JPS6312259B2 - - Google Patents

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JPS6312259B2
JPS6312259B2 JP55068136A JP6813680A JPS6312259B2 JP S6312259 B2 JPS6312259 B2 JP S6312259B2 JP 55068136 A JP55068136 A JP 55068136A JP 6813680 A JP6813680 A JP 6813680A JP S6312259 B2 JPS6312259 B2 JP S6312259B2
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pipe
oxygen
meter
gas
partition wall
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JP55068136A
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Japanese (ja)
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JPS56163634A (en
Inventor
Tsukasa Nose
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Toray Industries Inc
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Toray Industries Inc
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  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は代謝率測定装置に関し、さらに詳しく
は、人や動物の呼吸代謝率を測定する装置に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a metabolic rate measuring device, and more particularly to a device for measuring the respiratory metabolic rate of humans and animals.

人や動物の肺の第一義的な機能は、呼吸に伴つ
て、外気と血液との間で酸素ガスと炭酸ガスの交
換を適切に行うこと、すなわち呼吸代謝を行うこ
とにあり、その呼吸代謝率(以下代謝率という)
を測定するのに代謝率測定装置(以下代謝率計と
いう)が使われる。換言すれば、代謝率計は肺機
能の測定装置であるといえる。そして、近年身体
に及ぼす肺機能の影響が注目を引くようになり、
代謝率の測定は、単に診断の目的のみならず、健
康管理という点からも重視されるようになつてき
た。
The primary function of the lungs of humans and animals is to appropriately exchange oxygen and carbon dioxide gas between the outside air and the blood during breathing, that is, to carry out respiratory metabolism. Metabolic rate (hereinafter referred to as metabolic rate)
A metabolic rate measuring device (hereinafter referred to as a metabolic rate meter) is used to measure. In other words, the metabolic rate meter can be said to be a device for measuring lung function. In recent years, the influence of lung function on the body has attracted attention.
Measuring metabolic rate has become important not only for diagnostic purposes but also for health management.

代謝率の測定は、被検者の呼気中の酸素ガスお
よび炭酸ガスの濃度を測定することによつて行う
が、そのような代謝率計としては、従来、酸素ガ
ス濃度の測定器として、磁気式または放電式酸素
計を用いたようなものが知られている。すなわ
ち、磁気式酸素計は酸素ガスが常磁性体であるこ
とを利用し、その酸素ガスで磁気風を起させた
り、あるいは酸素ガスの流れで非磁性ガスを封じ
たダンベルを変位させるようなもので、上記磁気
風の流量がダンベルの変位量が酸素ガスの濃度と
関連している。また、放電式酸素計は、酸素ガス
と窒素ガス等の補助ガスとの混合ガスに高周波電
圧を印加すると、その混合ガス中の酸素ガス濃度
に関連した大きさのイオン電流が流れることを利
用したものである。しかしながら、このような磁
気式または放電式酸素計を使用している従来の代
謝率計には、以下において説明するような欠点が
あつた。すなわち、 A 酸素計の応答速度が遅いため、食事や投薬直
後の代謝率の変動の状態や、運動時の代謝率の
変動の状態など、各種の刺激に対する代謝率の
瞬間的な変動の状態を測定することがほとんど
不可能である。たとえば、磁気風を利用した酸
素計の応答速度は約20〜30(秒)であるから、
測定値は上記時間内における平均値的な値にと
どまる。
Metabolic rate is measured by measuring the concentration of oxygen gas and carbon dioxide in the exhaled breath of a subject. Conventionally, metabolic rate meters have been used to measure oxygen gas concentration using magnetic sensors. Oxygen meters using type or discharge type oxygen meters are known. In other words, a magnetic oxygen meter uses the fact that oxygen gas is a paramagnetic substance to create a magnetic wind with the oxygen gas, or to displace a dumbbell filled with non-magnetic gas by the flow of oxygen gas. The flow rate of the magnetic wind is related to the amount of displacement of the dumbbell and the concentration of oxygen gas. In addition, discharge-type oxygen meters utilize the fact that when a high-frequency voltage is applied to a mixed gas of oxygen gas and an auxiliary gas such as nitrogen gas, an ionic current flows with a magnitude related to the oxygen gas concentration in the mixed gas. It is something. However, conventional metabolic rate meters using such magnetic or discharge oximeters have drawbacks as described below. In other words, A. Because the response speed of an oximeter is slow, it is difficult to detect instantaneous changes in metabolic rate in response to various stimuli, such as changes in metabolic rate immediately after a meal or medication, or changes in metabolic rate during exercise. almost impossible to measure. For example, the response speed of an oximeter that uses magnetic wind is approximately 20 to 30 seconds.
The measured value remains at an average value within the above period.

B 測定精度が低い。すなわち、代謝率計におい
ては0.5〜1(%)程度の酸素ガス濃度の変動を
正確に測定できることが要求されるが、フルス
ケールが磁気式酸素計で0〜2(%)程度、放
電式酸素計で0〜10(%)程度であるため、応
答速度が遅いことと相まつて測定精度が低い。
また、磁気式あるいは放電式酸素計は安定性が
悪いので(たとえば、放電式酸素計の安定度は
10%フルスケールに対して±2%/10分程度で
ある)、これがまた測定精度を一層低下させて
いる。
B. Measurement accuracy is low. In other words, a metabolic rate meter is required to be able to accurately measure changes in oxygen gas concentration of about 0.5 to 1 (%), whereas a magnetic oxygen meter has a full scale of about 0 to 2 (%), and a discharge type oxygen meter has a full scale of about 0 to 2 (%). Since the total value is about 0 to 10 (%), the response speed is slow and the measurement accuracy is low.
In addition, magnetic or discharge type oxygen meters have poor stability (for example, the stability of discharge type oxygen meters is
(about ±2%/10 minutes for 10% full scale), which further reduces measurement accuracy.

C 外気の酸素ガス濃度との比較測定が難しい。
すなわち、上述した磁気式または放電式酸素計
によつて得られる測定値は絶対値であるので、
代謝率計を狭い室内で使用したような場合や、
大気中の水分の量などによつて外気の酸素ガス
濃度が変ると、測定値の変動が被検者の呼吸に
よる酸素ガス濃度の変動を表しているものか否
かわからなくなつてしまう。
C Difficult to measure and compare oxygen gas concentration with outside air.
In other words, since the measured value obtained by the above-mentioned magnetic type or discharge type oxygen meter is an absolute value,
When using the metabolic rate meter in a small room,
If the oxygen gas concentration in the outside air changes due to the amount of moisture in the atmosphere, it becomes unclear whether the fluctuation in the measured value represents the fluctuation in the oxygen gas concentration due to the subject's breathing.

本発明の目的は、従来の代謝率計の上記欠点を
解決し、被検者のそのときどきの代謝率を高精度
で、かつ安定して測定することができる代謝率計
を提供するにある。
An object of the present invention is to provide a metabolic rate meter that can solve the above-mentioned drawbacks of conventional metabolic rate meters and can measure the metabolic rate of a subject at any given time with high precision and stability.

上記目的を達成するための本発明は、被検者の
呼気中の酸素ガス濃度および炭酸ガス濃度からそ
の被検者の呼吸代謝率を測定する装置であつて、
その装置は、 (イ) 一側に開口部を備えたフードを有し、 (ロ) フードの他側には、一端が大気に開放された
主流路配管がその他端において接続され、 (ハ) フードの近傍には、基準ガス導入用配管がそ
の一端において開口し、 (ニ) 主流路配管には、バイパス配管がその一端に
おいて接続され、 (ホ) バイパス配管の他端には、 (a) 一端が大気に開放された第1の測定用配管
がその他端において接続され、 (b) 一端が炭酸ガス計に接続された第2の測定
用配管がその他端において接続され、 (c) 一端が酸素計に接続された第3の測定用配
管がその他端において接続され、 (ヘ) 酸素計は、 (a) 酸素イオン伝導性固体電解質からなる隔壁
と、 (b) 隔壁の各壁面に設けた電極と、 (c) 隔壁を任意の温度に加熱する手段と、 を備えた固体電解質酸素計からなり、 (ト) 基準ガス導入用配管の他端は酸素計の隔壁の
一側において開口し、 (チ) 第3の測定用配管の一端は隔壁の他側におい
て開口している、 代謝率測定装置を特徴とするものである。
To achieve the above object, the present invention is an apparatus for measuring the respiratory metabolic rate of a subject from the oxygen gas concentration and carbon dioxide concentration in the subject's exhalation,
The device includes (a) a hood with an opening on one side, (b) a main flow pipe with one end open to the atmosphere connected to the other end of the hood, and (c) In the vicinity of the hood, a reference gas introduction pipe is opened at one end, (d) a bypass pipe is connected to the main flow pipe at one end, and (e) a bypass pipe is connected to the other end of the pipe, (a) (b) a second measurement pipe whose one end is connected to a carbon dioxide gas meter is connected at its other end; (c) one end is connected to a carbon dioxide gas meter; A third measuring pipe connected to the oxygen meter is connected at the other end, and (f) the oxygen meter includes (a) a partition made of an oxygen ion conductive solid electrolyte, and (b) provided on each wall of the partition. (c) means for heating the partition wall to a desired temperature; (g) the other end of the reference gas introduction piping opens at one side of the partition wall of the oxygen meter; (h) One end of the third measuring pipe is open on the other side of the partition wall, and is characterized by a metabolic rate measuring device.

本発明において被検者とは、人および動物の双
方をいう。
In the present invention, the subject refers to both humans and animals.

本発明の代謝率計の一実施例を説明するに、第
1図において、1は透明なプラスチツク材料で作
られたフードである。このフード1は、その内部
に、被検者が人である場合その頭部、または胸部
付近までの部分を収容し得る大きさをしていて、
一側に開口部を有し、他側にはダイヤフラム式ポ
ンプ2、マスフローコントローラ3を有する主流
路配管4が接続されている。5はダイヤフラム式
ポンプ6を有するバイパス配管であり、このバイ
パス配管6はマスフローコントローラ3の出側の
主流路配管4に接続され、さらに電子除湿器7、
シリカゲルや塩化カルシウム等が充てんされた除
湿筒8、ダストフイルタ9を経て3本の測定用配
管10,11,12に接続されている。
To explain one embodiment of the metabolic rate meter of the present invention, in FIG. 1, 1 is a hood made of transparent plastic material. The hood 1 is large enough to accommodate the head or chest area of a human subject,
It has an opening on one side, and a main flow pipe 4 having a diaphragm pump 2 and a mass flow controller 3 is connected to the other side. 5 is a bypass pipe having a diaphragm pump 6, and this bypass pipe 6 is connected to the main flow pipe 4 on the outlet side of the mass flow controller 3, and further includes an electronic dehumidifier 7,
It is connected to three measuring pipes 10, 11, and 12 via a dehumidifying tube 8 filled with silica gel, calcium chloride, etc., and a dust filter 9.

測定用配管10は、流量調節器13を経て大気
に開放されている。また、測定用配管11はチエ
ツクバルブ14、流量調節器15、炭酸ガス計1
6を経て大気に開放されている。この炭酸ガス計
16は、炭酸ガスによつて赤外線が選択的に吸収
され、その強度が減衰することを利用したような
ものである。また、上記チエツクバルブ14に
は、炭酸ガス計16の零点調整用ガス導入配管1
7と、スパン調整用ガス導入配管18とが接続さ
れている。測定用配管12はチエツクバルブ1
9、流量調節計20、酸素計21を経て大気に開
放されている。また、上記チエツクバルブ19に
は、酸素計21のスパン調整用ガス導入配管22
が接続されている。
The measuring pipe 10 is opened to the atmosphere via a flow rate regulator 13. In addition, the measurement piping 11 includes a check valve 14, a flow rate regulator 15, and a carbon dioxide gas meter 1.
6 and is open to the atmosphere. This carbon dioxide gas meter 16 utilizes the fact that infrared rays are selectively absorbed by carbon dioxide gas and its intensity is attenuated. The check valve 14 also includes a gas introduction pipe 1 for adjusting the zero point of the carbon dioxide meter 16.
7 and a span adjustment gas introduction pipe 18 are connected. Measurement pipe 12 is check valve 1
9, it is opened to the atmosphere via a flow rate controller 20 and an oxygen meter 21. The check valve 19 also includes a gas introduction pipe 22 for span adjustment of the oxygen meter 21.
is connected.

酸素計21は、第2図に示すようなものであ
る。すなわち、酸素計21は、カルシアやイツト
リア等で安定化されたジルコニアの如き、約400
℃以上の高温において酸素イオン伝導性を有する
固体電解質からなる円筒状の隔壁21Aと、この
隔壁21Aの内外両壁面に形成した白金等の多孔
電極21B,21Cと、これら電極21B,21
C間に接続された指示計器、記録計等の起電力計
21Eと、上記隔壁21Aを約400℃以上の温度
に加熱する電気炉21Dとを有している。このよ
うな酸素計は固体電解質酸素計と呼ばれており、
その電極21B,21Cにそれぞれ酸素分圧の異
るガスを接触させると、上記電極21B,21C
間に両ガス中の酸素分圧の差異に対応した、いわ
ゆるネルンストの式に基づく起電力を発生する。
すなわち、 E=RT/4FlnP2/P1 ただし、E:起電力 F:フアラデー定数 R:気体定数 T:隔壁の絶対温度 P1:隔壁の一側のガス中の酸素分圧 P2:隔壁の他側のガス中の酸素分圧 したがつて、隔壁の絶対温度Tと、隔壁の一側
または他端のガス中の酸素分圧P1またはP2とが
既知であると、上記起電力を測定することによつ
て隔壁の他側または一側のガス中の酸素分圧P2
またはP1、すなわち酸素ガス濃度を測定するこ
とができるのである。なお、第2図において、2
1Fは隔壁21Aの温度を検出する、熱電対の如
き測温体である。
The oxygen meter 21 is as shown in FIG. That is, the oxygen meter 21 is made of approximately 400
A cylindrical partition 21A made of a solid electrolyte that has oxygen ion conductivity at high temperatures of ℃ or higher, porous electrodes 21B, 21C made of platinum or the like formed on both the inner and outer walls of this partition 21A, and these electrodes 21B, 21.
The electric furnace 21D has an electromotive force meter 21E such as an indicator and a recorder connected between C and C, and an electric furnace 21D that heats the partition wall 21A to a temperature of about 400° C. or higher. This type of oxygen meter is called a solid electrolyte oxygen meter.
When gases having different oxygen partial pressures are brought into contact with the electrodes 21B and 21C, the electrodes 21B and 21C
In the meantime, an electromotive force is generated based on the so-called Nernst equation, which corresponds to the difference in oxygen partial pressure in both gases.
That is, E=RT/4FlnP 2 /P 1 where E: Electromotive force F: Faraday's constant R: Gas constant T: Absolute temperature of the partition P 1 : Oxygen partial pressure in the gas on one side of the partition P 2 : Partial pressure of the partition Oxygen partial pressure in the gas on the other side Therefore, if the absolute temperature T of the partition wall and the oxygen partial pressure P 1 or P 2 in the gas on one side or the other end of the partition wall are known, the above electromotive force can be By measuring the partial pressure of oxygen in the gas on the other side or on one side of the partition wall P 2
Alternatively, P 1 , that is, the oxygen gas concentration can be measured. In addition, in Figure 2, 2
1F is a temperature measuring element such as a thermocouple that detects the temperature of the partition wall 21A.

再び第1図を参照するに、23は一端がフード
1の近傍に開口した基準ガス導入用配管であり、
この基準ガス導入用配管23はダイヤフラム式ポ
ンプ24、電子除湿器7、上述した除湿筒8、ダ
ストフイルタ9と全く同様の除湿筒25、ダスト
フイルタ26、流量調節器27を経て酸素計21
に接続されている。なお、28は電子除湿器7に
接続されたドレン排出器である。
Referring again to FIG. 1, 23 is a reference gas introduction pipe whose one end is open near the hood 1;
This reference gas introduction pipe 23 passes through a diaphragm pump 24, an electronic dehumidifier 7, a dehumidifying cylinder 25 that is exactly the same as the above-mentioned dehumidifying cylinder 8 and dust filter 9, a dust filter 26, a flow rate regulator 27, and an oxygen meter 21.
It is connected to the. Note that 28 is a drain discharger connected to the electronic dehumidifier 7.

さて、上述したような代謝率計の作用について
説明するに、まず炭酸ガス計と酸素計の較正を行
う。
Now, to explain the function of the metabolic rate meter as described above, first, the carbon dioxide gas meter and oxygen meter are calibrated.

炭酸ガス計の較正は、炭酸ガス計16に、零点
調整用ガス導入配管17から、チエツクバルブ1
4を介し、流量調節器15によつて流量を調節し
ながら炭酸ガスを含まない規定量のガス、たとえ
ば純窒素ガスを流し、その零点を調整する。全く
同様にして、スパン調整用ガス導入配管18か
ら、0.5〜1.0(%)程度の一定濃度の炭酸ガスを
含むガスを導入し、炭酸ガス計に流してスパンを
調整する。
To calibrate the carbon dioxide meter, connect the check valve 1 to the carbon dioxide meter 16 from the zero point adjustment gas introduction pipe 17.
4, a specified amount of gas that does not contain carbon dioxide gas, such as pure nitrogen gas, is flowed while adjusting the flow rate with a flow rate regulator 15, and its zero point is adjusted. In exactly the same manner, a gas containing carbon dioxide at a constant concentration of about 0.5 to 1.0 (%) is introduced from the span adjustment gas introduction pipe 18, and is passed through a carbon dioxide meter to adjust the span.

酸素計の較正は、まず電気炉21Dを起動し、
隔壁21Aを800℃程度の一定温度に保つ。この
状態において、ダイヤフラム式ポンプ2,6を運
転し、酸素計21の隔壁21Aの内側に、矢印A
方向から、フード1の開口部から導入した規定量
の外気を主流路配管4、バイパス配管5、測定用
配管12を介して流す。このとき、フード1内に
は被検者を入れないでおく。一方、ダイヤフラム
式ポンプ24を運転し、酸素計21の隔壁21A
の外側に、矢印B方向から、フード1の近傍の外
気の規定量を基準ガス導入用配管23を介して流
し、酸素計21の零点を調整する。次に、ダイヤ
フラム式ポンプ24の運転を停め、今度はスパン
調整用ガス導入配管22から、酸素計21の隔壁
21Aの外側に、矢印B方向から、0.8%程度の
一定濃度の酸素を含む規定量のガスを流し、酸素
計21のスパンを調整する。
To calibrate the oxygen meter, first start the electric furnace 21D,
The partition wall 21A is kept at a constant temperature of about 800°C. In this state, the diaphragm pumps 2 and 6 are operated, and the arrow A is placed inside the partition wall 21A of the oxygen meter 21.
A specified amount of outside air introduced from the opening of the hood 1 is caused to flow through the main flow pipe 4, the bypass pipe 5, and the measurement pipe 12 from the direction. At this time, the subject is not placed inside the hood 1. Meanwhile, the diaphragm pump 24 is operated, and the partition wall 21A of the oxygen meter 21 is
The zero point of the oxygen meter 21 is adjusted by flowing a specified amount of outside air near the hood 1 from the direction of arrow B to the outside of the hood 1 through the reference gas introduction pipe 23. Next, the operation of the diaphragm pump 24 is stopped, and a specified amount of oxygen containing a constant concentration of about 0.8% is introduced from the span adjustment gas introduction pipe 22 to the outside of the partition wall 21A of the oxygen meter 21 in the direction of arrow B. Flow the gas and adjust the span of the oxygen meter 21.

次に、代謝率の測定は、まずダイヤフラム式ポ
ンプ24を再び運転する。そして、マスフローコ
ントローラ3によつて、主流路配管4内を流れる
外気の流量を調整する。この流量は、フード1内
に収容された被検者がその呼気を再び吸込むこと
がないような値である必要があり、それはフード
1の容積や、被検者が大人であるか小人である
か、あるいは乳児であるかといつたようなことを
考慮して決められるが、通常3〜65(/分)程
度あればよい。たとえば、被検者が大人である場
合には50〜60(/分)の程度の流量が適当であ
り、小人である場合には10〜20(/分)程度、
乳幼児である場合には4〜5(/分)程度の流
量がそれぞれ適当である。
Next, to measure the metabolic rate, first, the diaphragm pump 24 is operated again. Then, the mass flow controller 3 adjusts the flow rate of outside air flowing through the main flow pipe 4. This flow rate must be such that the subject housed in the hood 1 does not inhale the exhaled air again, and it depends on the volume of the hood 1 and whether the subject is an adult or a child. This can be determined by taking into consideration whether the child is a child or an infant, but normally 3 to 65 (/min) is sufficient. For example, if the subject is an adult, a flow rate of about 50 to 60 (/min) is appropriate, and if the subject is a child, a flow rate of about 10 to 20 (/min) is appropriate.
For infants, a flow rate of about 4 to 5 (/min) is appropriate.

主流路配管4内を流れている外気の大部分は、
その一端から大気中に放出されるが、一部はダイ
ヤフラム式ポンプ6によつてバイパス配管5内に
取出され、2〜3(℃)の温度に設定された電子
除湿器7によつて水分の大部分が除去され、さら
に除湿筒8によつてほとんど全部の水分が除去さ
れた後ダストフイルタ9に送られ清浄化される。
このバイパス流路5内を流れる外気の流量は、1
(/分)程度でよい。
Most of the outside air flowing through the main flow pipe 4 is
It is released into the atmosphere from one end, but a part of it is taken out into the bypass pipe 5 by a diaphragm pump 6, and the moisture is removed by an electronic dehumidifier 7 set at a temperature of 2 to 3 (℃). Most of the moisture is removed, and almost all of the moisture is further removed by the dehumidifying cylinder 8, and then sent to the dust filter 9 for cleaning.
The flow rate of the outside air flowing inside this bypass flow path 5 is 1
(/minute) is sufficient.

ダストフイルタ9を通つた外気は、3本の測定
用配管10,11,12に送られる。そして、流
量調節器13,15,20によつて炭酸ガス計1
6に導入される外気の流量を、酸素計21の隔壁
21Aの内側に導入される外気の流量が各100
(ml/分)程度になるように、また残りが測定用
配管10の一端から大気に放出されるようにそれ
ぞれ調整する。
The outside air that has passed through the dust filter 9 is sent to three measurement pipes 10, 11, and 12. Then, the carbon dioxide gas meter 1 is
6, and the flow rate of outside air introduced into the inside of the partition wall 21A of the oxygen meter 21 is 100, respectively.
(ml/min), and the remaining amount is adjusted so that the remaining amount is released into the atmosphere from one end of the measuring pipe 10.

一方、ダイヤフラム式ポンプ24によつて基準
ガス導入用配管23内に導入された、フード1の
近傍の外気は、バイパス流路5内を流れる外気と
同様に電子除湿器7、除湿筒25、ダストフイル
タ26を通つて流量調節器27に導かれ、その流
量調節器27によつて100(ml/分)程度の流量に
調節された後、酸素計21の隔壁21Aの外側に
矢印B方向から導入される。
On the other hand, the outside air in the vicinity of the hood 1 introduced into the reference gas introduction pipe 23 by the diaphragm pump 24 is collected by the electronic dehumidifier 7, the dehumidifying cylinder 25, and the dust in the same way as the outside air flowing through the bypass channel 5. It is introduced into the flow rate regulator 27 through the filter 26, and after being adjusted to a flow rate of about 100 (ml/min) by the flow rate regulator 27, it is introduced into the outside of the partition wall 21A of the oxygen meter 21 from the direction of arrow B. be done.

さて、上記のような状態を維持しながら、フー
ド1内に被検者の頭部、またはその胸部付近まで
の部分を収容する。すると、被検者の呼気が主流
路配管4、バイパス配管5を経て炭酸ガス計16
と、酸素計21の隔壁21Aの内側に導入され
る。したがつて、炭酸ガス計16によつてその呼
気中の炭酸ガス濃度を、また酸素計21によつて
酸素ガス濃度をそれぞれ測定することができ、被
検者の代謝率を求めることができる。代謝率は、
通常、呼吸商(炭酸ガスの増加量/酸素ガスの消
費量)で表され、この値は正常な大人の場合で
0.6程度である。
Now, while maintaining the above-mentioned state, the subject's head or the part up to the vicinity of the chest is accommodated in the hood 1. Then, the exhaled air of the subject passes through the main flow pipe 4 and the bypass pipe 5 to the carbon dioxide meter 16.
Then, it is introduced inside the partition wall 21A of the oxygen meter 21. Therefore, the carbon dioxide gas concentration in the exhaled breath can be measured by the carbon dioxide gas meter 16, and the oxygen gas concentration can be measured by the oxygen meter 21, and the metabolic rate of the subject can be determined. The metabolic rate is
It is usually expressed as the respiratory quotient (increase in carbon dioxide gas/amount of oxygen gas consumed), and this value is for a normal adult.
It is about 0.6.

上記実施例において、炭酸ガス計と酸素計に、
呼吸商を演算して代謝率を自動的に出力するよう
な装置を接続してもよい。
In the above embodiment, the carbon dioxide meter and oxygen meter include
A device that calculates the respiratory quotient and automatically outputs the metabolic rate may be connected.

また、上記実施例においては、酸素計の隔壁の
内外各側の呼気または外気の流量を100(ml/分)
程度としたが、この値は隔壁の大きさに応じて適
宜変更する。すなわち、流量があまり小さいとガ
スの拡散や混合が起つて測定精度が低下するし、
逆に大きすぎると熱の移動が大きくなり、大容量
の電気炉が必要になるので不経済である。また、
測定誤差を一層少なくするうえで、隔壁の内外各
側の流量を互に等しくするのが好ましい。さら
に、隔壁の内外各側の呼気または外気の流れの方
向は同一方向であつてもよい。
In addition, in the above embodiment, the flow rate of exhaled air or outside air on each side of the partition wall of the oximeter is 100 (ml/min).
However, this value may be changed as appropriate depending on the size of the partition wall. In other words, if the flow rate is too small, gas diffusion and mixing will occur, reducing measurement accuracy.
On the other hand, if it is too large, heat transfer will be large and a large-capacity electric furnace will be required, which is uneconomical. Also,
In order to further reduce measurement errors, it is preferable to equalize the flow rates on each side of the partition wall. Furthermore, the direction of flow of exhaled air or outside air on each side of the partition wall may be the same.

さらに、フードの大きさは、動物、特に小動物
の代謝率を測定するような場合、その小動物全体
を収容し得るようなものであつてもよい。
Furthermore, the size of the hood may be such that it can accommodate the entire animal, particularly in cases where the metabolic rate of the small animal is to be measured.

以上説明したように、本発明の代謝率計は、被
検者の呼気中の酸素ガス濃度の測定器として、応
答速度や測定精度の高い固体電解質酸素計を用い
ているので、食事や投薬直後の代謝率の変動の状
態や、運動時の代謝率の変動の状態など、各種の
刺激に対する代謝率の変動の状態を極めて正確に
測定することができる。また、外気の酸素ガス濃
度との比較測定を行うものであるから、代謝率計
を狭い室内で使用したような場合や、大気中の水
分の量などに起因する外気の酸素ガス濃度の変動
が測定値に影響を及ぼすことがなく、測定値の変
動が被検者の呼吸による酸素ガス濃度の変動を表
しているものか否かわからなくなつてしまうとい
つたことがない。これらの作用効果は、次のよう
なことによつても一層向上する。
As explained above, the metabolic rate meter of the present invention uses a solid electrolyte oxygen meter with high response speed and measurement accuracy to measure the oxygen gas concentration in the exhaled breath of the subject. It is possible to extremely accurately measure the state of change in metabolic rate in response to various stimuli, such as the state of change in metabolic rate during exercise and the state of change in metabolic rate during exercise. In addition, since the measurement is performed in comparison with the oxygen gas concentration in the outside air, it is possible to detect fluctuations in the oxygen gas concentration in the outside air due to factors such as when the metabolic rate meter is used in a small room or due to the amount of moisture in the atmosphere. It does not affect the measured values, and it has never happened that it becomes unclear whether the fluctuations in the measured values represent fluctuations in the oxygen gas concentration caused by the subject's breathing. These effects can be further improved by the following.

すなわち、フードの周りに人が立つていたりす
ると、その吸収のためにフード近傍の大気組成が
微妙に変動し、被検者はその変動した大気を吸い
込むことになるが、本発明においては、フード近
傍に基準ガス導入用配管を開口せしめているの
で、被検者が実際に吸い込むのとほとんど同じ組
成の大気を基準ガスとして酸素計に導くことがで
き、大気の組成変動に基く測定誤差を防止するこ
とができる。特に、被検者が幼児など、酸素ガス
の消費量が少ない者である場合には、大気の組成
変動による影響が大きくなるが、本発明では、そ
のような心配がほとんどない。
In other words, when people stand around the hood, the atmospheric composition near the hood changes slightly due to absorption, and the subject inhales the changed atmosphere. Since the reference gas introduction pipe is opened nearby, air with almost the same composition as that actually inhaled by the test subject can be introduced to the oxygen meter as a reference gas, preventing measurement errors due to changes in the composition of the air. can do. In particular, when the subject is a person who consumes a small amount of oxygen gas, such as an infant, the influence of changes in the composition of the atmosphere becomes large; however, in the present invention, there is almost no such concern.

また、本発明は、一端が大気に開放された主流
路配管を設けるとともに、その主流路配管にはバ
イパス配管を接続し、さらにそのバイパス配管に
は3本の測定用配管を接続し、第1の配管は大気
に開放し、第2の配管には炭酸ガス計を接続し、
第3の配管には酸素計を接続しているので、主流
路配管における流量を、被検者が自身の呼気を再
度吸い込むことのない大きな流量に保ちつつ、そ
の主流路配管中の呼気を、バイパス配管によつ
て、応答速度の遅れを防止できるが配管抵抗を大
きくは増大させない流量に落して測定用配管に導
くことができ、さらに、第1の配管によつて、炭
酸ガス計や酸素計に流れ込む呼気の流量をそれら
に最も適した流量に落すことができるから、応答
速度や測定精度が向上するばかりか、除湿器容量
等も小さくてすみ、装置がコンパクトかつ低コス
トになる。
Further, the present invention provides a main flow pipe whose one end is open to the atmosphere, connects a bypass pipe to the main flow pipe, further connects three measurement pipes to the bypass pipe, and connects a first pipe to the main flow pipe. The first pipe is opened to the atmosphere, and the second pipe is connected to a carbon dioxide gas meter.
Since an oxygen meter is connected to the third pipe, the flow rate in the main flow pipe is maintained at a high flow rate that prevents the subject from inhaling his or her own exhaled air again, and the exhaled air in the main flow pipe is The bypass piping prevents delays in response speed, but allows the flow to be guided to the measurement piping at a level that does not significantly increase piping resistance.Furthermore, the first piping allows for the measurement of carbon dioxide and oxygen meters. Since the flow rate of exhaled air flowing into the device can be reduced to the most suitable flow rate, not only the response speed and measurement accuracy are improved, but also the capacity of the dehumidifier can be reduced, making the device compact and low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の代謝率計の一実施例を示す概
略ブロツク図、第2図は固体電解質酸素計の一実
施例を示す概略縦断面図である。 1:フード、2,6,24:ダイヤフラム式ポ
ンプ、3:マスフローコントローラ、4:主流路
配管、5:バイパス配管、7:電子除湿器、8,
25:除湿筒、9,26:ダストフイルタ、1
0,11,12:測定用配管、13,15,2
0,27:流量調節器、14,19:チエツクバ
ルブ、16:炭酸ガス計、17:零点調整用ガス
導入配管、18,22:スパン調整用ガス導入配
管、21:酸素計、21A:隔壁、21B,21
C:電極、21D:電気炉、21E:起電力計、
21F:測温体、23:基準ガス導入用配管、2
8:ドレン排出器。
FIG. 1 is a schematic block diagram showing one embodiment of the metabolic rate meter of the present invention, and FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view showing one embodiment of the solid electrolyte oxygen meter. 1: Hood, 2, 6, 24: Diaphragm pump, 3: Mass flow controller, 4: Main flow piping, 5: Bypass piping, 7: Electronic dehumidifier, 8,
25: Dehumidification tube, 9, 26: Dust filter, 1
0, 11, 12: Measurement piping, 13, 15, 2
0, 27: Flow rate regulator, 14, 19: Check valve, 16: Carbon dioxide meter, 17: Gas introduction piping for zero point adjustment, 18, 22: Gas introduction piping for span adjustment, 21: Oxygen meter, 21A: Partition wall, 21B, 21
C: electrode, 21D: electric furnace, 21E: electromotive force meter,
21F: Temperature measuring element, 23: Reference gas introduction pipe, 2
8: Drain discharger.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 被検者の呼気中の酸素ガス濃度および炭酸ガ
ス濃度からその被検者の呼吸代謝率を測定する装
置であつて、その装置は、 (イ) 一側に開口部を備えたフードを有し、 (ロ) 前記フードの他側には、一端が大気に開放さ
れた主流路配管がその他端において接続され、 (ハ) 前記フードの近傍には、基準ガス導入用配管
がその一端において開口し、 (ニ) 前記主流路配管には、バイパス配管がその一
端において接続され、 (ホ) 前記バイパス配管の他端には、 (a) 一端が大気に開放された第1の測定用配管
がその他端において接続され、 (b) 一端が炭酸ガス計に接続された第2の測定
用配管がその他端において接続され、 (c) 一端が酸素計に接続された第3の測定用配
管がその他端において接続され、 (ヘ) 前記酸素計は、 (a) 酸素イオン伝導性固体電解質からなる隔壁
と、 (b) 前記隔壁の各壁面に設けた電極と、 (c) 前記隔壁を任意の温度に加熱する手段と、 を備えた固体電解質酸素計からなり、 (ト) 前記基準ガス導入用配管の他端は前記酸素計
の前記隔壁の一側において開口し、 (チ) 前記第3の測定用配管の前記一端は前記隔壁
の他側において開口している、 ことを特徴とする代謝率測定装置。
[Scope of Claims] 1. A device for measuring the respiratory metabolic rate of a test subject from the oxygen gas concentration and carbon dioxide gas concentration in the breath of the test subject, the device comprising: (a) an opening on one side; (b) On the other side of the hood, a main flow pipe with one end open to the atmosphere is connected at the other end; (c) In the vicinity of the hood, there is a pipe for introducing a reference gas. (d) a bypass pipe is connected to the main flow pipe at one end; (e) a bypass pipe is connected to the other end of the bypass pipe; (a) a pipe having one end open to the atmosphere; (b) a second measuring pipe whose one end is connected to a carbon dioxide meter is connected at its other end; (c) a third measuring pipe whose one end is connected to an oxygen meter; (f) the oxygen meter comprises: (a) a partition wall made of an oxygen ion conductive solid electrolyte; (b) an electrode provided on each wall surface of the partition wall; (c) a means for heating the partition wall to a desired temperature; ) The metabolic rate measuring device, wherein the one end of the third measuring pipe is open on the other side of the partition wall.
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