JPS63270028A

JPS63270028A - 呼吸同調用センサ

Info

Publication number: JPS63270028A
Application number: JP62103297A
Authority: JP
Inventors: Toshimitsu Fukase; 深瀬　利光; Tatsuya Furukawa; 達也古川
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 1987-04-28
Filing date: 1987-04-28
Publication date: 1988-11-08
Anticipated expiration: 2009-01-05
Also published as: JPH06118B2

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】〔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（
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。気流に当たった例の素子が脱熱作用が大き
いので抵抗値の変化が大きく、画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１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。

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、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、構造上被１員じ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６１！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（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（１１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Ａ　＋　
　Ａ　＋　’　。

Ａ　ｔ　　Ａ　ｚ　’　、の縦割り、第１図（４）は第
１図（１１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ｌ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を存する構造であ
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に対する設胃角度第１図（２）は検知する機
能を堝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＆麿差を検知
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…なわない範囲
であれば特に限定しない。

土た、呼気感温部４及び吸気感温部５に用いられる焦電
性を有するセラミッ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
支持体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（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ＣＦＥＴ＞　、１
４ゲート抵抗、１６出力砥ｂＣ１１６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１
７〜２２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（ナショ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１０〜１００にΩ
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ＩＯＶ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ｆｉｌ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Ｖｉ学雷電圧ある。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ｌ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
を結ぶ信号ケープルに手で触れたり、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
号とのノイズが発生したのが、解消できるごく（へ）吸り、
呼吸同調の１８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＋１１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ｆｌ）のＡ　＋　　Ａ　
＋　’の縦割り断面図、第１図（３）は同ＡｚＡｚ’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１例を示す図である。第３図ｆｌｌ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）
は従来の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ｔｏ、ｉｓ・・・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プルに接続する端子）１３．２０・・・ＦＥＴ１４．２１・・・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＋２んんだす
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・・・基準電圧特許出願人　住友ヘークライト株式会社第２図第３図（２）

Claims

【特許請求の範囲】

（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部に呼気
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。