JPH02232036A - 呼吸数計測装置 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、呼吸数計測装置に関する．［従来の技術］ 従来、病院等に用いられる医用機器としての呼［発明が
解決しようとする課題］ しかしながら、この種のものは装置全体が大型化し、し
かもその取扱いが極めて面倒である他、コスト高となる
等の欠点があった． この原因は酸素を吸うことによって呼吸数を直接的に計
測する構成であることに起因している．この発明の課題
は、呼吸運動による胸部の動きを検出して呼吸数を測定
することができるようにすることである． ［課題を解決するための手段］ この発明の手段は次の通りである． （】）呼吸数計測装置は弾性変化可能に構成されたもの
で、例えばその全体が横長の箱型を成し、硬質合成樹詣
製の上部ケースと弾性変形可能な下部ケースとによって
構成されている． （２）密着部は人体に密着するも″ので、例えば全体が
横長の箱型を成す装置の裏面側においてその長さ方向両
端部に設けたラバー等である．なお，密着部の形状は任
意であり、例えば方形であれば装置の裏面に複数個設け
ればよく，環状であれば１個設けておけばよい． （３）歪みセンサーは密着部間に生ずる歪みを検出する
もので、例えば抵抗線歪み形等によって構成され、呼吸
運動に伴う胸部の拡大、収縮により装置が受ける引張り
歪みや圧縮歪みの検出を行う．（４）計測手段は歪みセ
ンサーの出力に基づいて呼吸数を計測するもので、例え
ば歪みセンサーの出力（脈流）を計数することによって
一定時間当りの計測値を呼吸数として求める． ［作　用Ｊ この発明の手段の作用は次の通りである．いま２装置を
胸部に載置すると，その裏面側等に設けられた密着部が
皮膚に接する．この場合、呼吸運動に伴って胸部が拡大
したり、収縮したとしても密着部はズレることなく、皮
膚にしっかりと密着している． この状態において，呼吸数計測装置は，呼吸運動に伴っ
て歪み、引張り歪み、圧縮歪みを受ける．すると，歪み
センサーは密着部間に生ずる歪みの検出を行い，このセ
ンサー出力に基づいて計測手段は呼吸数の計測を行う． したがって，呼吸運動による胸部の動きを検出して呼吸
数を測定することができる． 〔実施例］ 以下、第２図〜第５図を参照して一実施例を説明する． 第１図は病院等で使用される医用機器の外観斜視図であ
る． この医用機器は小型電子機器で、呼吸数計測機能の他，
脈拍計測機能、体温計測機能等，各種の計測機能を備え
，診断等に必要な情報を１台の医用機器で得ることがで
きるようにしたものである． 機器本体ｌはその全体が横長の箱型を成し，硬質合成樹
脂製の上部ケース２と弾性変形可能な下部ケース３とを
有する構成となっている．この機器本体１の上面には液
晶表示バネル４が略全域に設けられている． なお、液晶表示パネル４は表示画面が３分割され，脈拍
数および呼吸数を表示する表示部４Ａと、体温および患
者名を表示する表示部４Ｂと、各種のガイダンス情報を
表示する表示部４Ｃとを有している． また、機器本体１は２点支持型のブリ，ジ構造を成して
いる．即ち，下部ケース３の長さ方向両端部に下方に膨
出する支持部３Ａ、３Ａを形成し、この両支持部３Ａ、
３Ａで機器本体１を支持する構成となっている．この支
持部３Ａ、３Ａの下面には！！ｌ！！Ｉ抵抗の大きいラ
バー５，５が貼り付けられており．４ｍ器本体１ｔ陶部
に載置した際に，ラバー５．５が人体の皮膚に良好に密
着するようにしてある． なお．ＩＪＩ器本体ｌには赤外光を媒体として他の電子
機器との間でデータの送受信を行う光通信部６，アラー
ム音を発生するブザー７および電源スイッチ８，設定ス
イッチ９等が設けられている． 第２図は医用機器の内部構成を概略的に示す縦断面図で
ある． 下部ケース３の内面においてその横方向中央部には，呼
吸センサーを構成するひずみケージ１０が設けられてい
る．このひずみケージ１０は支持部３Ａ．３Ａ間の歪み
，つまり、弾性変形可能な下部ケース３の歪みを検出す
るもので，周知の抵抗線歪み計によって構成されている
． また，機器本体！の内部には脈拍センサーを構成する光
電式脈拍数検出部１ｌが設けられている．この光電式脈
拍数検出部１１は心臓の鼓動による血量変化を検出する
もので，赤外光を発するライトエミッティングダイオー
ド（赤外ＬＥＤ）１１Ａと，その反射光を受光するフォ
トトランジスタＩＩＢとな有している．なお、赤外ＬＥ
Ｄ１１ＡおよびフォトトランジスタＩＩＢの取り付け位
置に夫々対応する下部ケース３の所定箇所には赤外光が
透過する為の透過孔（図示せず）が形成されている． また、一方の支持部３Ａには体温センサーを構成するサ
ーミスター１２が設けられている．なお、サーミスター
１２は支持部３Ａの下面からラバー５を通して外部に露
出している． 更に機器本体ｌの内部にはアルコールセンサー１３、ニ
コチンセンサーｌ４が設けられている．アルコールセン
サー１３．ニコチンセンサー１４は被測定者の呼吸によ
って空気中に発せら′れた息が機器本体ｌの前面部に形
成された開口部ｌ５（第１図参照）を通して内部に導入
されることにより、アルコール成分やニコチン成分を検
出するものである． 第３図は医用機器の回路構成図である．医用機器は電池
２ｌを電源とし，ワンチップＬＳＩ（大規模集積回路）
２２を中核とする構成となっている． 脈拍センサーにおいて、光電式脈拍数検出部１１を構成
する赤外ＬＥＤＩＩＡ、フォトトランジスタＩＩＢには
電池電圧ＶＣＣが駆動電圧として電源制御トランジスタ
２３を介して供給されており、フォトトランジスタＩＩ
Ｂは血液の脈拍に伴う血量変化を受光量の変化として検
出し、これによって得られた光電脈波を増幅器２４，波
形整形回路２５を介してワンチップＬＳＩ２２内の入力
ポート２６に与える． 呼吸センサーを構成するひずみケージ１０はホイートス
トンブリッジ回路（直流型ブリッジ回路）２７に接続さ
れており、ひずみケージ１０の抵抗変化に伴ってブリッ
ジ回路２７の出力電圧が変化することにより、コンパレ
ータ２８からは呼吸連動に応じて２値レベルの電圧波形
信号が出力され、波形整形回路２５に与えられる．体温
センサーを構成するサーミスター１２はブリッジ回路２
９に接続されており、サーミスターｌ２の抵抗変化に伴
ってブリッジ回路２９の出力電圧が変化することにより
、コンパレータ３０からは体温に応じた電圧波形信号が
出力され、Ａ／Ｄコンパータ３１によってデジタル変換
されたのち、入力ポート２６に与えられる． なお、入力ボート２６には図示しないがその他のセンサ
ー（アルコールセンサーｌ３、ニコチンセンサー１４）
の検出信号も入力されている．また、増幅器２４，ブリ
ッジ回路２７、コンバレータ２８、ブリッジ回路２９、
コンパレータ３０等には電源制御トランジスタ２３を介
して電池電圧が駆動電圧として供給されている．ワンチ
ップＬＳＩ２２はＣＰＵ３２、ＲＯＭ３３、ＲＡＭ３４
，時計回路部３５等を有する構成で，ＣＰＵ３２はＲＯ
Ｍ３３に記憶されているマイクロプログラムにしたがっ
てこの医用機器の各種の動作を制御する．即ち，ＣＰＵ
３２は電源スイッチ８の操作に伴って入力ボート３６か
らパワーオン／オフ信号を受け取ると、出力ボート３７
から電源コントロール信号を出力して電源制御トランジ
スタ２３のオン／オフ動作を制御する．また，ＣＰＵ３
２は入カボート２６から供給される各種のセンサー検出
結果を取り込んで、脈拍数、呼吸数、温度等の測定を行
いその測定結果をＬＣＤドライバ３８に与え液晶表示バ
ネル４から表示出力させたり，伝送制御部３９に与え、
光通信部６から伝送する．なお，ＣＰＵ３２は測定結果
を他の電子機器に送信する場合、ＲＯＭ３３から自己の
端末陥を読み出して測定結果を端末崩と共に送信する． ＲＡＭ３４は脈拍数や呼吸数の測定に用いられるカウン
タ３４−１と、患者名を記憶するキャラクタメモリ３４
−２と、ワークメモリ３４−３等を有する構成となって
いる． 時計回路部３５は水晶発振子４０を備えたクロックジェ
ネレータ４１からの基準クロック信号を計数することに
より時刻データ等を得るもので．ＣＰＵ３２は時計回路
部３５からの時刻データに基づいて脈拍数や呼吸数等を
測定する測定時間や各種センサー等に駆動電圧を供給す
る電源供給時間等の制御を行う． 次に，本実施例の動作を説明する． 先ず，医用機器を使用して各種の測定を行う場合には、
医用機器を胸部に載置する（第４図参照）．この場合、
機器本体ｌの両支持部３Ａ，３Ａの下面には、ラバー５
，５が貼り付けられているので，ラバー５，５と皮膚と
の摩擦抵抗によってラバー５、５は皮膚に密着するよう
になる． この結果、呼吸運動によって胸部が動いたとしても，両
支持部３Ａ、３Ａの位置がズレるようなことはない． この状態において、電源スイッチ８を操作してパワーオ
ンすると、ＣＰＵ３２は第５図のフローチャートにした
がった動作を実行する．先ず．ＣＰＵ３２はｗカポート
３７から電源コントロール信号を出力して電源制御トラ
ンジスタ２３をオンさせる（ステップＡＩ）．すると、
電池電圧ＶＣＣが赤外ＬＥＤＩＩＡ、フォトトランジス
タＩＩＢ、増幅器２４，ブリッジ回路２７、２９、コン
パレータ２８．３０等に供給され、各種センサーが動作
するようになる．そして、次のステップＡ２では所定の
センサー例えば脈拍センサー、呼吸センサー，体温セン
サーの検出結果が夫々所定量以上変化したが，つまり、
ａｇ！木体ｌを胸部（皮膚）に載置した場合には各セン
サーの検出結果′が所定量以上変化する為にステップＡ
２では機器本体ｌを胸部に載置したか否かの検出を行い
、機器本体１が胸部に載置されるまで待機する． いま、ステップＡ２でセンサーの検出結果が所定量以上
変化したことが検出されると，ＣＰＵ３２内に設けられ
ているタイマー（図示せず）の計測動作を開始させる（
ステップＡ３）．そして，このタイマーの計測時間が所
定秒（例えば６０秒）経過するまで脈拍センサー，呼吸
センサー、体温センサー等の検出結果から夫々脈拍数，
呼吸数，体温等の測定を行う． 即ち，赤外ＬＥＤ１１Ａから人体に光が照射されると，
フォトトランジスタＩＩＢは血液の脈拍に伴う血量変化
を受光量の変化として検出し，その検出信号が増幅器２
４、波形整形回路２５を介して入力ポート２６に与えら
れる．これによって，ＣＰＵ３２はその検出信号の立ち
上がりをカウントすることにより脈拍数の測定を行う（
ステップＡ４）． また，呼吸運動に伴って第４図に示す如く胸部が拡大・
、収縮すると，それに基づいて下部ケース３には伸び縮
み方向に歪みが生じ、下部ケース３に設けられているひ
ずみケージｌＯに引張り歪みや圧縮歪みが加わり、その
抵抗成分が変化する．この結果、ブリッジ回路２７の出
力電圧が変化し、それに応じてコンパレータ２８から呼
吸運動に伴う検出信号が出力され入力ポート２６に与え
られる．これによって、ＣＰＵ３２はその検出信号の立
ち上がりをカウントすることにより呼吸数の測定を行う
（ステップＡ５）． また、サーミスターｌ２に体温が伝導されると、サーミ
スター１２の抵抗成分が変化する．この結果，ブリッジ
回路２９からは体温に応じた信号が出力され、Ａ／Ｄコ
ンバータ３１によってデジタル変換されたのち入力ポー
ト２６に与えられる．これによって．ＣＰＵ３２は体温
の測定を行う為にそのデジタル値を一旦ワークメモリ３
４一３に書き込んで記憶保持させる（ステップＡ６）． 次に、ニコチン測定を行う為にアルコールセンサーｌ３
の検出結果をワークメモリ３４−３に記憶保持させ（ス
テップＡ７）、更にアルコール測定ヲ行う為にニコチン
センサーｌ４の検出結果をワークメモリ３４−３に記憶
保持させる（ステ−２プＡ８）． このような測定動作はステップＡ９でタイマーの計測時
間が６０秒になったことが検出されるまでステップＡ４
に戻って繰り返される．このため，脈拍数、呼吸数，体
温等は１分間の測定結果となる． このようにして１分間の測定が終ると、電源制御トラン
ジスタ２３をオフして各センサーへの電源供給を停止さ
せる（ステップＡＩＯ）．そして、次のステップＡｌｌ
では上述の測定結果を参照し，アルコール検出、ニコチ
ン検出の有無を調べる．ここで，何れかが検出されると
、その旨をガイダンス表示させると共にブザー７からア
ラーム音を発生させる（ステップＡ１２），また，次の
ステップＡＩ３では上述の測定結果（脈拍数，呼吸数、
体温）を表示出力させると共に、ＲＡＭ３４に記憶させ
る．この場合，体温は．１　０分間の測定値に補正され
ることは通常の電子体温計と同様である．また、ＲＡＭ
３４には各測定結果に対応して現在時刻も記憶される．
そして、ステップＡＩ４でタイマーの計測時間が所定時
間（例えば３分）経過したことが検出されるまで、表示
あるいはアラーム音の出力を続行させるが（ステップＡ
１５）．所定時間の経過が検出されると、オートバワー
オフａ能が働き，ワンチップＬＳＩ２２等への電原供給
を停止する（ステップＡ１６）． このように本実施例においては、胸部の動きを検出する
ことによって呼吸数を検出するようにしたから，装置全
体の小型化が可能となると共に単に胸部に載置するだけ
で測定可能となり、その取扱いが極めて容易なものとな
る． また，同一機器内に呼吸数測定機能の他に、脈拍数測定
機能、体温測定機ｔ歳等、各種の測定機能を組み込んだ
構成であるから、同一のＣＰＵ等を利用することができ
、コスト的にも有利となる他，１分間に呼吸数、脈拍数
、体温等の測定結果を同時に得ることができ、測定作業
を効率良く行うことが可能となり、病院等において有効
に活用することができる， 更に、１分間の測定時間が経過すると、各センサーへの
電源供給を自動的に遮断するようにしたから、箇電によ
り電池寿命を延ばすことができる． なお，上記実施例は機器本体ｌを２点支持型のブリッジ
構造としたが，３点支持あるいは４点支持構造等であっ
てもよい．また、支持部３Ａの構造は任意であると共に
角度調整機構を備えたものであってもよい． またひずみケージ１０は抵抗線ひずみ計に限らず、圧′
ｉ！素子を用いたものや光学検出あるいは磁気検出等に
よって検出するものであってもよい．・・・ＲＯＭ． ［発明の効果Ｊ この発明は，呼吸運動による胸部の動きを検出して呼吸
数を測定するようにしたから、従来に比べ装行全体を大
幅に小型化することができると共にコスト的にも有利で
あり、しかもその取扱いが極めて簡単である等の効果を
有する．

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は実施例を示し，第１図は医用機器の外
観斜視図、第２図はその縦断面図、第３図はその回路構
成図、第４図は医用機器を陶部に載置した状態を示した
図，第５図は動作を説明する為のフローチャートである
． １・・・・・・機器本体、２・・・・・・上部ケース，
３・・・・・・下部ケース、３Ａ・・・・・・支持部、
５・・・・・・ラバー１０・・・・・・ひずみケージ，
２７・・・・・・ブリッジ回路，２８・・・・・・コン
バレータ，３２・・・・・・ＣＰＵ．３３・・・第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 弾性変形可能な呼吸数計測装置であって、 人体と密着する密着部と、 この密着部間に生ずる歪みを検出する歪みセンサーと、 この歪みセンサーの出力に基づいて呼吸数を計測する計
   測手段と、 を具備したことを特徴とする呼吸数計測装置。