JPS6321495B2 - - Google Patents
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- JPS6321495B2 JPS6321495B2 JP56090472A JP9047281A JPS6321495B2 JP S6321495 B2 JPS6321495 B2 JP S6321495B2 JP 56090472 A JP56090472 A JP 56090472A JP 9047281 A JP9047281 A JP 9047281A JP S6321495 B2 JPS6321495 B2 JP S6321495B2
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Landscapes
- 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、呼吸代謝測定装置に係わる。
生体が生命を維持し活動を行うためには、酸素
O2を体内にとり入れ炭酸ガスCO2を排出する作
用、すなわち呼吸は必要欠くべからざるものであ
る。
O2を体内にとり入れ炭酸ガスCO2を排出する作
用、すなわち呼吸は必要欠くべからざるものであ
る。
呼吸により肺からとり込まれた酸素は、血液循
環により体の各組織に運搬され、エネルギー生成
のために消費される。そしてエネルギー生成の際
に生じた炭酸ガスは血液循環により肺に集めら
れ、呼吸によつて体外に排出される。
環により体の各組織に運搬され、エネルギー生成
のために消費される。そしてエネルギー生成の際
に生じた炭酸ガスは血液循環により肺に集めら
れ、呼吸によつて体外に排出される。
今、例えば空気（O2が20.9％、CO2が0.03％、
N2が79％含有）を吸入したとき呼出される呼気
が、O216％、CO24％、N279％であるとすると、
生体内におけるO2消費によるO2濃度の変化は、
20.9％−16％＝4.9％であり、CO2生成によるCO2
濃度の変化は、４％−0.03％＝3.97％となる。し
たがつて、今、吸入気量をVIとし、呼出気量を
VEとすれば、O2消費量は、VI×0.16、CO2排出量
はVE×0.0397となる。
N2が79％含有）を吸入したとき呼出される呼気
が、O216％、CO24％、N279％であるとすると、
生体内におけるO2消費によるO2濃度の変化は、
20.9％−16％＝4.9％であり、CO2生成によるCO2
濃度の変化は、４％−0.03％＝3.97％となる。し
たがつて、今、吸入気量をVIとし、呼出気量を
VEとすれば、O2消費量は、VI×0.16、CO2排出量
はVE×0.0397となる。
このような酸素消費量及びCO2排出量は、呼吸
代謝量と呼ばれるものであるがこの呼吸代謝量
は、生体の生理状態や、活動状態、すなわちエネ
ルギー消費状態によつて異つてくる。
代謝量と呼ばれるものであるがこの呼吸代謝量
は、生体の生理状態や、活動状態、すなわちエネ
ルギー消費状態によつて異つてくる。
したがつて、この呼吸代謝量を測定することが
できれば、逆に生体の生理状態や活動状態、すな
わちエネルギーの消費状態を知ることができるこ
とになる。
できれば、逆に生体の生理状態や活動状態、すな
わちエネルギーの消費状態を知ることができるこ
とになる。
したがつてこの呼吸代謝量の測定は、生体の生
理機能等を判知する上で、重要なことであり、こ
の測定が正確に行われることが強く要求される。
理機能等を判知する上で、重要なことであり、こ
の測定が正確に行われることが強く要求される。
この呼吸代謝量、すなわちO2消費量、CO2排出
量の求め方を一般的に説明するに、今、O2消費
量をVO2とし、CO2排出量をVCO2とすると、 VO2＝VIO2−VEO2 VIO2＝VI×FIO2 VEO2＝VE×FEO2 VCO2＝VECO2−VICO2 VECO2＝VE×FECO2 VICO2＝VI×FICO2 となる。但し、ここに、 VIO2は吸入O2量 VEO2は呼出O2量 VECO2は呼出CO2量 VICO2は吸入CO2量 VIは吸入気量 VEは呼出気量 FIO2は吸入気中のO2濃度 FEO2は呼出気中のO2濃度 FICO2は吸入気中のCO2濃度 FECO2は呼出気中のCO2濃度 である。すなわち、 VO2＝VI×FIO2−VE×FECO2 …(1) VCO2＝VE×FECO2−VI×FICO2 …(2) として表わされるものであるが、ここに、吸入気
量VIと呼出気量VEはほぼ等しいので、上記(1)式
及び(2)式は、 VO2＝VE×（FIO2−FEO2） …(3) VCO2＝VE×（FECO2−FICO2） …(4) として表わすことができる。
量の求め方を一般的に説明するに、今、O2消費
量をVO2とし、CO2排出量をVCO2とすると、 VO2＝VIO2−VEO2 VIO2＝VI×FIO2 VEO2＝VE×FEO2 VCO2＝VECO2−VICO2 VECO2＝VE×FECO2 VICO2＝VI×FICO2 となる。但し、ここに、 VIO2は吸入O2量 VEO2は呼出O2量 VECO2は呼出CO2量 VICO2は吸入CO2量 VIは吸入気量 VEは呼出気量 FIO2は吸入気中のO2濃度 FEO2は呼出気中のO2濃度 FICO2は吸入気中のCO2濃度 FECO2は呼出気中のCO2濃度 である。すなわち、 VO2＝VI×FIO2−VE×FECO2 …(1) VCO2＝VE×FECO2−VI×FICO2 …(2) として表わされるものであるが、ここに、吸入気
量VIと呼出気量VEはほぼ等しいので、上記(1)式
及び(2)式は、 VO2＝VE×（FIO2−FEO2） …(3) VCO2＝VE×（FECO2−FICO2） …(4) として表わすことができる。
このようにして、上記(3)式及び(4)式によつて
O2消費量VO2と、CO2排出量VCO2とが与えられ
るが、更にこれらの比VCO2／VO2、すなわち呼吸商 RQは、生体のエネルギー消費状態の総合指数と
して重要である。すなわち呼吸代謝量は、O2消
費量VO2〔c.c.／分〕と、CO2排出量VCO2〔c.c.／分〕
と、呼吸商RQとの３つの値として測定されるこ
とが望まれる。
O2消費量VO2と、CO2排出量VCO2とが与えられ
るが、更にこれらの比VCO2／VO2、すなわち呼吸商 RQは、生体のエネルギー消費状態の総合指数と
して重要である。すなわち呼吸代謝量は、O2消
費量VO2〔c.c.／分〕と、CO2排出量VCO2〔c.c.／分〕
と、呼吸商RQとの３つの値として測定されるこ
とが望まれる。
ところが、上記(3)式及び(4)式からわかるよう
に、これらO2消費量VO2と、CO2排出量VCO2を
求めるには、吸入気中のO2濃度FIO2と、呼出気
中のO2濃度FEO2と、呼出気中のCO2濃度FECO2
及び吸入気中のCO2濃度FICO2と、吸入気量VEと
の４つの量の生体信号を測定する必要がある。こ
のような４つの生体信号を同時に、しかも高い精
度をもつて測定することは、かなり難しい。ま
た、技術的には可能であつても、これら生体信号
を得るための多くの変換器を用いることは、装置
の複雑化、取り扱いの煩雑化、更にコスト高を招
来する。
に、これらO2消費量VO2と、CO2排出量VCO2を
求めるには、吸入気中のO2濃度FIO2と、呼出気
中のO2濃度FEO2と、呼出気中のCO2濃度FECO2
及び吸入気中のCO2濃度FICO2と、吸入気量VEと
の４つの量の生体信号を測定する必要がある。こ
のような４つの生体信号を同時に、しかも高い精
度をもつて測定することは、かなり難しい。ま
た、技術的には可能であつても、これら生体信号
を得るための多くの変換器を用いることは、装置
の複雑化、取り扱いの煩雑化、更にコスト高を招
来する。
これがため、従来、この種の呼吸代謝量の測定
は、空気を吸入する場合についてのみ行われ、空
気中のO2濃度は20.9％でありCO2濃度は0.03％で
略０％とみなせるので、すなわち式(3)、(4)におい
てFIO2＝0.209、及びFICO2＝０の定数として扱
い、このFIO2、及びFICO2の測定を回避し、他の
３つの量、すなわち呼出気量VEと、呼出気中の
O2濃度及びCO2濃度を夫々測定する方法が採られ
ている。
は、空気を吸入する場合についてのみ行われ、空
気中のO2濃度は20.9％でありCO2濃度は0.03％で
略０％とみなせるので、すなわち式(3)、(4)におい
てFIO2＝0.209、及びFICO2＝０の定数として扱
い、このFIO2、及びFICO2の測定を回避し、他の
３つの量、すなわち呼出気量VEと、呼出気中の
O2濃度及びCO2濃度を夫々測定する方法が採られ
ている。
ところが、このような測定方法では、吸入気が
空気以外の場合、例えば手術中の患者の呼吸代謝
量を求める場合のように患者の吸入気のO2濃度
FIO2が空気中のそれと異つて、30％〜90％に及
ぶ場合、あるいは吸入気のCO2濃度を０％とみな
すことが出来ない場合には、呼吸代謝量の測定は
不能となる。
空気以外の場合、例えば手術中の患者の呼吸代謝
量を求める場合のように患者の吸入気のO2濃度
FIO2が空気中のそれと異つて、30％〜90％に及
ぶ場合、あるいは吸入気のCO2濃度を０％とみな
すことが出来ない場合には、呼吸代謝量の測定は
不能となる。
本発明は、吸入気中のO2又はCO2濃度によらず
正確に呼吸代謝量の測定を行うことができるよう
にし例えば手術中の患者と雖も呼吸代謝量の測定
を可能にし、しかも多くの変換器の使用を回避
し、構成の簡潔化と、取扱いの簡便化をはかるも
のである。
正確に呼吸代謝量の測定を行うことができるよう
にし例えば手術中の患者と雖も呼吸代謝量の測定
を可能にし、しかも多くの変換器の使用を回避
し、構成の簡潔化と、取扱いの簡便化をはかるも
のである。
図面を参照して本発明による呼吸代謝測定装置
の一例を詳細に説明する。図中１は、生体、すな
わち被検者の口腔に当てられるマウスピースで、
このマウスピース１は、一方向制御弁２を具備
し、これによつて生体の呼出気が矢印Ａで示す一
方向に流れるようにされ、吸入気が矢印Ｂのよう
に他方向からとり入れられるようになされてい
る。このマウスピース１の呼出気側通路には呼出
気量測定変換器３が連結されると共に、呼出気が
導入されることによつてこれの流れを平滑化する
呼出気平滑チエンバー４が設けられる。
の一例を詳細に説明する。図中１は、生体、すな
わち被検者の口腔に当てられるマウスピースで、
このマウスピース１は、一方向制御弁２を具備
し、これによつて生体の呼出気が矢印Ａで示す一
方向に流れるようにされ、吸入気が矢印Ｂのよう
に他方向からとり入れられるようになされてい
る。このマウスピース１の呼出気側通路には呼出
気量測定変換器３が連結されると共に、呼出気が
導入されることによつてこれの流れを平滑化する
呼出気平滑チエンバー４が設けられる。
一方、O2とCO2とを夫々検出し、その濃度に応
じた例えば電圧としてとり出されたO2濃度電気
信号とCO2濃度電気信号とを得る１組のガス検出
装置５が設けられる。そして、このガス検出装置
５に対し、マウスピース１への吸入気と、平滑チ
エンバー４によつて平滑化された平滑呼出気とを
送り込む吸入気−呼出気切換手段６が設けられ
る。この切換手段６は、例れば回転弁によつて構
成され、吸入気が導入される通路７と、平滑チエ
ンバー４からの平滑呼出気が導入される通路８と
を、ガス検出装置５に通ずる通路９に対して切換
え連通するようになされている。
じた例えば電圧としてとり出されたO2濃度電気
信号とCO2濃度電気信号とを得る１組のガス検出
装置５が設けられる。そして、このガス検出装置
５に対し、マウスピース１への吸入気と、平滑チ
エンバー４によつて平滑化された平滑呼出気とを
送り込む吸入気−呼出気切換手段６が設けられ
る。この切換手段６は、例れば回転弁によつて構
成され、吸入気が導入される通路７と、平滑チエ
ンバー４からの平滑呼出気が導入される通路８と
を、ガス検出装置５に通ずる通路９に対して切換
え連通するようになされている。
また、一方、ガス検出装置５から得られた吸入
気O2又はCO2濃度電気信号を記憶し、且つ記憶の
更新を行うことのできる記憶装置１０が設けられ
ると共に、ガス検出装置５から得られた呼出気
O2濃度及びCO2濃度各電気信号と、呼出気量測定
変換器３からの呼気量測定信号とが入力され、更
に記憶装置１０からの記憶信号が導入されて、前
記(3)式及び(4)式に基く演算と、更に呼吸商RQを
求める演算等がなされるデータ処理装置１１が設
けられる。
気O2又はCO2濃度電気信号を記憶し、且つ記憶の
更新を行うことのできる記憶装置１０が設けられ
ると共に、ガス検出装置５から得られた呼出気
O2濃度及びCO2濃度各電気信号と、呼出気量測定
変換器３からの呼気量測定信号とが入力され、更
に記憶装置１０からの記憶信号が導入されて、前
記(3)式及び(4)式に基く演算と、更に呼吸商RQを
求める演算等がなされるデータ処理装置１１が設
けられる。
１２は、このデータ処理装置１１によつて得ら
れた呼吸の代謝に関連するデータ、すなわち、
O2消費量VO2、CO2排出量VCO2、呼吸商RQ等
の値が表示される表示装置である。
れた呼吸の代謝に関連するデータ、すなわち、
O2消費量VO2、CO2排出量VCO2、呼吸商RQ等
の値が表示される表示装置である。
また、１３は、記憶装置１０の制御回路で、例
えば切換手段６に関連されて、この切換手段６
が、ガス検出装置５に対し、通路７を連通させて
装置５に吸入気を導入した状態では、すなわち装
置５から吸入気中のO2あるいはCO2濃度による吸
入気O2あるいはCO2濃度電気信号がとり出される
状態では、この信号を記憶装置１０に記憶させ、
切換手段６がガス検出装置５に対し通路８を連通
させて装置５に呼出気を導入して装置５から呼出
気中のO2、CO2各濃度による呼出気O2濃度及び
CO2濃度電気信号がとり出される状態では、記憶
装置１０に記憶された信号が読み出されてデータ
処理装置１１に導入されるようになす。
えば切換手段６に関連されて、この切換手段６
が、ガス検出装置５に対し、通路７を連通させて
装置５に吸入気を導入した状態では、すなわち装
置５から吸入気中のO2あるいはCO2濃度による吸
入気O2あるいはCO2濃度電気信号がとり出される
状態では、この信号を記憶装置１０に記憶させ、
切換手段６がガス検出装置５に対し通路８を連通
させて装置５に呼出気を導入して装置５から呼出
気中のO2、CO2各濃度による呼出気O2濃度及び
CO2濃度電気信号がとり出される状態では、記憶
装置１０に記憶された信号が読み出されてデータ
処理装置１１に導入されるようになす。
上述の本発明による呼吸代謝測定装置によつて
呼吸代謝量の測定を行うには、マウスピース１を
生体の口腔に当て、所要のO2濃度を有する気体
を吸入気として生体に送り込むと同時に同様のマ
ウスピース１から呼出気をとり出す。そして、先
ず、切換手段６を、図示の状態に、すなわち、吸
入気の通路７を、ガス検出装置５に連結させる第
１の切換え状態に切換える。このようにすると、
切換手段６に関連された制御回路１３による制御
によつて、ガス検出装置５よりの信号、すなわ
ち、吸入気中のO2濃度の検出によつて得られた
吸入気O2電気信号が記憶装置１０に記憶される。
次に、切換手段６を図において例えば時計方向に
90゜回転させて呼出気の通路８を、ガス検出装置
５に連結させる第２の切換え状態とする。このよ
うにすると、ガス検出装置５からの信号、すなわ
ち、呼出気中のO2及びCO2濃度に応じた信号、す
なわち、呼出気O2及びCO2各電気信号が得られ、
これらがデータ処理装置１１に入力される。一
方、この時、制御回路１３によつて記憶装置１０
から、先に記憶させた吸入気O2濃度信号が読み
出されてデータ処理装置１１に導入されるので、
ここで、前述した演算がなされ、この演算に基く
データ、すなわち、O2消費量VO2、CO2排出量
VCO2、呼吸商RQ等の呼吸代謝量の表示が表示
装置１２によつてなされる。
呼吸代謝量の測定を行うには、マウスピース１を
生体の口腔に当て、所要のO2濃度を有する気体
を吸入気として生体に送り込むと同時に同様のマ
ウスピース１から呼出気をとり出す。そして、先
ず、切換手段６を、図示の状態に、すなわち、吸
入気の通路７を、ガス検出装置５に連結させる第
１の切換え状態に切換える。このようにすると、
切換手段６に関連された制御回路１３による制御
によつて、ガス検出装置５よりの信号、すなわ
ち、吸入気中のO2濃度の検出によつて得られた
吸入気O2電気信号が記憶装置１０に記憶される。
次に、切換手段６を図において例えば時計方向に
90゜回転させて呼出気の通路８を、ガス検出装置
５に連結させる第２の切換え状態とする。このよ
うにすると、ガス検出装置５からの信号、すなわ
ち、呼出気中のO2及びCO2濃度に応じた信号、す
なわち、呼出気O2及びCO2各電気信号が得られ、
これらがデータ処理装置１１に入力される。一
方、この時、制御回路１３によつて記憶装置１０
から、先に記憶させた吸入気O2濃度信号が読み
出されてデータ処理装置１１に導入されるので、
ここで、前述した演算がなされ、この演算に基く
データ、すなわち、O2消費量VO2、CO2排出量
VCO2、呼吸商RQ等の呼吸代謝量の表示が表示
装置１２によつてなされる。
そして、吸入気のO2濃度が変更されるときは、
再び切換手段６を前述した第１の切換え状態に切
換える。このようにすれば記憶装置１０には、こ
の変更されたO2濃度による信号が更新記録され
るので、切換手段６を第２の切換え状態に切換え
ることによつて、この変更された吸入気O2濃度
に基いて正しい呼吸代謝データが得られることに
なる。以上、吸入気のO2濃度が変化する場合を
例にとつて説明したが、吸入気のCO2濃度が変わ
る場合、あるいは、吸入気のO2、CO2両方の濃度
が変わる場合も同様に説明される。
再び切換手段６を前述した第１の切換え状態に切
換える。このようにすれば記憶装置１０には、こ
の変更されたO2濃度による信号が更新記録され
るので、切換手段６を第２の切換え状態に切換え
ることによつて、この変更された吸入気O2濃度
に基いて正しい呼吸代謝データが得られることに
なる。以上、吸入気のO2濃度が変化する場合を
例にとつて説明したが、吸入気のCO2濃度が変わ
る場合、あるいは、吸入気のO2、CO2両方の濃度
が変わる場合も同様に説明される。
このように本発明装置によれば、切換手段６の
切換えによつて、吸入気中のO2又はCO2濃度を検
出してこれを記憶させておく態様を採るので、吸
入気中のO2、CO2濃度を予め設定しておく必要、
すなわち空気を吸入気として用いることを限定す
る必要がないので正確な測定を、また、手術中の
患者に対してもその呼吸代謝測定を行うことが可
能であり、手術中の生理状態を正しく把握するこ
とができ、臨床上大きな利益をもたらすものであ
る。
切換えによつて、吸入気中のO2又はCO2濃度を検
出してこれを記憶させておく態様を採るので、吸
入気中のO2、CO2濃度を予め設定しておく必要、
すなわち空気を吸入気として用いることを限定す
る必要がないので正確な測定を、また、手術中の
患者に対してもその呼吸代謝測定を行うことが可
能であり、手術中の生理状態を正しく把握するこ
とができ、臨床上大きな利益をもたらすものであ
る。
図は本発明による呼吸代謝測定装置の一例のブ
ロツク図である。 １はマウスピース、２はその一方向制御弁、３
は呼出気量測定変換器、４は呼出気平滑チエンバ
ー、５はガス検出装置、６は吸入気−呼出気切換
手段、１０は記憶装置、１３はその制御回路、１
１はデータ処理装置、１２は呼吸代謝に関連する
データの表示装置である。
ロツク図である。 １はマウスピース、２はその一方向制御弁、３
は呼出気量測定変換器、４は呼出気平滑チエンバ
ー、５はガス検出装置、６は吸入気−呼出気切換
手段、１０は記憶装置、１３はその制御回路、１
１はデータ処理装置、１２は呼吸代謝に関連する
データの表示装置である。
Claims (1)
- １ 吸入気と呼出気とに含まれるO2とCO2とを
夫々検出して得たO2濃度電気信号とCO2濃度電気
信号とに基づき呼吸の代謝に関連するデータを表
示する呼吸代謝測定装置において、前記呼出気を
導入しその流れを平滑化し、平滑呼出気を導出す
るための呼出気平滑チエンバーと、一方から前記
平滑呼出気を導入し他方から前記吸入気を導入し
これら吸入気と呼出気の通路を切換えることによ
つてこれら吸入気または呼出気のいずれか一方の
みを導出するための吸入気−呼出気切換手段と、
該切換手段によつて切換えられた吸入気又は呼出
気を導入し前記O2濃度電気信号とCO2濃度電気信
号とを夫々得るための１組のガス検出装置と、前
記切換手段の切換えが吸入気側に切換えられる毎
に前記ガス検出装置により検出して得られる吸入
気O2濃度電気信号又は吸入気CO2濃度電気信号を
更新記憶させる記憶装置と、前記切換手段が呼出
気側に切換えられた際得られる呼出気O2濃度電
気信号又は呼出気CO2濃度電気信号と、前記記憶
装置に記憶された吸入気O2濃度電気信号又は吸
入気CO2濃度電気信号とから、O2消費量、CO2排
出量、呼吸商等の呼吸代謝に関する諸量を求める
データ処理装置とを有し、該データ処理装置によ
り得られた呼吸代謝に関連するデータの表示をな
すことを特徴とする呼吸代謝測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56090472A JPS57206425A (en) | 1981-06-12 | 1981-06-12 | Apparatus for measuring respiratory metabolism |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56090472A JPS57206425A (en) | 1981-06-12 | 1981-06-12 | Apparatus for measuring respiratory metabolism |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57206425A JPS57206425A (en) | 1982-12-17 |
| JPS6321495B2 true JPS6321495B2 (ja) | 1988-05-07 |
Family
ID=13999527
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56090472A Granted JPS57206425A (en) | 1981-06-12 | 1981-06-12 | Apparatus for measuring respiratory metabolism |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57206425A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5363857A (en) * | 1990-05-22 | 1994-11-15 | Aerosport, Inc. | Metabolic analyzer |
| US6881193B2 (en) * | 2001-09-27 | 2005-04-19 | Charlotte-Mecklenburg Hospital | Non-invasive device and method for the diagnosis of pulmonary vascular occlusions |
| US7344497B2 (en) | 2003-03-26 | 2008-03-18 | Charlotte-Mecklenburg Hospital | Non-invasive device and method for measuring the cardiac output of a patient |
| JP6799854B2 (ja) * | 2017-01-17 | 2020-12-16 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | 無機繊維の生体溶解性評価装置および評価方法 |
| EP3639742A1 (en) * | 2018-10-17 | 2020-04-22 | The Feinstein Institute for Medical Research | Systems and methods for measurement of gas concentration difference between inhalation and exhalation |
-
1981
- 1981-06-12 JP JP56090472A patent/JPS57206425A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57206425A (en) | 1982-12-17 |
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