JPS61326A

JPS61326A - 心臓呼吸機能分析装置

Info

Publication number: JPS61326A
Application number: JP60037723A
Authority: JP
Inventors: ジユセツペ・トレツシン
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-02-29
Filing date: 1985-02-28
Publication date: 1986-01-06
Also published as: EP0153741A2; IT8441534A0; EP0153741A3; IT1214827B

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】本発明は、休止時および運動時の心臓呼吸機能を分析す
る装置に関るものである。

このような装置は、例えば英国特許明細書第１２５２６
２６号から既知なものである。この既知な装置は、マウ
スピース、コントロールバルブ手段、肺活量計手段およ
び分析／記録システムよ多構成されている。患者によっ
て使用されるマウスピースを導体手段中に設け、これを
コントロールバルブ手段を介して肺活量計手段に連結ス
ル。このコントロールバルブ手段は、２個のフラップバ
ルブよ多構成されている０分析／記録システムはバラン
スウェイト（平衡重錘）Ｋよって肺活量計手段に連結さ
れている。このバランスウェイトによって肺活量計のベ
ルチャンバ（ｂｅｌｌ　ｃｈａｍｂｅｒ）のバランスを
、カイモグラフ（波動曲線記録装置ｋｙｍｏｇｒａｐｈ
）から構成される分析／記録システムと相俟って保持し
ている。

更にまた、この肺活量計のベルチャンバを互イニ等しい
容積を有する２つのサブチャンバに分割している。一方
のサブチャン・々を環状形状とし、これＫよって、他方
のサブチャンバを包囲ｔ、ている。各々のサブチャンバ
に２個の空気流通路を形成し、これら流通路の内の２個
は、電気的に制御可能なバルブを介して外気を導入でき
るようになってお夛、残余の流通路はフラップバルブを
介して前述のマウスピースに続っている。更に、ライン
を設け、これを流通路の１つに連結する。この流通路は
吐き出し用フラックバルプの下流用のもので、サンプリ
ングガス用の装置に接続されてｈる。更にもう１つのラ
インを吐き出し用および吸入用フラップバルブ間に設け
、後者のバルブは電気的制御可能なバルブの操作用の圧
力反応装置に接続されている。これら後者のバルブによ
って、一方のサブチャンバ内の吐き出されたがスの収集
を制御することができると共に、装置の作動中に新鮮な
空気を充満させることができるようになってｂる。

しかし乍ら、このような既知の装置の主たる欠点として
は、ベルチャンバの設計が極めて複雑なものであ）、更
に、５流通路および電気的制御可能なバルブが複数個必
要となることである。

また、これらバルブを圧力反応装置によって作動させる
必要があることである。このような複雑な構成によって
装置全体に対するコストが嵩み、その信頼性が低下する
ことである。その理由は、多量の技術的に複雑なパーツ
を導入する必要があシ、これらパーツの各々自身が、装
置を完全に作動させる必要があるからである。

更に別の欠点も存在する。即ち、吐き出されたガスおよ
び収容されたがスの温度に差が存在することであシ、こ
れによって測定されたガスの容積には回避不可能な誤差
が存在することである。

他の複雑なシステムとしては米国特許明細書簡３．７９
９．１４９号に記載されたものが存在する。

このシステムによれば、吸入および吐出ライン中にバル
ブを使用し、とれらバルブを複雑な電気回路によって制
御している。しかしこのバルブを呼吸作用自身によって
制御するものではなり問題点が存在する。

また、米国特許明細書簡３．４０３，６７８号には、ペ
ンチレージ、ン（換気）流量計付きの肺活量計が記載さ
れて−る。この肺活量計は上述したものとは異ったアプ
ローチの本のである。

従って、本発明の目的は上述し九従来の欠点を除去し、
休止時および運動中の心臓呼吸機能（ａａｒｄｉｏｒｅ
ｓｐｌｒａｔｏｒｙ　ｆｕｎａｔｉｏｎ）を分析する装
置を提供することである。これによって簡単且つ信頼性
の高い設計が得られ、更にメディカルテストプログラム
に関連して広範囲の動作が実現できる。

本発明によれば、第２のコントロール／４ルプ手段を第
１のコントロールバルブ手段と肺活量計手段との間に配
置し、この第２のコントローｊ、２９．オーｆ、つよオ
よ−ウｘｅ−１Ｘ。、わあ、。

主導体の一部分にバイパス導体を形成し、全体の装置を
このバイパス導体中の圧力状態の変化のみによって制御
可能とし、この圧力変化は、患者の吸入および吐出作用
のそれぞれによって生じることを特徴としている。これ
ら第２のコントロールバルブ手段ならびにバイパス手段
を除いては、本発明による装置の完全な機能を確保する
ための更に複雑な制御手段を設ける必要がない利点があ
る。また、本発明による装置の信頼性および低コスト構
造は以下の事実によって更に数階され得る特徴がある。

即ち、バイパス導体および追加のコントロールバルブ手
段は簡単で信頼性の高い設計の安価なパーツを構成し、
これによって従来の装置の複雑且つ高価なコントロール
部材と置き換えることができる。

本発明によれば、簡単なデザインにも抱らず、種々のメ
ディカルテストを広範囲に亘って実現できる特徴がある
。即ち、ペンチレーシヨン（肺と外気との換気）、ディ
フュージョン（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）、ｔ４−フュージ
ョン（器官組織から液体を出入れすること）、新陳代謡
検査が実行でき、心臓原状ストレステスト（ｃａｒｄｉｏｐｕｌｍｏｎａｒｙ　ｓｔｒｅｍｓｔｓ
ｍｔｉｎｇ）、集中治療法、ボストオ（レーション又は
Ｉストインファークション（ｐｏｓｔ−量ｎｆａｒｃｔ
１ｎｇ）臨床リハビリテーション、ワーキング能力評価
、アスレチ、りおよびリスク評価（スＩ−ツ医学上の）
、心臓血管系（ｃａｒｄｉｏｖａｓｅｕｌａｒ）および
薬学的研究、ならびに栄養学上の検査および環境ストレ
ス等の検査に応用できる効果がある。

また、本発明の種々の実施例によれば更に別の効果が得
られる。

例えば、通常の非再呼吸バルブ、高速ダイヤフラム、バ
ルブ、バランスウェイトを用いない軽量なベル肺活量計
を設けることによって、構造が簡単で、高い信頼性で一
定して特性を測定することができる。

更にまた、肺活量計はＣＥＣＡ規準（標章化された肺機
能テスト、レポートワーキング／４−ティ、５ｄＱｕａ
ｎｊｅｒ　、石炭およびスチール用のヨーロッ／母委員
会、ルクセンデルグ、１９８３年Ｂｕｌｌ＋　ｄｅ　Ｐ
ｈｙｓｉｏｐａｔ＋Ｒｅ５ｐ＋５ｕｐｐ１．５＋ｖｏｌ
　１９　）に沿ったものである。この（ＪＣＡ規準に則
った肺活量計を設けることによって、これらの規単はＡ
ＴＳ規珈（ステートメント、Ａｍ　Ｒｅｖ＋Ｒａａｐ＋
Ｄｉｓ　ｒｖｏｌ　１１９．　ｐｇ　８３１．１９７８
年〕よシ更に厳しいものである利益がある。特に、本発
明による装置の肺活量計は、流量が１２ｔ／秒の範囲内
である場合に、０．１　ｋｐｍ　、　ｓ／ｌよシ低−背
圧（ｂａｃｋ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ）を有する特徴がある
。

また、本発明の一実施例によれば、ターミナルで観察で
きる広範囲の動作を実現できる利点がある。このような
広範囲な動作によって、本発明によるコンピュータシス
テムを２つの異なる方法で処理することが可能となる。

即ち、一方の方法によれば迅速なテストコントロールが
行われ、他方の方法によれば、後になってから集中的な
検査および作動中に吐き出されると共に取込まれたすべ
てのメディカルデータの正確な分析を行なうことができ
る。迅速なテストコントロール中に、コンピータは１５
０Ｈｚの周波数で３チヤネル心電計、ＣＯ２生成量、ｏ
２消費量、ペンチＶツヨンおよび／母ルス傾向ならびに
心臓周波数値および呼吸比率（ｒｅｓｐｉｒａｔｏｒｙ
　ｒａｔｉｏ）を監視および処理することができる。こ
れらのｔ４ラメータを視覚的に捉えることができるので
、オペレータは常時、患者の健康状態およびテストを延
期することができる。テスト期間の終了時に、４秒毎に
収集されたデータを、例えば３２０ＫＢｙｔｅのミニデ
ィスク中に記憶することができる。このディスク容量に
よっては３００回のテスト結果を保持できる。これＫよ
って、テストの評価および分析を常時再生することがで
きる。

継続したデータ処理段階において、コンピュータによっ
て視覚的に捉えられることならびに以下のデータの平均
値をプリントすることができる。即ち、負荷［Ｗ）、０
２消費量、ｃｏ２生成量、ベンチドション、パルス呼Ｗ
ｊｔ　周波ｔｉ　（ｐｕｌｓｅｊ　　　　　　ｒｅｓｐ
ｌｒａｔｏｒｙ　ｆｒｅｑｕｅｈｃｙ）　、呼吸比率、
０２呼吸評価％　　０２　Ｘｌｋ、０２　＝ルス、最大
自然ヘン−Ｆ−Ｌ／’−クヨン、およびペンチレージ、
ン傾向でアシ、これは時間に対する比率または他のパラ
メータとの比率である。

以下、図面を参照し乍ら本発明を詳述する。

本発明の種々の特徴を具現化し得る、休止時および運動
期間中の心臓呼吸機能を分析する装置１を図面に線図的
に描く。同図において、番号２はマウスピースを表わす
、このマウスピース２を導体４の一端３に設置する。第
１のコントロールバルブ手段５を、この導体４中の上記
マウスピース２の下流に設置する。この手段５は、図示
の実施例では、非再呼吸バルブ、例えば２個のフラップ
パルｆ６および２よ多構成されて込る。一方のフラップ
バルブ６は空気を導入し、他方のフラップバルブ７をこ
の導体４の中間部８に連結し、この中間部８の対向端部
９を第２コントロールバルブ手段１０に連結する。

この第２コントロールバルブ手段１０を導体４の第３の
部分１１を介して肺活量計手段１２に連結する。この肺
活量計手段１２を分析および記録システム１３に機能的
に連結する。この手段１２は、図示の実施例の他のすべ
ての部分のように、簡単な方法で単に図示しているにす
ぎない。

この第２のコントロールバルブ手段１０には、ダイヤフ
ラムバルブ（ｄｉＩＬｐｈｒａｇｍ　ｖａｌｖｅ）が設
けられている。このバルブは、ハウジング１５中に配置
されたダイヤフラム１４から構成され、ライン１６を開
閉し得るようになっている。このライン１６をこのハウ
シング１５内に固着すると共に、このライン１６の一端
１７をこのダイヤフラム１４が成る圧力条件の下でこの
端部１７を閉じると共に、この圧力条件が適当に変化す
る場合にこの端部１７を開くことができる。

このライン１６の他方の端部１８を吐き出された空気用
のサンプリングバック１９に連結する。

図示の実施例におりては、このダイヤフラムバルブは内
径が５０■で外径が１００ｍ’ｉ有する急速放出用３−
ウェイバルブ（ｑｕｉｃｋｌｙｄｉｓｃｈａｒｇｌｎｇ
　ｔｈｒｅｅ−ｗａｙ　ｖａｌｖｅ）を採用している。

更に、ライン１６の直径は５ｏ■であ夛、これによって
、６．６々分以上の空速度（・ｒｎｐｔ１ｎ＊ｍ５ｓｐ
ｅｅｄ）を、実現できると共に、２００々分のペンチレ
ーシヨンの有効な監視が可能となる。

本例においては、上述の肺活量計手段１０には、バラン
スウェイト（平衡重錘）を設けない軽量のベル肺活量計
（ｂｅｌｌ　ｓｐｉｒｏｍｅｔｅｒ）が設けられている
。導体４の第３の部分１１が肺活量計手段１２のハウジ
ング２０内に導入されてお）、この部分１１は５０ｍの
内径を有するものである。このくル２１は１５０ｉＩ−
の重量を有すると共に、直径は２３０ｗｇである。この
ような構成のために、この肺活量計手段１２によって極
めて低ｂパックプレッシャが得られる。これはベルの位
置には殆んど無関係である。

更に、バイパス導体２２を設け、これの一端２３をマウ
スピース２および第１のコントロールバルブ手段５間の
導体４に連結する。また、他端２４を第２のコントロー
ルバルブ手段１０に、ライン１６の端部１７に対するダ
イヤフラム１４の位置をこのバイパス導体２２内の圧力
条件によって制御し得るように接続する。

更にまた、分析／記録システム１３には、信号トランス
デユーサ（信号監視用ポテンショメータ）、吐き出した
空気中の二酸化炭素（ＣＯ２）用の分析器（１００ｍｓ
ｅｃの時定数）、吐き出した空気中の酸素（０２）用の
分析器（約１８０ｍｓｅｃまたは５〜ｌ　Ｑ　ｓｅｅの
時定数）、３チヤネル心電計、φコンバータ付きのデー
タ収集インターフェイス、グラフィ、ツク表示可能なコ
ンピュータ、医学用データ記録用フロッピーディスク、
ならびにデータ処理／グラフィックプリンタが設けられ
ているが、図面では番号１３を付して１つの？マウスで
表示されている。

本発明による装置１は、以下のように動作する。

患者が吐き出すと、空気がマウスピース２、導体４、第
１のコントロール・々ルプ手段５、第“（２゜７７．。

−１７、ｙｆｑ；−５７，オアーＣユゎオ計手段１２に
流れ込むようになる。この結果、吐き出された空気によ
って生じた正の圧力の影響によル、フラリデバルブ６を
閉じると共に１他方のフラップパルデフを開くようにな
る。これと同時に、正の圧力がバイパス導体２２中にも
発生し、この増大した正の圧力がダイヤフラム１４Ｖｃ
作用すると共に、ライン１６の端部１７が閉じる位置ま
でこのダイヤフラム１４を移動させる。このような状況
の下で、吐き出された空気が肺活量計手段１２に到達し
、ベル２１を動かし、更に、相当するデータを監視、分
析および記録を分析／記録システムＪＪＫよって行なう
ことができる。

しかし、患者が吸込むと、導体４ならびに一々イΔス導
体２２内の圧力は低下するようになる。

このような押圧力によって、一方のフラップバルブ６が
開放され、他方のフラップパルデフが閉鎖されるので、
患者は新鮮な空気を前者のフラップバルブ６およびマウ
スピース２を介して肺の中に取入れることができる。　
　　　　　　　　　　　１′更にまた、吐き出し期間中
、パイ・９ス導体２２中の圧力もまた低下し、これＫよ
って上述のダイヤフラム１４がライン１６の一端１７に
あるそれのシーリングシートから離間するようになる。

この結果、このライン１６を開放し、肺活量計手段１２
の内側に包含された空気をサンプリングバッグ１９中に
流入させることが可能となる。このようなプロセスも同
様に監視、分析および記録を分析／記録システム１３に
よって行なうことができる。更にまた、上述したプロセ
スを実行すべきメディカルテストに必要なだけ繰返すよ
うになる。

作動中、信号トランスデユーサによってベンチレージ、
ン（換気）信号がコンピータに送給され、一方、サンプ
リングバッグ１９中に収容された吐き出し空気を分析す
ると共に、関連した信号も送給して、新陳代紺、ペンチ
レージ四ン（・肺と外気、肺胞と血液間の換気）、デフ
ユーソヨン計価（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ　＊ｖａｌｕａｔ
ｌｏｎｓ）を実行するが、これは心拍周波数／心電計と
協動して行なうものである。

本発明の装置によれば、簡単な設計で高い信頼性が得ら
れる利益があると共に、広範囲の応用が実現できる効果
もある。更に、ガスの継続的分析および、換気心臓比率
（マｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｈｅａｒｔ　ｒａｔｅ）に対
する相関関係ならびに他の生理学的パラメータ、例えば
血液中のｐＨ酸素および二酸化カーメン濃度を測定する
ことができる。

更にまた、吐き出した空気の分析をサンプリンダバッグ
の内容物を分析する低速分析器（ｓ＋１ｏｗ　ａｎａｌ
ｙｚｅｒ）によって安価に４て行なうことができる。ま
た、患者の口よ）直接分析することができる。この場合
、分析器は２つのレベル、即ち、研究目的用の高速分析
レベルならびに臨床目的用の低速分析レベルを用いる。

吐き出されたガスの容積および形態学的特徴の決定のた
めに、患者の口の空気容積をペンチレージ、ン信号によ
って掛合わせる（この場合、信号はサンプリングライン
のために遅延時間だけ補正されている）。更に％ＥＣＧ
信号を心電計よシ取出している。検査の手順をよ）良く
理解し得るために、異なったパラメータを同じコンピユ
ータのモニタ上に異なった形態で表示することもできる
。従って、このコンピュータによってＥＣＧを迅速にモ
ニタすると共に４ンチレーシヨン、・ナルス信号、０２
消費量、ＣＯ２の発生量、更に以下の方向に従って他の
ガスの量的変動を低速でモニタすることができる。

即ち、コンピュータへの信号を２つの異なる方法で処理
できる。

リアルタイムでは迅速なテストコントロールであシ、遅
延時間では集中検査および慎重な検査が行われる。

このコンピュータによって３チヤネル心電計を２００Ｈ
ｚの周波数で測定し、ＣＯ２の生成、０２の消費量、ペ
ンチレーシヨンおよび／４′ルス信号傾向、心臓周波数
値、ならびに呼吸比率を処理および監視をリアルタイム
で行なうことができる。

これら／やラメータを観察することができるの（１、ｉ
−＜ｖ−ｐ−６８１１，。□−よ、９つ、。

ントロールでき、更にテストを中断するのを決断できる
。

リアルタイムで処理するために１多量の信号および高し
４ルランｒ−ゾを使用していた。テストの終シにおいて
、４秒毎に採集されているデータを例えば３２　’ＯＫ
Ｂｙｔｅのミニディスク中に記録することができ、この
ミニディスクによって約４０回のテストを完全に記録で
きる。

コンピュータに記憶された信号をクラツク。

りまたは数字的なデータとして可視したシブリントする
ことができる。臨床的な目的のために１平均値／分のみ
を用いるのに対して、４秒毎の正確なデータを研究用に
用いることもできる。

そこで、このテストの解釈および分析を、後に記憶した
各々のデータを再呼出しすることによって簡単に実行で
きる。

また、このような継続的なデータ処理段階において、コ
ンピュータによって、以下のデータを視覚的に観察した
夛、プリントしたシできる。

即ち、負荷〔Ｗ〕、０２消費量、ｃｏ２発生量、ペンチ
レージ、ン、ノ母ルス、呼吸周波数、呼吸比率、０２呼
吸等価量（０２−ｒｅｇｐｌｒａｔｏｒｙ　ｅｑｕｉｖ
ａｌｅｎｔ）、Ｏ２／ｉｉ量、０２／９ルス、最大自然
ベンチレージ、ン、これらの時間に対する傾向または他
のパラメータに対する傾向のデータである。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明による装置の一例を示すブロック線図で
ある。２・・・マウスピース、４・・・導体、５・・・第１−
１７トロ一ルー寸ルプ、６，７・・・フラップバルブ、
１０・・・第２コントロールバルブ、１２・・・肺活ｉ
計、１３・・・分析／記録システム、１６・・・ライン
、１９・・・サンプリングバッグ、２１・・・ベル。出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　意図面の浄書（内
容に変更なし）手続補正書目式）昭ゎ６♀・７・入８８特許庁長官　　宇　賀　道　部　　殿１、事件の表示特願昭６０−３７７２３号２、発明の名称心臓呼吸機能分析装置３、補正をする名事件との関係特許出願人ジュセッペ・トレッνン４、代理人昭和６０年６月２５日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）休止時および運動時の心臓呼吸機能分析するに当
り、マウスピース（２）と、コントロールバルブ手段（５）と、肺活量計手段（１２）と分析／記録システム（１３）とを有し、前記マウスピー
スを前記コントロールバルブ手段を介して前記肺活量計
手段に導体手段によって接続すると共に前記分析／記録
システムを前記肺活量計手段に接続した分析装置におい
て、第２のコントロールバルブ手段（１０）を前記第１コン
トロールバルブ手段（５）および前記肺活量計手段（１
２）との間の前記導体手段（４）中に設け、バイパス導
体（２２）を設け、このバイパス導体の一端を前記マウ
スピース（２）と第１コントロールバルブ手段（５）間
の前記導体手段に接続すると共に、この導体の他端を前
記第２コントロールバルブ（１０）に接続し、前記第１
コントロールバルブ手段（５）を非再呼吸バルブとし、
前記第２コントロールバルブ手段（１０）にダイヤフラ
ム（１４）を設け、このダイヤフラム（１４）によって
、前記バイパス導体（２２）中の圧力状態に対応して、
吐き出された空気用のライン（１６）の開閉を行なうよ
うにしたことを特徴とする心臓呼吸機能分析装置。
（２）前記第２コントロールバルブ手段（１０）を急速
に放出する３−ウエイダイヤフラムバルブとしたことを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の装置。
（３）前記肺活量計手段（１２）をバランスウエイトを
用いない軽量のベル肺活量計としたことを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の装置。
（４）前記ライン（１６）をサンプリングバック（１９
）に接続したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の装置。
（５）前記分析／記録システム（１３）に、吐き出した
空気中のＣＯ＿２および／またはＯ＿２用の１００ｍｓ
ｅｃの時定数を有する分析器を設けたことを特徴とする
特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか１項に記
載の装置。
（６）前記分析／記録システムに、更に３チャネル心電
図計を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項な
いし第５項のいずれか１項に記載の装置。
（７）前記分析／記録システムに、Ａ／Ｄコンバータを
有するデータ収集インターフェイスを設けたことを特徴
とする特許請求の範囲第１項ないし第６項のいずれか１
項に記載の装置。
（８）前記分析／記録システムに、更に、グラフィック
機能を有するコンピュータ手段、メディカルデータ記憶
用のフロッピーディスク手段と、データ処理および／ま
たはグラフィック機能プリンタ手段を設けたことを特徴
とする特許請求の範囲第１項ないし第７項のいずれか１
項に記載の装置。