JPS6128564Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は呼吸モニタ装置に関し、特に例えば
極めて安全かつ高感度に呼吸状態を検出してモニ
タできるような、新規な呼吸モニタ装置に関す
る。

一般に、患者に麻酔をかける場合や、手術をす
る場合または手術後の患者の監視においては、患
者の異常を素早く知るために、患者の呼吸状態を
モニタしておく必要がある。そこで、患者の呼吸
状態をモニタするための検出方法として、従来で
は、患者の腹部に電極を付着しておき、呼吸によ
る腹部の変化によつて電極間のインピーダンスが
変化することに基づいて検出する方法や、咽喉部
近傍に温度センサを配置しておきかつ患者が呼吸
するときの排気によつて温度変化することに基づ
いて検出する方法が用いられていた。

ところが、腹部のインピーダンス変化に基づい
て呼吸状態を検出するのは、電極を人体に直接付
着しなければならず、危険性を伴なうという問題
点があつた。特に、衰弱の激しい患者や新生児な
どにおいては、インピーダンスを検知するための
微少電流にも敏感となり、また装置の故障などに
より過電流が流れると感電の危険性もある。一
方、温度センサによつて呼吸状態を検出するの
は、患者に麻酔をかけるためのマスクをかけた状
態では排気による温度がマスク内にこもり、呼吸
状態を検出できず、また季節により周囲温度と排
気による温度との差が激しいと検出誤差が生じや
すいという問題点があつた。さらに、温度センサ
によつて検出するのは、温度センサの大きさが大
きくて、新生児には使用不可能であつた。また前
述と同じように、温度検出のための電極が人体に
ふれるおそれもある。

それゆえに、この考案の目的は、新生児などの
体力の弱い人にも使用でき、極めて安全に呼吸状
態をモニタでき、麻酔用マスクを使用した状態で
あつても呼吸状態を検出でき、しかも周囲温度に
何ら影響されることなく高精度に検出できるよう
な呼吸モニタ装置を提供することである。

この考案の上述の目的およびその他の目的と特
徴は図面を参照して行なう以下の詳細な説明から
一層明らかとなろう。

この考案を要約すれば、患者の鼻や口やマスク
をかけた状態のマスクの間から、患者の吸排気に
起因する微少圧力で検出することにより、呼吸状
態をモニタ出力として出力できるようにした呼吸
モニタ装置である。

第１図はこの考案の一実施例の呼吸モニタ装置
１０の外観と使用状態を表わす図解図である。図
において、この実施例の呼吸モニタ装置１０は、
本体の前面パネル１１上に、電源をオンまたはオ
フする電源スイツチ１２と、呼吸状態を検出した
とき点灯表示（または発光表示）する正常呼吸状
態であることを表示する表示手段の一例の発光ダ
イオード（またはランプでもよい）１３と、異常
状態であることを表示する表示手段の一例の発光
ダイオード１４と、選択スイツチ１５と、音量調
節つまみ１６と、ノズル１７とが形成される。こ
のノズル１７には、ゴム管などの管１８が接続さ
れ、この管１８の端部が呼吸状態をモニタすべき
患者の鼻または口へ挿入されるか、もしくはマス
クをかけたときのマスクの中へ挿入される。この
管１８は比較的細いものが用いられるが、より好
ましくはノズル１７側に接続している管よりも患
者の鼻または口もしくはマスクの中へ挿入される
部分の管を細くしたものとつなぎ合わせて用いら
れる。

前記選択スイツチ１５は、例えばオフ位置で１
回の呼吸があることを検出したとき発光ダイオー
ド１３を表示させたり呼吸状態を表わす間欠発信
音を発生させるモードを選択し、その他の複数の
選択位置（図示では１５，３０，６０）で予め定
める単位時間（例えば15秒、30秒、60秒）の間に
１度も呼吸されないときに異常呼吸状態を検出す
るモードを選択するものである。

第２図は前記呼吸モニタ装置１０に内蔵される
微圧センサの一例の図解図であり、特に例えば第
２図ａはスイツチによつて呼吸状態を検出する微
圧センサ２１の図解図であり、第２図ｂは光電検
出手段によつて呼吸状態を検出する微圧センサ２
２の図解図である。

第２図ａを参照して微圧センサ２１の詳細を説
明する。微圧センサ２１は、ノイズ２１２，２１
２′が形成された筐体２１１の内側に、ダイヤフ
ラム２１３と可動接点２１５とを或る間隔を隔て
て対峙して設けるか、またはダイヤフラム２１３
と可動接点２１５とを当接して設け、さらに可動
接点２１５の裏側に固定接点２１４を対向して設
けて成る。すなわち、微圧センサ２１は、筐体２
１に含まれる空間部がダイヤフラム２１３で区切
られて２つの室とされ、一方の室がノズル２１
２，１７とを連通状態にされる。このダイヤフラ
ム２１３としては、薄いシート状で微圧によつて
変形し易くかつ圧力が加えられない状態で元の状
態に復元し易いような材質のもの（例えばポリウ
レタン等）が用いられる。可動接点２１５と固定
接点２１４とでスイツチとして働く。

そして、この微圧センサ２１で排気を検出する
場合は、管１８を介してノズル２１２側へ導かれ
た排気による圧力によつて、ダイヤフラム２１３
が可動接点２１５側へふくらむように変形し、そ
の変形によつて可動接点２１５を押圧して固定接
点２１４に圧接させることにより、可動接点２１
５と固定接点２１４とが電気的にスイツチング動
作して呼吸による排気圧を検出するものである。
一方、微圧センサ２１で吸気を検出する場合は、
ノズル２１２′側からの吸気によりノズル２１２
側から空気が吸込まれ、該吸気圧によつてダイヤ
フラム２１３が可動接点２１５側に変形して可動
接点２１５を押圧する。このため、可動片２１５
と固定接点２１４とが電気的にスイツチング動作
し、それによつて吸気圧の検出出力を導出する。

なお、ノズル２１２′を設けることなく、比較
的小さな吸気孔のみを設けるようにしてもよい。

第２図ｂを参照して他の実施例の微圧センサ２
２の構成を説明する。微圧センサ２２は、ノズル
２２２，２２２′の形成された筐体２２１の中
に、ダイヤフラム２２３を設け、該ダイヤフラム
２２３のほぼ中心部に対向して発光部２２４と受
光部２２５とから成る光電検出手段を設ける。こ
の発光部２２４は常時ダイヤフラムの一方面を照
射しておき、該発光部２２４から照射された光が
ダイヤフラム２２３に反射した光を受光部２２５
で受光させる。そして、ノズル２２２から排気圧
が流入されない状態では、ダイヤフラム２２３が
変形せず、かつ従つて受光部２２５は反射光に基
づく一定の出力電圧を導出する。ところが、ノズ
ル２２２から排気圧が流入されると、ダイヤフラ
ム２２３が点線に示すごとく変形するため、発光
部２２４から発せられた光ビームの反射角が変化
し、それによつて受光部２２５で受光される光量
が変化するため、受光部２２５の出力はダイヤフ
ラム２２３の変形に相関して変化する。これによ
つて、ダイヤフラム２２３の変形（すなわち排
気）を光学的に検出できる。なお、この実施例の
微圧センサ２２は、吸気の場合においてもダイヤ
フラム２２３の変形方向が逆になるが、受光部２
２５で検出される出力電圧はダイヤフラム２３３
の変形を検出し得る。なお、発光部２２４と受光
部２２５の具体例として、発光ダイオードとフオ
トダイオードまたはフオトトランジスタを用いた
り、発光部と受光部を兼備するフオトカプラを用
いてもよい。

前記微圧センサのさらに他の例として、発光部
２２４と受光部２２５に替えて、超音波検知器を
設け、ダイヤフラム２２３の吸排気による変形に
基づく超音波検知器とダイヤフラム２２３との間
隔の変化を超音波で検知するようにしてもよい。

前述のように構成された各種微圧センサは、管
１８′でノズル１７の裏面側接続部に連結される
か、またはノズル２１２または２２２を前面パネ
ル１１の孔に挿通して前面側に露出させてノズル
１７に代替するように配設される。

第３図はこの考案の一実施例の回路図であり、
特に例えばモニタ出力手段と関連部分の具体的な
回路図を示す。構成において、この実施例の回路
は、抵抗３１１〜３１３、コンデンサ３１４、を
含む時定数回路３１と、レベル弁別回路３３と、
低周波発振回路３４１、抵抗３４２、増幅トラン
ジスタ３４３を含む駆動手段３４と、報知手段の
一例のスピーカ３４４と、リセツト回路３５と、
リレースイツチ３６３と、微圧センサ２１と、正
常呼吸状態であることを知らせる報知手段の他の
例の発光ダイオード１３と、異常呼吸状態である
ことを知らせる発光ダイオード１４とからなる。
ここで、報知手段が発光ダイオード１３の場合
は、発光ダイオード１３に直列接続された抵抗３
２１および微圧センサ２１のスイツチと、抵抗３
２２の回路によつて、駆動手段が構成される。な
お、発信音の音量を調節する必要がある場合は、
前記抵抗３４２を音量調節つまみ１６によつて抵
抗値を可変し得る可変抵抗器とすればよい。

第４図は第３図の動作を説明するための波形図
であり、特にａは微圧センサ２１の出力、ｂはコ
ンデンサ３１４の端子電圧、ｃはレベル弁別回路
３３の異常検出出力の波形図を示す。

次に、第１図ないし第４図を参照してこの考案
の呼吸モニタ装置の動作について説明する。ま
ず、患者が呼吸する毎に発光ダイオード１３で表
示しまたは発信音を発生することによりモニタす
る場合の動作を述べる。呼吸する毎の状態をモニ
タする場合は、前記選択スイツチ１５をオフ位置
（すなわち抵抗３１１〜３１３のいずれも選択し
ない位置）に切換えることにより、コンデンサ３
１４の充電を不能動化する。また、前記管１８の
一方端を患者の鼻または口もしくはマスクの中へ
挿入すると、患者が呼吸をする毎に吸気または排
気に応じて、前記微圧センサ２１（または２３）
がスイツチング動作する。今、患者が排気または
吸気することにより、微圧センサ２１に含まれる
固定接点２１４と可動接点２１５とが接触し電気
的に閉成された場合を想定すると、電源＋Ｖから
の電流が抵抗３２１−発光ダイオード１３−微圧
センサ２１の両接点２１５，２１４（以下スイツ
チと称す）を介して流れ、該発光ダイオード１３
が発光表示する。このとき、リレースイツチ３６
３がｂ接点側に常時切換えられているため、低周
波発振回路３４１の入力端が微圧センサ２１のス
イツチを介して接地され、かつ従つて低周波発振
回路３４１は微圧センサ２１のスイツチが閉成さ
れている期間中発振動作を行なう。この低周波発
振回路３４１の発振出力が抵抗３４２を介して増
幅トランジスタ３４３のベース入力として与えら
れるため、発振出力が増幅されてスピーカ３４４
から発信音として発生される。

一方、微圧センサ２１のスイツチが開かれる
と、バイアス抵抗３２２を介して発光ダイオード
１３のカソードおよび低周波発振回路３４１の入
力端に比較的高い電圧が与えられるため、発光ダ
イオード１３は発光表示を停止し、低周波発信回
路３４１も発振動作を停止する。以後同様にし
て、患者が呼吸するごとに、吸気または排気によ
る圧力で微圧センサ２１のスイツチが開閉され、
それによつて発光ダイオード１３が間欠的に発光
表示し、低周波発振回路３４１が間欠的に発振動
作してスピーカ３４４から発信音を発生させる。

次に、ある単位時間内に１度も呼吸されないと
き異常状態であることを検出する場合の動作につ
いて述べる。ある単位時間における呼吸の有無に
よつて異常検出する場合は、選択スイツチ１５で
所望の単位時間（15秒、30秒、60秒のいずれか）
を選択して、所望の単位時間に対応する抵抗３１
１〜３１３のいずれかを選択する。この抵抗３１
１〜３１３はそれぞれ所望の単位時間に相関する
時定数を得るために、それぞれ異なる抵抗値であ
りかつコンデンサ３１４とそれぞれの抵抗値とに
基づく時定数が所望の単位時間となるような値に
選ばれる。例えば、所望の単位時間として15秒を
選ぶ場合は、選択スイツチ１５が抵抗３１１に切
換えられる。そして、微圧センサ２１のスイツチ
が閉成したタイミングにおいて、発光ダイオード
１３のカソード電圧が接地された状態となるた
め、リセツト回路３５に含まれるトランジスタ３
５２が非導通になる。応じて、トランジスタ３５
２のコレクタ端がバイアス抵抗３５３を介して与
えられる電源（＋Ｖ）電圧によつて相対的に高い
電位となるため、トランジスタ３５４は導通す
る。これによつて、コンデンサ３１４の充電電荷
がトランジスタ３５４を介して放電される。

そして、微圧センサ２１のスイツチが開成され
ると、バイアス抵抗３２２−選択スイツチ１５−
抵抗３１１−コンデンサ３１４を介して電源から
の電流が流れ、コンデンサ３１４を充電する。こ
のとき、トランジスタ３５２のベース端には、バ
イアス抵抗３２２および抵抗３５１を介して比較
的高い電位が与えられるため、該トランジスタ３
５２が導通し、かつ従つてトランジスタ３５４が
非導通となり、コンデンサ３１４の放電動作を停
止させる。

前述のごとく、コンデンサ３１４の充電状態に
おいて、抵抗３１１の抵抗値とコンデンサ３１４
の容量とで定まる時定数に基づく単位時間Ｔが経
過する前に、微圧センサ２１のスイツチが再び閉
成されると、発光ダイオード１３のカソード端が
接地され、かつ従つて発光ダイオード１３が発光
表示するとともに、発振回路３４１が発振動作し
て間欠的に発信音を発生させる。これと同時に、
微圧センサ２１のスイツチの閉成状態において、
トランジスタ３５２が非導通となり、かつトラン
ジスタ３５４が導通するため、コンデンサ３１４
の充電電荷が放電され、かつ従つてコンデンサ３
１４の端子電圧はレベル弁別回路３３で予め設定
されている弁別レベルに達しない。従つて、レベ
ル弁別回路３３は異常検出出力を導出しない。

一方、コンデンサ３１４の充電電荷が放電され
た後（すなわち微圧センサ２１のスイツチの開成
後）、予め定める単位時間Ｔ内に患者が一度も呼
吸をしなければ、コンデンサ３１４は連続的に充
電される。このため、コンデンサ３１４の端子電
圧が次第に上昇して微圧センサ２１のスイツチの
開成から単位時間後レベル弁別回路３３で設定さ
れている弁別レベルを超える。これに応じて、レ
ベル弁別回路３３は、異常検出出力（ハイレベル
信号）を導出し、抵抗３２３を介してトランジス
タ３６１を導通させるため、電源からの電流がリ
レーコイル３６２ートランジスタ３６１−異常表
示用発光ダイオード１４を介して流れる。このた
め、リレーコイル３６２が付勢されて、リレース
イツチ３６３をａ接点側に切換えるとともに、発
光ダイオード１４が連続的に発光表示する。この
リレースイツチ３６３の切換えに応じて、低周波
発振回路３４１の入力端が連続的に接地されるた
め、低周波発振回路３４１は連続的に低周波発振
動作し、その発振出力を抵抗３４２を介して増幅
トランジスタ３４３に与えて、スピーカ３４４か
ら異常状態を表わす連続発信音を発生させる。こ
のようにして、患者が単位時間内に１度も呼吸し
ない場合は、異常状態を表示または発信音により
知らせる。

上述のように、この実施例によれば、鼻または
口もしくはマスクの中へ管を挿入し、その管から
呼吸による吸気または排気を微圧センサへ導き、
微圧センサのダイヤフラムの変形によつて呼吸状
態を検出するようにしているため、患者の腹部に
電極を付着する必要がなく、かつ従つて極めて安
全に呼吸状態を検出できる利点がある。また、呼
吸による吸排気の微少圧力を検出するようにして
いるため、管を鼻または口もしくはマスクの中に
直接挿入することができ、周囲温度やマスク内の
温度に影響されることなく、極めて高精度に検出
でき、しかも微少圧力でも確実に検出できる利点
がある。

以上のように、この考案によれば、極めて安全
かつ高精度に呼吸状態をモニタでき、新生児など
のような体力の弱い被測定者にも使用でき、しか
も周囲温度に何ら影響を受けないなどの特有の効
果が奏される。

なお、この考案の呼吸モニタ装置は、患者の手
術をする場合の呼吸モニタや麻酔をかける場合の
呼吸モニタとして用いられるだけでなく、単位時
間（たとえば１分間）内に発光ダイオード１３で
点滅表示される回数を数えることにより、正常な
人の単位時間における呼吸回数の測定用としても
利用できることを指摘しておく。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例の呼吸モニタ装置
の図解図である。第２図はこの考案の呼吸モニタ
装置に用いられる微圧センサの詳細を示す図解図
である。第３図はこの考案の一実施例の回路図で
ある。第４図は第３図の動作を説明するための波
形図である。 図において、１０は呼吸モニタ装置、１３は正
常呼吸状態用表示手段（発光ダイオード）、１４
は異常状態表示用発光ダイオード、１８，１８′
は管、２１，２２は微圧センサ、２１１，２２１
は筐体、２１３，２２３はダイヤフラム、２１４
は固定接点、２１５は可動接点、２２４，２２５
は光電検出手段、３１は時定数回路、３３はレベ
ル弁別回路、３４は音発生手段（駆動手段）、３
４１は低周波発振回路、３４４はスピーカ、３５
はセツト回路、３６３はリレースイツチを示す。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 本体、 前記本体に関連的に設けられ、かつ気体を本
   体へ出入りさせるためのノズル、および 前記本体の中に収納される微圧センサを備
   え、 前記微圧センサは、 呼吸による微小圧力で変形しかつ微小圧力が
   加えられないとき復元する１枚のシート状のダ
   イヤフラムと、 前記ダイヤフラムを収納する空間部を含み、
   空間部がダイヤフラムで区切られて２つの室と
   され、一方の室が前記ノズルに連通された筐体
   と、 前記筐体内に設けられかつ前記ダイヤフラム
   の変形を検出してスイツチング信号を導出する
   検出手段とからなり、 さらに、一方端が前記ノズルに結合されかつ
   他方端が被測定者の吸排気を感じる部位に置か
   れる管、 前記被測定者が吸気または排気することに報
   知するための報知手段、ならびに 前記検出手段出力のスイツチング信号に応答
   して、前記報知手段を駆動する駆動手段を備え
   た、呼吸モニタ装置。 (2) 前記検出手段は、前記ダイヤフラムの変形に
   よつて押圧される可動接点と、可動接点の押圧
   によつて接触される固定接点とを含むスイツチ
   である、実用新案登録請求の範囲第１項記載の
   呼吸モニタ装置。 (3) 前記検出手段は、前記ダイヤフラムを照射す
   る発光素子と、ダイヤフラムの変形によつて発
   光素子の照射による反射光の反射角の偏位に相
   関する出力を導出する受光素子とを含む光電検
   出手段である、実用新案登録請求の範囲第１項
   記載の呼吸モニタ装置。 (4) 前記報知手段は、被測定者が吸気または排気
   することに、視覚的に認識可能な態様で報知す
   る表示手段である、実用新案登録請求の範囲第
   １項ないし第３項のいずれかに記載の呼吸モニ
   タ装置。 (5) 前記報知手段は、被測定者が吸気または排気
   することに、聴覚的に認識可能なように音で報
   知する音発生手段である、実用新案登録請求の
   範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の呼
   吸モニタ装置。