JPH06118B2 - 呼吸同調用センサ - Google Patents

呼吸同調用センサ

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JPH06118B2
JPH06118B2 JP62103297A JP10329787A JPH06118B2 JP H06118 B2 JPH06118 B2 JP H06118B2 JP 62103297 A JP62103297 A JP 62103297A JP 10329787 A JP10329787 A JP 10329787A JP H06118 B2 JPH06118 B2 JP H06118B2
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JP
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temperature sensing
respiratory
sensor
breathing
temperature
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JP62103297A
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利光 深瀬
達也 古川
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、焦電素子に対する呼気と吸気の温度差によっ
て生ずる電荷を、出力電圧に変換し、呼吸の有無と強
弱、呼吸数、などの呼吸様相を検出する呼吸センサであ
って、中でも人体に装着しても、呼吸に関係のない信号
(以下ノイズと略す)が発生しないで呼吸様相が精度よ
く検出される医療用の呼吸同調用センサに関するもので
ある。
〔従来技術〕
呼吸様相の監視は、健康状態の管理、呼吸補助装置の活
用等医療活動の中で重要な役割を果たすものである。こ
の呼吸を検知する手段としては、従来、例えば特開昭5
5−108343号公報のように胸部インピーダンスを
測定するもの、特開昭50−39544号公報のように
呼吸気流の圧力を検知するもの、特開昭58−1831
43号公報のように呼気と吸気の温度の変化をキャパシ
タンスの変化でとらえるもの、特開昭51−12408
0号公報、特開昭56−31736号公報等のようにサ
ーミスタを用いて呼気と吸気の温度差を検出するものな
どが知られている。
また、特開昭59−4694号公報によれば、呼吸気流
を導く部材の中に2つのサーミスタを自己発熱させて、
かつ熱的に結合させてこれに呼吸気流を当てる方法が知
られている。気流に当たつた側の素子が脱熱作用が大き
いので抵抗値の変化が大きく、両素子の抵抗値の差を検
出することによって、どちらの素子の側から気流があっ
たかを判定できるとするものである。即ち、両サーミス
タは無気流状態にあっては等温的に保たれておらねばな
らず、必然的に片方のサーミスタに生じる温度差は他方
のサーミスタに即時伝達され、きわめて微弱な温度差し
か与えられない。そのため呼吸に関係ない電磁信号の影
響が大きく、結果として誤動作の原因となる欠点があっ
た。
こうした従来の呼吸を検知する手段は呼吸の有無、呼吸
波形、またある種のものは呼吸流量を測定する場合には
有効であるが、例えば筋ジストロフィー等の神経筋疾患
患者や慢性呼吸不全患者の呼吸補助を行う場合のよう
に、呼吸を補助するタイミング、すなわち患者が息を吸
いたいと思った時に空気または酸素を送り込む呼吸同調
用としては、その呼吸が微弱なために感知できないか、
または呼吸に関係ない信号(体動、電磁干渉等)の影響
が大きく、結果として誤動作を起こすことがしばしばあ
った。
そこで、温度センサーを呼吸気流中に配置し、呼吸動作
に関連した所定のパラメーターを感知し、このタイミン
グに応答して呼吸ガスを供給する方法(特開昭59−8
972号公報)等が考案された。しかしながら、温度セ
ンサーを呼吸ガス供給回路内に設置すると呼気を感じ、
供給ガスを一時的にストップさせる事はできても、回路
内の残圧によって呼吸ガス流速は完全には0とならず、
この呼吸ガスの動きを患者の吸気と判断してしまい、す
ぐに呼吸ガスを供給しはじめるという誤動作を起こす危
険があった。また、温度センサーの少なくとも感温部を
鼻孔挿入導管の外側に設置し、鼻孔から漏れる呼吸を感
知する方法もあるが、感温部が露出することは、構造上
破損しやすい等の欠点があった。
〔発明の目的〕
本発明は、従来、呼吸の減衰した患者でも強弱の乱れの
大きい患者でも広範囲の対象について、その呼気・吸気
を正確に検知し、かつ人体に装着した場合でも呼吸に関
係ない信号の影響を回避できる呼吸同調用センサを得ん
と研究した結果、一対の鼻孔挿入導管及び呼吸検知用感
温部素子としてフィルム状の複合焦電素子を配置した感
温部と一体化されたインピーダンス整合用回路からなる
呼吸同調用センサによって高感度かつ鋭敏で誤動作がな
くなるとの知見を得、更に研究を進めて本発明を完成す
るに至ったものである。
〔発明の構成〕
本発明は、一対の鼻孔挿入導管と感温部とを有する主管
部からなる呼吸同調用センサにおいて、主管部の1部に
呼吸排出用の大気に開放された孔を有し、感温部はフィ
ルム状の複合焦電素子からなり、呼気用感温部は呼気が
当たるように配置され、更に、支持体を介し反対側の面
に吸気用感温部を配し、該一対の感温部に近接し一体化
されたインピーダンス整合用回路とからなる呼吸同調用
センサに関するものである。以下、図面に従い本発明の
呼吸同調用センサの1例について説明する。第1図(1)
は本発明の一実施例の呼吸同調用センサを示す。第1図
(2)、(3)は第1図(1)のA1-A1',A2-A2'、の縦割り、第
1図(4)は第1図(1)のB−B′の横割りで同構造の断面
図である。
即ち、直接鼻孔に挿入される一対の鼻孔挿入導管1とそ
れを接続した主管部2は一部に大気に開放された呼気排
出用孔或いは空気流入用孔3を設け、更に、呼気が当た
るように配置された呼気感温部4と支持体6を介し反対
側の面に吸気される空気の温度を感知する吸気感温部5
を配し、該一対の感温部と支持体6及び固定用具8を通
じて近接し一体化されたインピーダンス整合用回路7と
出力信号取り出し用の信号ケーブル9を有する構造であ
る。感温部が設置される支持体6は呼気排気及び吸気さ
れる空気の流入が妨げられず、かつ十分に患者の呼吸気
流に感温部4,5が接触し、呼気、吸気による温度差を
検知できる断面積を有する必要があり、主管部2の中央
にある感温部分の横割り断面積第1図(4)の2〜8割程
度であることが望ましく、かつ呼気排気用孔及び空気流
入用孔3に対する設置角度第1図(2)は検知する機能を
損なわない範囲であれば特に限定しない。
また、主管部2の一部に大気に開放された呼気排気孔或
いは空気流入孔3の大きさも、十分に患者の呼吸気流に
感温部4,5が接触し、呼気、吸気による温度差を検知
できる断面積を有する必要があり、感温部4,5が設置
される主管部2の中央にある感温部分の横割り断面積第
1図(4)の2〜4割程度であることが望ましく、その孔
の位置第1図(2)は検知する機能を損なわない範囲であ
れば特に限定しない。
また、呼気感温部4及び吸気感温部5に用いられる焦電
性を有するセラミツクスと高分子化合物とからなる複合
焦電素子はフィルム状のものであれば形状は特に限定は
しない。更に好ましくは、呼吸気流による高湿度下でも
安定して出力特性が維持できるように薄い絶縁層で保護
することが望ましい。
また、感温部4,5とインピーダンス整合用回路7とは
支持対6と固定用具8とを用いて気密性を有するように
1体化されることが好ましいが、その1体化方法につい
ては特に限定はしない。
更に、インピーダンス整合用回路7を感温部4,5の片
方だけに配置した場合でも、本発明は何ら支障なく実施
することができる。
また、信号ケーブル9は少なくとも主管部内では動かな
いように結線されていることが望ましく、その結線方法
については特に限定はしない。第2図に主管部内の感温
部4,5とインピーダンス整合用回路7とからなる回路
図の1例を示す。
第2図において、10,11は予め電極を設けた呼気感
温部の焦電素子の信号取出し部、アース接続部、12出
力端子、13電界効果型トランジスタ(FET)、14
ゲート抵抗、16出力抵抗、16電源用端子は呼気感温
部のインピーダンス整合用回路図である。同様に17〜
22までは吸気感温部に対応するものである。Eは電
源、Gは接地を示す。FETは例えばNF−5301−
3(ナシヨナルセミコンダクター社)などがよい。ゲー
ト抵抗は200MΩから1200MΩの範囲で選択することが
好ましく、出力抵抗は通常10〜100KΩ位を用いる。主
管部2は呼気感温部4、吸気感温部5、及びインピーダ
ンス整合用回路7を外圧、或いは電磁波などから保護す
る役割と人に装着した時に異和感を与えない調和のとれ
た材料構成が望ましい。また必要に応じて主管部全体或
いは少なくともインピーダンス整合用回路7部分を電磁
遮蔽処理を行なうことが好ましく、その処理方法につい
ては特に限定はしない。
第3図(1)は本発明による呼吸同調用センサを人に装着
した時のノイズの様子を示した図である。
なお、電源Eは10Vの直流電圧を印加し、aはバイアス
電圧、縦軸は出力電圧、横軸は時間を示す。
第3図(1)のAは呼吸同調用センサを手で触れたり、掴
んだりした場合で、BはAの状況下で人が呼吸した場合
で、Cは顔を上下・左右に動かした場合で、呼吸に関係
のない信号は発生しないか、発生しても人の呼吸信号に
比べて極めて小さいことが分った。
第3図(2)は比較例として主管部2の外側でかつ一対の
鼻孔挿入導管の間に熱電対を露出状態で配した呼吸同調
用センサを同様の条件で比較した時のノイズの様子を示
した図である。bは基準電圧である。人の呼吸信号に比
べて呼吸に関係のない雑音信号が大きく、誤動作の原因
になった。
なお、一般に鼻孔に直接挿入される鼻孔挿入導管1は人
に装着しても異和感のないように比較的軟質の材料で作
られる。
更に鼻孔挿入導管1の内腔管路を隔壁によって2個の通
路に分け、一方は感温部4,5に通じ、他方は主管部2
と気密性を保持しながら酸素等の呼吸ガスを供給する装
置に接続することによって呼吸同調による酸素ガス補給
が可能になる。
〔発明の効果〕
本発明による呼吸同調用センサは、呼気感温部及び吸気
感温部とインピーダンス整合用回路とを一体化した主管
部を設けたにもかかわらず、呼気・吸気を非常に正確か
つ高感度に検出でき、特に、従来の呼吸センサでは、人
に装着した場合、感温部とインピーダンス整合用回路と
を結ぶ信号ケーブルに手で触れたり、掴んだり、或いは
ゆっくり大きく曲げたりした時に、呼吸に関係のない信
号のノイズが発生したのが、解消できることとなり、呼
吸同調の信頼性を著しく向上させることが可能になっ
た。
即ち、従来の呼吸センサでは困難であった呼吸疾患患者
のための呼吸補助用同調装置や、更に酸素ガス供給装置
と組合せることによって吸気の時のみ酸素を放出させ経
済的な使用法を実現することができるものであり、医療
産業上非常に有益である。
【図面の簡単な説明】
第1図(1)は本発明の呼吸同調センサの概念を示す図で
ある。第1図(2)は第1図(1)のA1-A1'の縦割り断面図、
第1図(3)は同A2-A2'の縦割り断面図、第1図(4)はB−
B′の横割り断面図である。 第2図は感温部と一体化されたインピーダンス整合用回
路の一例を示す図である。 第3図(1)は本発明の呼吸同調用センサを人に装着した
時のノイズの発生状態を示す図であり、第3図(2)は熱
電対式呼吸同調用センサを用いて同様の操作をした時の
ノイズの発生状態を示す図である。 図中、 1・・・鼻孔挿入導管 2・・・主管部 3・・・呼気排気用孔及び空気流入孔 4・・・呼気感温部 5・・・吸気感温部 6・・・支持体 7・・・インピーダンス整合用回路部 8・・・固定用具 9・・・信号ケーブル 10,18・・・呼気・吸気感温センサからの 信号取出し部 11,17・・・呼気・吸気感温センサからの 信号取出し部 12,19・・・呼気・吸気信号取出し出力端 子(9の出力信号取出しケーブ ルに接続する端子) 13,20・・・FET 14,21・・・ゲート抵抗 15,22・・・出力抵抗 A・・・呼吸同調用センサを手で触れたり掴ん んだりした場合 B・・・Aの状況下で人が呼吸した場合 C・・・顔を上下・左右に動かした場合 a・・・バイアス電圧 b・・・基準電圧

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一対の鼻孔挿入導管と感温部とを有する主
    管部からなる呼吸同調用センサにおいて、主管部の1部
    に呼吸排出用の大気に開放された孔を有し、感温部はフ
    ィルム状の複合焦電素子からなり、呼気用感温部は呼気
    が当たるように配置され、更に、支持体を介し反対側の
    面に吸気用感温部を配し、該一対の感温部に近接し一体
    化されたインピーダンス整合用回路を有することを特徴
    とする呼吸同調用センサ。
JP62103297A 1987-04-28 1987-04-28 呼吸同調用センサ Expired - Lifetime JPH06118B2 (ja)

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JPS63270028A JPS63270028A (ja) 1988-11-08
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JPH01223966A (ja) * 1988-03-01 1989-09-07 Sumitomo Bakelite Co Ltd 人工呼吸器
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