 axis. Note that P '_{CO (22)}, D '_LCO/ V '_{A (22)}Is a standardized weight standardized value. Therefore, this test subject_1%, R_ATCan be compared and evaluated in the first space together with the plot of. Further, evaluation in the second space is performed through measurement of muscle strength (grip strength). Specifically, the doctor and the subject can grasp the lung ventilation function and the gas exchange function and evaluate them comprehensively based on each coordinate position. In other words, health guidance can be provided by grasping and evaluating the evaluation results in association with human ecological viewpoints such as predisposition, disease state, environmental factors, and lifestyle (first space). By employing not only the ventilation function but also a gas exchange function (in particular, an index reflecting oxygen consumption), it is possible to evaluate in association with a lifestyle based on oxygen consumption. For example, P '_{CO (22)}Is correlated with the lifestyle premised on oxygen consumption, such as obesity, drinking habits, and exercise habits. In other words, P 'in response to changes in lifestyle_{CO (22)}The value changes. So the doctor says the subject's P '_{CO (22)}From the change in value, effective guidance corresponding to lifestyle improvement can be provided.
[0043]
In this way, doctors can make accurate diagnoses and health guidance for the subject, for example, if they should stop smoking or if they smoke, they consume a lot of vegetables At this time, since the ventilation function or gas exchange function does not deteriorate, individual health guidance for such patients can be provided in detail.
[0044]
In addition, the subject can grasp and understand the subject's own ventilation function and gas exchange function without medical knowledge, which can help the independent and active lifestyle improvement.
[0045]
If the two-dimensional display data of the subject is in zone C, it is determined that the subject needs to be screened. Furthermore, if the two-dimensional display data is in D1-3, it is determined that the subject needs disease management. In these cases, similarly to the case of the zone B, the gas exchange function of the subject is inspected by the first inspection means 1. Here, the ventilation function (FEV)_1%, R_AT) May be inspected and evaluated by the first inspection means 1. Obtained gas exchange function index P '_{CO (22)}Or D '_LCO/ V '_{A (22)}Is plotted on the Z1 axis, and the position of the subject is evaluated in the first space. Further, the third inspection means 3 uses the gas transport function (SPO) of the subject.₂) Is measured and plotted on the X2 axis. Then, the X2 axis (SPO₂), Y1 axis (FEV_1%), Z1 axis (P '_{CO (22)}In the fifth space surrounded by parentheses, the subject can be evaluated from its characteristics (Table 2), and appropriate guidance (treatment) can be performed. Separately, the subject is exercised by applying an exercise load on the exercise load means 4, and the metabolic function is indexed using the second inspection means 3, for example, V ′._O2Is measured and plotted on the Y2 axis. Then, the X2 axis (SPO₂), Y2 axis (V '_O2), Z1 axis (P '_{CO (22)}), The subject can be evaluated from its characteristics (Table 2), and appropriate guidance (treatment) can be performed. Similarly, the X1 axis (R_AT), Y2 axis (V '_O2), Z1 axis (P '_{CO (22)}The subject can be evaluated from the characteristics in the third space surrounded by the parentheses. Further, evaluation in the second space, the fourth space, the sixth space, and the eighth space can be performed through measurement of muscle strength (grip strength).
[0046]
When each function index obtained from the subject has a time dependency, that is, when the index during exercise is inspected and measured with time, the obtained three-dimensional coordinate display is not a point but a three-dimensional function.
[0047]
As mentioned above, health management zone and R_AT, FEV_1%The method of performing comprehensive health care by evaluating the ventilation, gas exchange function, gas transport function, and metabolic function step by step from the matching with the two-dimensional display has been described in detail. It is also possible to change the order of inspection. In addition, when the two-dimensional display of the primary respiratory function of the subject was in zone A or B, the test of the tertiary respiratory function (other than muscle strength) was not performed, but the latter function was tested and the three-dimensional coordinate display was performed. The method including all possible changes and modifications is also included in the technical scope of the comprehensive health care method in view of the respiratory function of the present invention.
[0048]
Part of the present invention also includes a method of health management in view of a specific metabolic function_.According to the present invention, the estimated daily energy consumption is calculated in addition to the above-mentioned metabolic function index and used as the most important index among the metabolic function indexes.
[0049]
Prior to the present invention, attempts have been made to calculate the estimated daily consumption energy. However, this was mainly related to so-called nutritional guidance, in which the daily required nutrient amount was calculated backward from the estimated daily energy consumption and the food to be consumed in order to satisfy it was determined.
[0050]
According to such prior art, the estimated daily consumption energy (E₃) Is represented by the following equation (1). See "Illustrations, Mechanisms and Applications of Exercise," edited by Shoichi Nakano, Medical and Dental Medicine Publishing Co., Ltd., p. 236 (1993)._.
E = B (1.25R + 0.95S) + BΣ (RMR) T (1)
E: Estimated daily consumption energy (kcal)
B: basal metabolic rate (kcal / hour)
S: Sleep time
R: 24 hours-sleep time
T: Working hours of each person
RMR: Energy metabolism
[0051]
Further, the basal metabolic rate B in the formula (1) is obtained from the formula (2)._.
B = b × a (kcal / hour) (2)
However, a: Estimated by height and weight
b: Basal metabolic reference values by sex and age
[0052]
Therefore, using the known parameter values (eg, energy metabolic rates of various exercises) in Equations (1) and (2), the estimated daily energy consumption (E₃) Can be calculated. According to the review mentioned above, if a subject is a 30-year-old man (height 168 cm, weight 62 kg, basal metabolism 63.1 kcal / hour) and spends one day in the lifestyle shown in Table 1 below, daily consumption is estimated. Energy (E₃) Is E = 63.1 kcal / hour (1.25 × 17 hours + 0.95 × 7 hours) +63.1 kcal / hour (0.3 × 11 hours + 2.4 × 1 hour + 1.0 × 1.5 hours) (+ 1.8 × 0.5 hours + 0.2 × 3 hours) = 2309.5 kcal.
[0053]
[Table 4]

[0054]
Thus, the estimated daily consumption energy (E₃The problem with calculating () is that approximate values are mostly used for the parameters in the calculation formulas (eg, formulas (1) and (2)). In addition, since the subject is assumed to be a virtual or average human based on height and weight, the metabolic function of a patient with a reduced metabolic function or a metabolic dysfunction (obese, diabetic, etc.) Is not taken into account.
[0055]
However, in contrast, when the gas-phase respiratory function test system of the present invention is used, the daily energy consumption (E) peculiar to the subject, which reflects the metabolic function of the subject reliably.₂) Can be measured and calculated with considerable accuracy. When the subject is exercised on an exercise means such as a treadmill or a bicycle ergometer, the subject's V '_O2Is as described above. This V '_O2The (l / m) unit of the value corresponds to 4.8 to 5.0 kcal / m as the calorie expenditure for exercise. Therefore, the energy consumption per unit time (E) of the subject who exercised on the exercise means₁) Is measured V '_O2Can be calculated from the value.
[0056]
Therefore, using the gas-phase respiratory function test system of the present invention, the estimated daily energy consumption (E₂In order to obtain (1), an exercise mode having an appropriate number of steps (for example, 4 to 6 steps) based on the daily lifestyle of the subject is set, and an appropriate exercise load is determined for each mode. As an example, as shown in Table 1 above, a daily lifestyle may be divided into items, and an exercise mode corresponding to each item may be set. Next, the required time of each mode is determined based on the daily lifestyle thus divided. This work can also be calculated as the time corresponding to the lifestyle divided as shown in Table 1. Here, the total time of all the modes is set to a time within a range of about 15 minutes to 30 minutes. The exercise modes thus determined, the time required for each mode, and the exercise load set for each mode are programmed in the gas-phase respiratory function testing system of the present invention, in particular, the exercise means 11 and the exercise load device 13. I do. When the subject 10 exercises on the exercise means 11 for a predetermined time while applying an exercise load in accordance with this program, the gas-phase respiratory function testing system of the present invention uses Analyze the oxygen concentration of your body₁) Is calculated and displayed on the display 19. That is, when the exercise of one cycle (predetermined time) of the subject 10 is completed, the exercise energy consumed by the subject during the predetermined time (E₁) Is calculated, accumulated, and displayed on the inspection system.
[0057]
The exercise expenditure energy (E₁) Is obtained by condensing the subject's daily lifestyle for a predetermined short period of time (for example, 20 minutes).₁) Value is calibrated as 24 hours, the estimated daily energy consumption (E₂) Can be calculated. In short, according to the present invention, the subject's one-day lifestyle is simulated (simulation test) by applying an exercise load to the subject 10 using the gas-phase respiratory function test system. The estimated daily consumption energy (E₂) Is the estimated daily energy consumption (E₃), The energy consumption is calculated based on the measured metabolic function value of the subject, so that the reliability is remarkably improved. It is fully reflected in the estimated energy.
[0058]
In the present invention, the estimated daily energy consumption (E₂) Is an important index in performing health guidance such as lifestyle management and health management of a subject.
[0059]
Therefore, the estimated daily energy consumption (E₂), Nutrition, obesity, and exercise can be advised, for example, the appropriate nutritional requirements for the subject, and the subject's nutritional intake can be estimated using the estimated daily energy consumption (E₂A) Exercise prescription can be given to such a subject if it is excessive.
[0060]
We have already described the specific methods for managing health by linking the ventilation function index and gas exchange function index to lifestyle habits.To perform comprehensive health management including the gas transport function index and metabolic function index, As shown in Table 5, each respiratory function index may be evaluated in association with a lifestyle.
[0061]
[Table 5]

[0062]
The test of the respiratory function of a subject using the gas-phase respiratory function test system according to the present invention can be performed by, for example, a screening method, a dock method, a close-up test method, an individual test method, or the like. Which of these test methods is appropriate for the subject can be evaluated preliminarily by the ventilation function index and the gas exchange function index, and the doctor can advise the test subject to an appropriate test method.
[0063]
The method of health management from the viewpoint of respiratory function according to the present invention can be applied not only to the management of a subject (one individual) but also to the management of a group of subjects (group). Processing (multiple regression analysis, discriminant analysis) may be performed.
[0064]
【Example】
Hereinafter, a part of the two-dimensional coordinate display and the three-dimensional coordinate display of the respiratory function according to the present invention will be described in more detail with embodiments.
[0065]
1. Synthesis of FV waveform
FIG. 6 is a block diagram showing an electrical configuration such as a spirometer for obtaining an FV curve of the subject's expiration. The subject whose pulmonary function is to be tested, for example, in a standing position, inhales as much as possible, holds the nose down and adds a tube 121 to the mouth, and supplies expiration to the flow meter 122 as soon as possible. A processing circuit 123 implemented by a microcomputer or the like responds to the output of the flow meter 122, calculates and stores the flow rate and air volume over time, and stores the result in a cathode ray tube or a liquid crystal display device. Is displayed on the visual display means 125 using the, and is recorded on the recording paper 127 if necessary.
[0066]
On the other hand, instead of the data sent from the flow meter 122, the processing circuit 123 may read a flow rate air volume curve drawn in advance on the recording paper 127 by a reading device 128 such as a digitizer and take in the digitized data. It is possible. For the flow rate, for example, for each 10 ml of air volume, the time required for the measurement is measured, and the flow rate is calculated.
[0067]
FIG. 7 is a flowchart for explaining the operation of the processing circuit 123 shown in FIG. The process proceeds from step m1 to step m2, in which the elapsed time of the flow rate measured by the flow meter 122 is measured, and in the next step m3, the air volume and the flow rate are stored in the memory 124 in association with each other. At step m4, the flow rate and air volume are graphed, and at step m5, these are recorded on the recording paper 127. In step m6, the series of operations is completed.
[0068]
FIG. 8 is a schematic example of the FV curve obtained as described above, where the flow rate F (l / sec) is plotted on the vertical axis and the air volume V (l) is plotted on the horizontal axis. The flow rate rapidly increases in the initial short time, reaches the flow rate maximum value PEFR, and thereafter decreases relatively slowly to the residual expiration point B (RV) at the maximum expiratory position. The range from the flow rate maximum value PEFR to the point B is called a descending leg, and changes as indicated by the curves 101 to 104 depending on the state of the airway of the subject. For example, the subject who draws the curve 104 is often a nasal allergy patient.
[0069]
The method of synthesizing the FV waveform for the FV waveform analysis according to the present invention will be described in detail using another schematic FV curve in FIG.
[0070]
Curve 101 represents an FV curve (hereinafter also abbreviated as FV) when the maximum exhalation is performed from the maximum inspiration, as in FIG. A curve 105 represents an FV curve (hereinafter also abbreviated as GV) when a maximum exhalation is performed from a quiet inspiration (normal state). Between the intersections 106 and 107 of the curve 101 and the curve 105, the flow rate is GV> FV, and at the intersections 106 and 107, the FV and the GV are almost equal in the flow rate. Point 108 on curve 101 indicates the point at which exhalation is interrupted and flow drops rapidly. This applies when the subject experiences shortness of breath or coughs. The end point 109 represents the remaining air amount at the maximum expiratory position, and the point 110 is the end point of the GV representing the residual air amount at the resting expiratory position, and is located behind the end point 109 of the FV on the horizontal axis.
[0071]
Therefore, when the FV is interrupted for some reason as shown in FIG. 9 and a smooth curve is not drawn, the presence of the GV allows the FV waveform to be synthesized without forcing the subject to exhale again. That is, FV is traced from the PEFR position 111 to the point 107 of the curve 101, FV or GV is traced from the point 107 to the point 108, and GV is traced from the point 108 to the point 110. I do.
[0072]
These series of operations can display the FV and GV on a chart as shown in FIG. 9 respectively, trace them manually, and draw an ideal composite FV curve. It is convenient to store the data in the memory 124, calculate them again by the processing circuit 123, and then display the synthesized FV curve on a visual display means 125 such as a screen or recording paper. It is also conceivable that one curve already drawn on the recording paper is read by the reading device 128 and combined with the data of the other curve in the memory 124 to similarly obtain a combined FV curve.
[0073]
The advantage of the FV waveform synthesizing method according to the present invention is that if the GV curve from the resting breath is obtained, the flow, the volume, and the measurement for obtaining the FV curve from the maximum breathing, even if the measurement fails during the measurement, even if the measurement fails, It is where the FV curve can be drawn. In order to obtain the FV curve, the FV curve can be synthesized from the GV that is easily obtained by the subject from the FV without repeating the measurement. Therefore, the number of times of the maximum call measurement can be reduced, and the burden on the elderly and the sick is reduced. In addition, it is not always necessary to call up to the end, and a reduction in measurement time can be expected.
[0074]
FIG. 10 shows an example of the actually measured FV and GV curves. In the figure, X is the intersection with the GV in the fast decay region of the FV, which corresponds to the point 108 in FIG. Y represents the end point of the GV, the maximum expiratory position, and corresponds to point 110 in FIG. In this example, a combined FV curve can be obtained by connecting the GV at X to the FV just like the case of FIG.
[0075]
Further, when a dV (air volume) / dF (flow rate) index is calculated and plotted based on the synthesized FV curve, a dV / dF distribution curve 112 is obtained, for example, as shown in FIG. FIG. 11 shows a dV / dF curve 112, an actually measured FV curve 101, and an approximated quadratic curve 113 (described later). The curve examples displayed in FIGS. 10 and 11 are derived from actual measurement data shown in Tables 6 and 7, respectively.
[0076]
[Table 6]

[0077]
[Table 7]

[0078]
As described above, by synthesizing and further analyzing the FV waveform, calculating various parameters (for example, dV / dF), evaluating the pulmonary function, and identifying the cause of the dysfunction, ultimately including the lifestyle. Health management becomes possible. An embodiment of the present invention based on this concept will be described below with reference to a few embodiments.
[0079]
2. Approximation of FV waveform to quadratic curve
In FIG. 8, curves 101 to 104 showing descending legs of the FV curve can be approximated to quadratic curves using the following equation (3)._.
y = a0 + a1.X + a2.x²                    … (3)
[0080]
In the equation (3), y is a flow rate, x is a relative air volume R, and a0 is a constant. If the constant term a0 in the equation, the coefficient a1 of the first-order term, and the coefficient a2 of the second-order term are calculated, and plotted with a1 as the vertical axis and a2 as the horizontal axis, the result is as shown in FIG. In the figure, lines 114 and 115 are based on the following data (Table 8). Line 116 indicates a straight line during a bronchial asthma attack.
[0081]
[Table 8]

[0082]
The calculation for obtaining a1 and a2 is briefly described below with reference to FIG. FIG. 13 is a flowchart for explaining the operation when the processing circuit 123 shown in FIG. 6 is applied to coefficient determination. The process proceeds from step n1 to step n2, where the passage of time of the flow rate measured by the flow meter 122 is measured, and in the next step n3, the air volume and the flow rate are stored in the memory 124 in association with each other. The processing circuit 123 detects the peak position of the descending leg of the flow rate flow curve stored in the memory 124, and obtains the maximum flow rate PEFR at that time and the flow rate V1 at that time (see FIG. 8). At step n5, either the relative air volume or the absolute air volume is selected for the air volume of the flow air volume curve. Relative air volume R is expressed by equation (4)._.
R = VCX / VC1 (4)
[0083]
Here, VC1 is the volume from the volume V1 at the peak of the descending leg to the maximum exhalation position (RV position) in FIG.
VC1 = VC-V1 (5)
VCX indicates the amount of energy going back from the RV position between those points A (PEFR position) and B (RV position). Therefore, the above-mentioned relative air volume represents the degree of air volume when the air volume VC1 at the peak of the descending leg is set to 1.0 and the RV position is set to zero. By employing such a relative air volume, the descending limb can be evaluated relatively among a large number of subjects. The absolute volume is a volume unique to each subject, and can be evaluated for each subject by performing an operation based on the absolute volume.
[0084]
After the combination of the relative air volume R and the corresponding flow rate is obtained in this way, in step n6, the quadratic equation of the equation (3) is applied from the obtained relative air volume and the flow rate. .
[0085]
At step n7, a value obtained by calculating the coefficient a1 of the first-order term and the coefficient a2 of the second-order term of the quadratic equation applied to the descending leg is adopted. At the next step n8, the display screen shown in FIG. The upper coordinate position + (a2, a1) is displayed. Thus, in step n9, a series of operations ends. When the absolute air volume is selected in step n5, x in Expression (3) becomes the absolute air volume.
[0086]
The quadratic equation curve of the subject thus obtained is compared with the actually measured FV curve in FIG. In the figure, a line 113 indicates a calculated quadratic equation curve, and a curve 101 is an actually measured curve.
[0087]
Note that it is possible to obtain a higher-order regression equation up to the 10th-order equation and apply it to the descending leg. In practice, it is preferable to approximate with a simple quadratic expression.
[0088]
3. R _AT Calculation of
Next, the coefficient gradient index (R_AT) Is calculated. As described above, the first-order coefficient a1 and the second-order coefficient a2 of the equation (3) are calculated, and the two-dimensional coordinate axis is represented by a1 as a vertical axis and a2 as a horizontal axis, as shown in FIG. If the angle formed by the straight line OP connecting the origin O point P (a2, a1) with the horizontal axis (a2 axis) is θ
θ = tan^-1(A1 / a2) ... (6)
It becomes. is expressed in degrees, and what is expressed by the following equation, which differs depending on the sign of a1 and a2, is represented by a coefficient gradient index (R_AT).
R_AT= Θ ° / 180 ° (a1> 0, a2> 0: quadrant I) (7)
R_AT= 1 + (θ ° / 180 °) (a1> 0, a2 <0: quadrant II) (8)
R_AT= − (1−θ ° / 180 °) (a1 <0, a2 <0: quadrant III) (9)
R_AT= Θ ° / 180 ° (a1 <0, a2> 0: IV quadrant) (10)
[0089]
1 second rate FEV_1.0%(FEV) is expressed as the ratio (percentage) of the expiratory volume for the first second to the total expiratory volume (forced vital capacity) when exhaling as much as possible and exhaling it as quickly as possible. Therefore, it can be obtained by the spirometer described with reference to FIG. Based on the data from the pyrometer, FEV, R_ATThe operation for obtaining is described below with reference to FIG.
[0090]
FIG. 15 shows the FEV, R shown in FIG._AT6 is a flowchart for explaining the operation of the processing circuit 123 regarding the processing. Starting at step p1, the clock in the processing circuit 123 starts, and at the same time, a signal is sent from the flow meter 122 every 10 ml of exhalation. At step p2, the flow rate for each 10 ml is calculated from the air volume and the time, and at step p3, the air volume and the flow rate are stored in the memory 124. It is determined in step p4 whether one second has elapsed. If one second has elapsed, the air volume up to that time is calculated as one second in step p5, and stored in the memory 124 in step p6. In step p9, it is determined whether the flow rate has become 0. If the flow rate has become 0, it is determined that the air volume has reached the maximum expiratory position, and in step p10, the total expiratory volume (forced vital capacity) is calculated. Are stored in the memory 124 at step p11. If the flow rate does not become 0 at step p9, steps p7 and p8 are repeated until the flow rate becomes 0. In step p12, an FV curve is obtained from the flow rate and the air volume stored in the memory 124, and this is recorded on the recording paper 127 in step p13. In step p14, the FV curve is approximated by a quadratic curve, the coefficients of the first and second terms are obtained, and R_ATIs obtained and stored in the memory 24 at step p15. The FEV is obtained from the one-second amount and the forced vital capacity stored in step p16. In step p17, this FEV and R_ATAre graphed, and are recorded on the recording paper 127 at step p18. At step p19, a series of operations ends. It should be noted that the visual display means 125 divides the screen into two parts, one of which has an FV curve, and the other has an FEV and R_ATIs displayed, and either one of them can be enlarged and displayed by a changeover switch.
[0091]
4. FEV and R _AT Correlation with
FEV and R obtained in this way_ATFIG. 16 shows these as the vertical axis and the horizontal axis. In this figure, the predicted vital capacity VC is used instead of the forced vital capacity as the FEV._PIs used, so that FEV (VC_P). Here, the predicted vital capacity is different from the actually measured vital capacity, and is the vital capacity predicted from the age and height of the subject. In FIG. 16, a line 117 shows a non-smoker and a healthy subject, and lines 118 and 119 show a non-smoker and a subject who easily causes air-conduction obstruction. In particular, the line 118 is of a type that tends to cause obstruction mainly in the upper airway. In general, each line tends to worsen airway obstructive lesions as it goes from lower left to lower left. Further, the curve SA corresponds to a case where a healthy person (ie, a person who is unlikely to cause airway changes) smokes, and the curve SB corresponds to a case where a person who is likely to cause airway obstruction smokes.
[0092]
The area below the second inlaid eye (lower left in FIG. 16) is in a state where the lesion has progressed and is hospitalized and needs treatment.
[0093]
R represented in FIG._ATAnd FEV (VC_pTable 9 shows an example of the data used for plotting the relationship of (1).
[0094]
[Table 9]

[0095]
As the vertical axis, FEV (VC_p) Instead of FEV (g) (forced vital capacity) or FEV (t) (inspired vital capacity), both are as shown in FIG. In the figure, lines 130, 131 and 132 correspond to lines 117, 118 and 119 respectively in FIG. Thus, line 120 represents a non-smoker and healthy subject. R shown in FIG._ATTable 10 shows an example of data used to plot the relationship between and FEV (g) or FEV (t).
[0096]
[Table 10]

[0097]
In FIG. 15, FEV (g), FEV (t), and FEV (VCp) are all calculated as one second amount, and stored in the memory at step 16. If desired, each FEV, R_ATYou can get a graph. This can be set, for example, by pressing a function key to cycle from FEV (g) to FEV (t) to FEV (VCp). Therefore, the desired one second rate (FEV) and R_ATCan be displayed in a graph, and detailed evaluation and analysis are possible.
[0098]
5. Evaluation of ventilation function
FEV, R for lifestyle management according to the invention_ATThe use of the correlation of will be further described.
[0099]
As described above, FEV (eg, FEV (g)) and R_ATIs displayed again as a graph. See FIG. As such, it is useful for the evaluation of air-conducting obstruction and airway hyperresponsiveness as described above, and enables the management of lesions in subjects.
[0100]
Further, FEV and R_ATZone based on. Upper right area of line 20 and R_ATA zone consisting of ≧ 0.2 or more is defined as zone A. Subjects in this zone are in good health. FEV80 or higher, R_ATA portion excluding the zone A among the zones of ≧ 0 is defined as a zone B. Subjects in this zone should change their lifestyle. FEV 70 or more and 80 or less, and R_AT≧ 0 zone and FEV 70 or more, R_ATZones with ≤0 are defined as zone C. Subjects in this zone need to be screened for disease. Zone D from FEV 55 to 70₁Is defined. Subjects in this zone require disease management. Zones of FEV40 or more and 55 or less and zones of FEV40 or less are designated as zone D, respectively.₂, D₃Is defined. Subjects in this zone require hospitalization, hospital visits, and may require emergency treatment. In this way, ventilation performance evaluation including lifestyle management can be performed.
[0101]
6. Comprehensive evaluation of ventilation and gas exchange functions
Next, comprehensive evaluation of a ventilation function and a gas exchange function (also referred to as ability) for health management by lifestyle management according to the present invention will be described.
[0102]
The evaluation of the ventilation function is R_ATIs aimed at lifestyle management based on the relationship between FEV (ventilation function) and gas exchange function (P '_co, D '_LCO, D '_LCO/ V '_A, P '_{co (22)}, D '_{Lco (22)}, D '_LCO/ V '_{A (22)}, SPO₂) Is added as a parameter to evaluate three-dimensionally, and the respiratory function test index is more logically related to health care.
[0103]
FIG. 18 shows the CO lung diffusion ability D ′ as an index of the gas exchange function of the lung._LCOOr D_LCOAnd the alveolar volume V at that time_AOr V from He dilution_AAnd the value D '_LCO/ V_A'Or D_LCO/ V_AFIG. 6 is a diagram for explaining a method for calculating and calculating.
[0104]
CO lung diffusion ability D '_LCOOr D_LCOIs measured by a single breath method, which is also called a breath holding method. The subject inhales the mixed gas at a stroke from the maximum expiratory position RV to the maximum inspiratory position TLC, and stops breathing at this position for exactly 10 seconds from the start of inhalation. Thereafter, the maximum expiration is rapidly performed, the first 750 mL is discarded, and the remaining exhaled gas is collected in the sample bag 39 (see FIG. 19) to perform gas analysis. The mixed gas is 0.3% CO, 10% He, 20% O₂And 70% N₂Is a mixed gas of four.
[0105]
CO is taken in the lungs, so F_ACODecreases with time, but does not change with time because He is not taken in the lungs. Call He concentration F_AHeThen, at t = 0, F_ACO(0) is
F_ACO(0) = F_ICO・ F_AHe/ F_IHe                      … (11)
Is required. By definition
D_LCO= V "_CO/ P_ACO                                  … (12)
It is. V "_COIs V_COIs the first derivative of. In this formula
V "_CO= -DV_CO(T) / dt P_ACO= P_ACO(T) ... (13)
Substituting
dV_CO(T) / dt = -D_LCO・ P_ACO(T) ... (14)
It becomes. here,
V_CO(T) = F_ACO(T) · V_A(T) ... (15)
Because
dV_CO(T) / dt = F_ACO(T) · dV_A(T) / dt + V_A(T) · dF_ACO(T) / dt ... (16)
And
V_A(T) = constant (17)
If
dV_A(T) / dt = 0 (18)
Because
dV_CO(T) / dt = V_A・ DF_ACO(T) / dt ... (19)
Also
P_ACO(T) = (P_B-47) F_ACO(T) ... (20)
Substituting these two into the above equation gives
[0106]
(Equation 1)

[0107]
This is Klogh's equation. If t is seconds,
[0108]
(Equation 2)

[0109]
Substituting the above equation (10) into FACO (0) gives
[0110]
(Equation 3)

[0111]
V_AIs in mlSTPD, t = 10 seconds, D_LCO(Ml ・ min^-1・ Torr^-1) Can be calculated.
[0112]
D_LCOIs calculated by equation (23)._AThere are two ways to find. The first method is D_LCOInhalation air volume at measurement (V_I) Is added to the previously measured residual air volume (RV), and the alveolar air volume (V_A). Normally inhalation from RV position to TLC position_IIs the inspiratory vital capacity, V_AIs approximately equal to the total lung capacity (TLC). The second way to find is D_LCOFrom the dilution of He at the time of measurement of_AThere is a way to measure In this case, the normal V_AV to distinguish it from_A'Is generally used.
[0113]
F_IHe(V_I-V_D) = F_AHe・ V_A'... (24)
Is established. Than this,
V_A'= F_IHe(V_I-V_D) / F_AHe                        … (25)
It becomes. In this case V_IV compared to_DIs so small that
V_I-V_D≒ V_I                                          … (26)
Can be_.
V_A'= V_I・ F_IHe/ F_AHe                                … (27)
In V_A'. V ′ is calculated by the following equation (23)_AD '_LCOAs usual D_LCOTo distinguish.
[0114]
Carbon monoxide difference CO partial pressure P '_COAnd P '_{co (22)}Is expressed by the following equations (28) and (29).
[0115]
(Equation 4)

[0116]
P '_{CO (22)}= (P '_co/ BMI) × 22… (29)
In the above formula, BMI is an abbreviation of Body Mass Index, which represents the degree of obesity, and the weight (kg) / height (m)²Is an index calculated by_.Therefore P'co₍₂₂₎Is also referred to as standardized P'co.
[0117]
Similarly, D '_LCO, D '_LCO/ V_ACan also be standardized according to the following equations (30) and (31)._.
D '_{LCO (22)}= (D '_LCO/ BMI) × 22 (30)
D '_LCO/ V '_{A (22)}= (D '_LCO/ V '_A/ BMI) × 22 (31)
D '_{LCO (22)}, D '_LCO/ V '_{A (22)}Is the standard weight standardized D '_{LCO (22)}, D '_LCO/ V '_{A (22)}Also called.
[0118]
Equation (28) represents the transition of the gas exchange state in the alveoli, and is a partial pressure difference of carbon monoxide per unit time, and the unit is mTorr / sec. The first term of equation (28) (0.30 / F_ICO) Is a term for correcting the concentration of carbon monoxide in the intake gas to 0.30 (%). The second term (P_B-47) is the total dry gas pressure in the lungs. The first half of the third term $ F_ICO× F_AHe/ F_IHe｝ Is the concentration of carbon monoxide in the lung in the initial stage (t = 0),_ACOIs the concentration of carbon monoxide in the lungs at the end of life. These (P_BMultiplied by -47) is the partial pressure of carbon monoxide in the early and late lungs. The numerator 10 in the fourth term is a value obtained by multiplying the pressure by 1000 to change the pressure from Torr to mTorr (millitorr) and dividing by 100 because the gas concentration is expressed in%, that is, 1000/100 = 10.
[0119]
As described above, equation (29) is a partial pressure difference of carbon monoxide per unit time standardized to the standard body weight, and the unit is mTorr / sec.
[0120]
The first term of the equation (29) has an advantage that it can be compared with others by correcting the height (m) and the weight (kg) with P'co per unit BMI.
[0121]
FIG. 19 is an overall system diagram of a measurement device for a ventilation function and a gas exchange function which constitutes a part of the present invention. The subject puts a tube 121 in the mouth to perform measurements of the subject's ventilatory and gas exchange functions simultaneously, and thus in the same test system. The mixed gas is supplied from the mixed gas source 140 to the first switching valve 141. The first switching valve 141 is connected to a flow meter 122 for measuring the flow rate of expiration, and the output of the flow meter 122 is supplied to a processing circuit 123, and the flow rate and the flow rate are sampled and read over time. . Expiration from flow meter 122 is directed from line 142 to a second switching valve 143 which dissipates expiration from line 42 to atmosphere from line 144 or via line 145. Lead to flexible sampling bag 139. The CO concentration of the breath in the bag 139 is detected by the CO concentration detecting means 146, the He concentration is detected by the He concentration detecting means 147, and the outputs of the respective concentration detecting means 146 and 147 are given to the processing circuit 123. Can be
[0122]
FIG. 20 is a flowchart for explaining the operation of the processing circuit 123 shown in FIG. The process proceeds from step o1 to step o2, in which the first switching valve 141 is switched from the first position 141a to the second position 141b. To the maximum inspiratory position TLC at once, and at this position, stop breathing for exactly 10 seconds from the start of inspiration. Next, at step o3, the first switching valve 141 is switched to the first position 141a. At this time, the second switching valve 143 is set to the first position 143a, and the maximum switching is rapidly performed. At this time, in step o4, the passage of the expiration flow by the flow meter 122 is measured and stored in the memory 124. In step o5, 750 mL of the exhalation is measured from the beginning, and the exhalation of 750 mL is released from the first position 143a of the second switching valve 143 to the atmosphere via the pipe 144. In the next step o6, the second switching valve 143 is switched to the second position 143b, and in step o7, 1000 mL of the remaining exhaled gas is stored in the bag 139 via the line 145. At that time, also in step o8, The measured value of the flow meter 122 is measured with time and stored in the memory 124. In step o9, after the measurement of 1000 mL in step o7, the position is switched to the first position 143a to disperse the remaining exhaled air to the atmosphere. . Thus, the air volume and the flow rate are stored in the memory 124 in association with each other.
[0123]
The processing circuit 123 is provided with a visual display means 125 using a cathode ray tube, a liquid crystal display element, or the like, and a display surface 126 thereof can display the above-described display drawings and the like. When the flow rate curve already measured is drawn on the recording paper 127, the recording paper 127 is supplied to reading means 128 for optically reading and the flow rate airflow recorded on the recording paper 127 is supplied. It is also possible to read the quantity curve and store it in the memory 124.
[0124]
The processing circuit 123 detects the peak position of the descending leg of the flow rate flow curve stored in the memory 124 at step o10, and obtains the maximum flow rate PEFR at that time and the flow rate V1 at that time. At step o11, either the relative air volume or the absolute air volume is selected for the air volume of the flow air volume curve.
[0125]
After the combination of the relative air volume R and the corresponding flow rate is obtained in this manner, in step o12, a quadratic equation is applied from the obtained relative air volume and the flow rate.
[0126]
In step o13, the value obtained by calculating the coefficient a1 of the first-order term and the coefficient a2 of the second-order term of the quadratic equation applied to the descending leg is adopted, and the coefficient gradient index R_ATAsk for. According to the next step o14, the one second rate FEV is calculated. When the absolute air volume is selected in step o11, the quadratic variable x becomes the absolute air volume.
[0127]
In step o15, D_LCO, D_LCO/ V_A, D '_LCO/ V '_A, P '_{CO (22)}, D '_LCO/ V '_{A (22)}The equal parameters are calculated, and in step o16, a three-dimensional display as shown in FIG. 21 is performed. In this way, by measuring the time-series ventilation function and gas exchange function using the steps in FIG. 20, a three-dimensional display can be performed as shown in FIG. The three-dimensional display shown in FIG. 21 is achieved by the display unit 125.
[0128]
FEV-R_ATD as well as_LCO, D_LCO/ V_A, D '_LCO/ V '_A, P '_{CO (22)}, D '_LCO/ V '_{A (22)}Is stored in the memory in step o15, a three-dimensional display graph having each of them as the Z axis can be obtained. This is done, for example, by pressing the function key,_LCO→ D_LCO/ VA → D '_LCO/ V'A → P '_{CO (22)}→ D '_LCO/ V '_{A (22)}Set to cycle.
[0129]
According to the preferred embodiment of the present invention, before the various parameters are three-dimensionally displayed at step o16 in FIG._ATIs displayed two-dimensionally, and the zone to which the subject belongs is identified as described above. Depending on the zone, D is used as the Z-axis parameter for 3D display._LCO, D_LCO/ V_A, D '_LCO/ V '_A, P '_{CO (22)}, And D '_LCO/ V '_{A (22)}The most optimal gas exchange function index is selected from the group of, and three-dimensional display is performed in step o16.
[0130]
Therefore, it is possible to adopt a configuration in which only specific parameters are calculated from the result of the two-dimensional display in step o15, and after calculating all the parameters, store them in the memory 124 and fetch only the desired Z-axis parameters. And a configuration that completes three-dimensional display. In any case, a desired Z-axis parameter (gas exchange function index) can be selected depending on the health group to which the subject belongs.
[0131]
As described above, the method of the present invention has been described using the embodiments. However, the scope of the present invention is not limited to the disclosed specific examples.
[0132]
The present invention is capable of the following embodiments._.According to the present invention, the ventilation function index and / or the gas exchange function index of the subject may be measured, calculated, analyzed, and connected to the first processing unit including a calculation processing unit that displays the calculation processing unit, A second test means for measuring, calculating, and displaying the metabolic function index of the subject; an exercise load means connected to the second test means, on which the subject exercises; and a second measuring means for measuring and calculating the gas transport function index of the subject. A gas-phase respiratory function test system for comprehensive health care from the viewpoint of respiratory function, characterized by including three test means.
[0133]
The gas-phase respiratory function test system may further include one or more of the following units.
[0134]
(1) Fourth inspection means for measuring, calculating, analyzing and displaying the ventilation function index of the subject;
(2) muscle strength measuring means for measuring the muscle strength of the subject;
(3) Blood pressure measuring means for measuring the blood pressure of the subject during exercise.
[0135]
Preferably, the muscular strength of the subject is a grip strength. Here, preferably, the ventilation function index is FEV._1%Or R_ATAnd the gas exchange index is D_LCO, D_LCO/ V_A, D '_LCO/ V '_A, P '_{CO (22)}, And D '_LCO/ V '_{A (22)}At least one selected from the group consisting of:_O2, V '_CO2, AT and R, and the gas transport function is SPO₂It is.
[0136]
More preferably, the gas exchange index is P '_{CO (22)}Or D '_LCO/ V '_{A (22)}It is.
[0137]
Preferably, in the gas-phase respiratory function test system, the exercise load means is a treadmill load device or an ergometer load device.
[0138]
According to the present invention, (a) the positive direction of the X axis of the three-dimensional orthogonal coordinate system is defined as the first ventilation function index, the negative direction of the X axis is defined as the gas transport function index, and the positive direction of the Y axis is defined as the second ventilation function index. Forming a three-dimensional space relating to the respiratory function using the negative direction of the Y-axis as a metabolic function index, the positive direction of the Z-axis as a gas exchange index, and the negative direction of the Z-axis as muscle strength; (b) dividing the three-dimensional space into eight parts A divided space surrounded by the X-axis positive, Y-axis positive, and Z-axis positive directions is defined as a first space, and a divided space surrounded by the X-axis positive, Y-axis positive, and Z-axis negative directions is defined as a second space. A divided space surrounded by positive, Y-axis negative and Z-axis positive directions is defined as a third space, a divided space surrounded by X-axis positive, Y-axis negative and Z-axis negative directions is defined as a fourth space, and X-axis negative and Y-axes are defined. A divided space surrounded by the positive and Z-axis positive directions is defined as a fifth space, a divided space surrounded by the X-axis negative, Y-axis positive and Z-axis negative directions is defined as a sixth space, and the X-axis , A divided space surrounded by the negative directions of the Y-axis and the positive Z-axis as a seventh space, and a divided space surrounded by the positive directions of the X-axis, the negative Y-axis and the negative Z-axis as an eighth space; The first ventilatory function index, the second ventilatory function index, the gas exchange index, the gas transport function index, and the metabolic function index are respectively obtained from the exhalation data, and the subject's muscular strength is measured to obtain the three-dimensional index and muscular strength value. Displaying the three-dimensional coordinates in a rectangular coordinate system to identify the space to which the subject belongs; and (d) comprehensively evaluating the respiratory function of the subject from the results of the three-dimensional coordinate display and the characteristics of the space to which the subject belongs. (A) to (d), wherein a method of comprehensive health care from the viewpoint of respiratory function is provided.
[0139]
Here, preferably, the first ventilation function index is R_AT, The second ventilation function index is FEV_1%, Gas exchange function index is D_LCO, D_LCO/ V_A, D '_LCO/ V '_A, P '_{CO (22)}And D '_LCO/ V '_{A (22)}Selected from the group consisting of_O2, V '_CO2, AT and R, and the gas transport function index is SPO₂It is.
[0140]
More preferably, the gas exchange function index is P '_{CO (22)}Or D '_LCO/ V '_{A (22)}And the metabolic function index is V ′_O2It is. Preferably, the muscular strength of the subject is a grip strength.
[0141]
According to the present invention, in the above method of comprehensive health management from the viewpoint of respiratory function, instead of the step (c), (C′1)_AT, FEV_1%Further, the muscular strength of the subject is measured, and the index is displayed two-dimensionally on the X-Y-axis plane, and (C′2) (A) health and (B) which are preset on the two-dimensional coordinate plane The health management zone consisting of the zones of lifestyle management, (C) screening and (D1-3) disease management is matched with the two-dimensional coordinate display obtained in step (C'1), and the result is zone (A). In this case, the step consisting of the above (C′1) and (C′2) can be executed by displaying the index and the muscle strength value in the second space in three-dimensional coordinates.
[0142]
According to the present invention, in the above method for comprehensive health management from the viewpoint of respiratory function, instead of the step (c), (C ″ 1)_AT, FEV_1%Further, the muscular strength of the subject is measured, the index is displayed two-dimensionally on the X-axis-Y-axis plane, and (C "2) (A) health, (B) previously set on the two-dimensional coordinate plane. The health management zone consisting of the lifestyle management, (C) screening and (D1-3) disease management zones is matched with the two-dimensional coordinate display of step (C "" 1). ) When it is a zone, P '_{CO (22)}And / or D '_LCO/ V '_{A (22)}Is obtained, and one of the indices is displayed in three-dimensional coordinates in the first space together with the indices, and the above-mentioned steps (C ″ 1) and (C ″ 2) can be executed.
[0143]
In the step (C ″ 2), the muscle strength value can be further displayed in three-dimensional coordinates in the second space.
[0144]
According to the present invention, in the above method for comprehensive health care from the viewpoint of respiratory function, instead of the step (C), (C ′ ″ 1)_AT, FEV_1%Further, the muscular strength of the subject is measured, the index is displayed two-dimensionally on the X-axis-Y-axis plane, and (C '' '2) the health (A), (B) Lifestyle management, (C) Screening, and (D1-3) Health management zone composed of each zone of disease management are matched with the two-dimensional coordinate display of step (C "" 1). In the case of (C) or (D1-3) zone, P ′ is further obtained from the subject's breath data._{CO (22)}And / or D '_LCO/ V '_{A (22)}, And V '_O2And / or AT plus SPO₂And displaying each index in the corresponding space formed in step (b) in three-dimensional coordinates, and executing the steps consisting of (C '' '' 1) and (C '' '' 2) it can.
[0145]
In the step (C ′ ″ 2), the muscular strength value may be displayed in one or more of the second space, the fourth space, the sixth space, and the eighth space in three-dimensional coordinates.
[0146]
The present invention is capable of the following embodiments.
(1) A method of health management from the viewpoint of metabolic function, wherein (a) an exercise mode corresponding to the daily lifestyle of the subject is set, (b) the set exercise mode is converted into an exercise load, (C) exercising the subject on the exercise means including the exercise load means for a predetermined period of time while applying the exercise load, collecting breath from the subject's mouth, and (d) detecting the oxygen concentration in the breath. V ′ based on the detected oxygen concentration_O2(E) V ′_O2From the kinetic energy (E₁) And (f) consumed kinetic energy (E₁) Is the estimated daily energy consumption (E₂) And (g) estimated daily energy consumption (E₂A) A health management method from the viewpoint of metabolic function, in which a subject is given an exercise prescription for improving oxygen consumption and a prescription about a change in nutritional requirement, and the health of the subject is managed.
[0147]
(2) (a) In the three-dimensional orthogonal coordinate system, the positive direction of the X axis is defined as the first ventilation function index, the negative direction of the X axis is defined as the gas transport function index, the positive direction of the Y axis is defined as the second ventilation function index, and the negative direction of the Y axis is defined. Direction to metabolic function index V '_O2Forming a three-dimensional space relating to the respiratory function using the positive direction of the Z-axis as a gas exchange index and the muscle force in the negative direction of the Z-axis; , A divided space surrounded by the positive direction of the Z axis is defined as a first space, and a divided space surrounded by the positive directions of the X axis, the positive direction of the Y axis, and the negative direction of the Z axis is defined as a second space. The divided space surrounded by the directions is a third space, the divided space surrounded by the positive X-axis, the negative Y-axis, and the negative Z-axis is the fourth space, and is surrounded by the negative X-axis, the positive Y-axis, and the positive Z-axis. The divided space is defined as a fifth space, the divided space surrounded by the negative X-axis, the positive Y-axis, and the negative Z-axis is defined as a sixth space, and the divided space surrounded by the negative X-axis, the negative Y-axis, and the positive Z-axis is referred to as a fifth space. 7 spaces, and a division space surrounded by the positive X-axis, the negative Y-axis, and the negative Z-axis is the eighth space. (C) Gas-phase respiratory function for comprehensive health care Inspection system, the gas-phase respiratory function inspection system comprises a first inspection means including an arithmetic processing unit for measuring, calculating, analyzing, and displaying a first ventilation function index and a gas exchange function index of a subject; The metabolic function index V ′ of the subject may be connected to the processing unit._O2A second inspection means for measuring, calculating, and displaying, an exercise load means connected to the second inspection means, on which the subject exercises, a third inspection means for measuring and calculating the gas transport function index of the subject, A fourth inspection means for measuring, calculating, analyzing, and displaying the second ventilation function index of the subject; and a muscular strength measuring means for measuring the muscular strength of the subject. 1 ventilation function index, 2nd ventilation function index by 4th inspection means, gas exchange index by 1st inspection means, gas transport function index by 3rd inspection means, metabolic function index V 'by 2nd inspection means_O2And measuring the muscular strength of the subject by muscular strength measuring means, displaying the index and the muscular strength value in the three-dimensional orthogonal coordinate system in three-dimensional coordinates, and identifying the space to which the subject belongs; and (e) three-dimensional The respiratory function of the subject is comprehensively evaluated from the coordinates displayed results and the characteristics of the space to which the subject belongs, and (f) an exercise mode corresponding to the subject's daily lifestyle is set; Converting the exercise mode into an exercise load, (h) exercising the subject on the exercise means including the exercise load means for a predetermined time while applying the exercise load, and collecting exhalation from the subject's mouth, i) The oxygen concentration in the expired air is detected by the second inspection means, and V ′ is determined based on the detected oxygen concentration._O2And (j) V ′_O2From the kinetic energy (E₁), And (k) consumed kinetic energy (E₁) Is the estimated daily energy consumption (E₂) And (l) Estimated daily consumption energy (E₂), And exercise the health of the subject by providing the subject with an exercise prescription for improving oxygen consumption and a prescription for changing the nutritional requirement.
[0148]
The term "respiratory function" used in this specification is roughly classified into "ventilation function", "gas exchange function", "gas transport function", and "metabolic function". % VC, FEV obtained through FV (maximum flow airflow curve) analysis and VT (maximum effort calling curve) analysis are used as indices of "ventilation function".₁% (1 second rate), R_AT(Coefficient gradient index), dV / dF, and the like.
[0149]
As an index of "gas exchange function", D_LCO, D_LCO/ V_A, D '_LCO/ V '_A, P '_{CO (22)}, D '_LCO/ V '_{A (22)}And the like. As an index of "gas transport function", SPO₂Is mentioned. As an index of “metabolic function”, V ′_O2, V '_CO2, R (gas exchange ratio, V ′_CO2/ V '_O2), AT, and exercise energy consumption (E₁) And estimated daily energy consumption (E₂) And the like.
[0150]
The correlation between the above functions in the “respiratory function” is as shown in FIG.
[0151]
More specifically, the “ventilation function” is related to health management problems such as predisposition change (airway hyperresponsiveness), morphological change (airway and alveoli), hyperinflation, and peripheral airway obstruction.
[0152]
"Gas exchange function" refers to the total gas exchange capacity and is related to the oxygen demand in peripheral tissues. "Gas transport function"₂Related to the transportability of "Metabolic function" is related to oxygen consumption and exercise (activity) energy consumption.
[0153]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, spatial conception of the respiratory function is achieved based on the breath data of the subject, and each respiratory function index (ventilation function index, gas exchange function index, gas transport function index, metabolic function index) and daily life Relevant to habits, comprehensively evaluate each function, and manage health from the viewpoint of respiratory function.
[0154]
Further, according to the present invention, a metabolic function index is obtained based on the breath data of the subject, and the exercise energy consumption (E) is determined.₁) To calculate the estimated daily energy consumption (E₂), The estimated daily consumption energy (E)₂) Is the approximate estimated daily consumption energy (E) of the prior art.₃), It accurately reflects the metabolic function of the subject, and therefore, it is possible to use the value to accurately provide the subject with health guidance including nutrition, obesity, exercise, etc., and guidance for lifestyle management. Become.
[0155]
More specifically, it can improve the oxygen consumption ability of middle-aged and elderly people, manage respiratory health including metabolic functions, and manage lifestyle.
[0156]
In addition, it is possible to grasp the initial values of young people regarding morphological changes and oxygen consumption supply capacity based on allergic predisposition, and evaluate the health risk.
[0157]
Further, the present invention is intended to promote the health management activities (health education, health management, primary care, group management) of a group (region, occupational area, medical group) based on a local medical association, a regional occupational health center, and a municipal health center. Contribute. As a result, respiratory health management, including metabolism, can contribute significantly to the prevention of disease and maintenance and promotion of health for middle-aged and elderly people, and a reduction in national medical expenses can be expected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a correlation between respective functions such as a ventilation function and a metabolic function in a respiratory function.
FIG. 2 is a block diagram of a main part of the gas phase respiratory function test system of the present invention.
FIG. 3_O2, V '_CO2It is a block diagram of an example of a measuring device.
FIG. 4 FEV_1%(G) and R_ATFIG. 3 is a diagram in which the correlation diagram of FIG.
FIG. 5 is a schematic diagram in which the relationship between respiratory function and lifestyle is conceptualized in space.
FIG. 6 is a block diagram showing an electrical configuration of a device for obtaining an FV curve.
FIG. 7 is a flowchart when the processing circuit 123 shown in FIG. 6 is operated to display an FV curve.
FIG. 8 is a diagram schematically showing an FV curve of a subject's expiration.
FIG. 9 is a schematic diagram for synthesizing an FV curve according to the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing an example of both FV and GV curves.
FIG. 11 is a diagram showing an example of analyzing and synthesizing an FV waveform according to the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing a coefficient correlation diagram (a1, a2) of the quadratic regression equation according to the present invention.
FIG. 13 is a flowchart when the processing circuit 123 is operated to calculate and display a1 and a2 according to the present invention.
FIG. 14 shows a coefficient a1 of a first-order term, a coefficient a2 of a second-order term, and a coefficient gradient index R of a quadratic curve according to the present invention._ATFIG.
FIG. 15 activates the processing circuit 123 according to the present invention to activate a1, a2, R_AT9 is a flowchart when calculating and displaying.
FIG. 16 shows FEV (VCp) and R according to the present invention._ATFIG. 6 is a diagram displaying an example showing the relationship of T.
FIG. 17 shows FEV (g) or FEV (t) and R according to the present invention._ATFIG. 5 is a diagram displaying an example representing the relationship.
FIG. 18 is a schematic diagram for explaining a tidal breathing method according to the present invention.
FIG. 19 is a system diagram showing an overall configuration of a respiratory function / gas exchange function measuring device according to the present invention.
FIG. 20 operates the processing circuit 123 according to the present invention,_AT, FEV, D_LCO, D_LCO/ V_A, D '_LCO/ V '_A, P '_{CO (22)}, D '_LCO/ V '_{A (22)}Is a flowchart for calculating and further displaying three-dimensionally.
FIG. 21 is a diagram showing a three-dimensional display of a ventilation function index and a gas exchange function index according to the present invention.
[Explanation of symbols]
11 means of exercise
12 mouthpiece
13 Exercise loader
14 Sampling tube
15 Flow sensor
16 Infrared CO₂Sensor
17 Zirconia type O₂Sensor
18 Microcomputer
19 Display
20 subjects
21 V '_O2, V '_CO2measuring device
121 tubes
122 Flow system
123 processing circuit
124 memory
125 display means
126 display surface
127 Recording paper
128 reader
140 mixed gas source
141 first switching means
143 second switching means
146 CO concentration detection means
147 He concentration detection means

Claims (1)

(A) a first inspection unit including an arithmetic processing unit that measures, calculates, analyzes, and displays a ventilation function index and / or a gas exchange function index of a subject;
(B) a second test means which may be connected to the arithmetic processing unit, and measures, calculates and displays a metabolic function index of the subject;
(C) third inspection means for measuring and calculating the gas transport function index of the subject,
(D) The second inspection means
(D1) means for setting an exercise mode corresponding to the daily lifestyle of the subject;
(D2) an exercise load conversion means for converting the exercise mode set by the exercise mode setting means into an exercise load;
(D3) an exercising means on which the subject rides, the exercise means comprising an exercise load means responsive to an output of the exercise load conversion means and exercising for a predetermined time while applying the exercise load to the subject;
(D4) a breath collecting means for collecting breath from a subject's mouth,
(D5) oxygen concentration detecting means for detecting the oxygen concentration in the breath from the breath collecting means;
(D6) _V'O2 calculating means for calculating an index _V'02 (oxygen uptake) of the subject's metabolic function based on the detected oxygen concentration in response to the output of the oxygen concentration detecting means;
(D7) and the kinetic energy calculating means 'responsive to the output of the _O2 calculating means, the index V' wherein V seek consumed kinetic energy of the subject at the predetermined time from _O2 (E _1),
(D8) daily consumption estimated energy conversion means for converting the consumed kinetic energy (E ₁ ) to the subject's estimated daily consumption energy (E ₂ ) in response to the output of the kinetic energy calculation means;
(D9) In response to the output of the estimated daily energy conversion means, the estimated daily energy consumption (E ₂ ) is evaluated, and the exercise prescription for improving oxygen consumption and the prescription for changing the nutritional requirement are displayed and output. A gas phase respiratory function test system for a comprehensive health care device from the viewpoint of respiratory function, comprising an output means.

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