JPH0622325Y2 - 呼吸数測定装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、脈波のピーク値の変化に基づいて呼吸数を測
定する呼吸数測定装置に関するものである。

従来の技術とその課題 医師などの医療専門家の間では、手術中の患者などの生
体の状態を的確に把握するために、呼吸数を測定し且つ
関しすることが一般に行われている。従来、呼吸数の測
定に際しては、生体の胸囲の変動を検出したり、胸郭イ
ンピーダンスを検出したりする方法が採用されていた
が、かかる方法を実施するためには装置が比較的大型且
つ複雑となってしまい、扱いなどが面倒であるという欠
点があった。

これに対して、本考案者は種々検討を重ねた結果、脈波
のピーク値を結ぶ曲線の変化と呼吸数との間に特定の関
係が存在することを発見した。本考案はかかる知見に基
づいて為されたものであり、一層小型の呼吸数測定装置
を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段 上記目的を達成するため、本考案の要旨とするところ
は、(a)生体の動脈から発生する脈波を検出するための
脈波センサと、(b)その脈波センサから出力される動脈
のピーク値を求めるピーク値検出手段と、(c)そのピー
ク値検出手段により検出されたピーク値を結ぶ曲線の変
化周期またはそのピーク値の周期的変化の単位時間当た
りの回数に基づいて前記生体の呼吸数を決定する呼吸数
決定手段と、を含むことにある。

作用および考案の効果 このようにすれば、脈波センサにより検出された脈波の
ピーク値がピーク値検出手段にて決定され、呼吸数決定
手段において、そのピーク値を結ぶ曲線の変化周期また
は周期的変化の単位時間当たりの回数に基づいて呼吸数
が決定される。したがって、本考案によれば、脈波セン
サを生体に装着することによって呼吸数が得られるの
で、従来と比較して装置全体が大幅に小型化されるとい
う効果が得られる。

しかも、上記脈波センサは、血圧モニタや脈波形モニタ
などに用いられるものと同様であから、その血圧モニタ
や脈波形モニタと呼吸数測定装置とを結合させる場合に
は、脈波センサを共用できる利点がある。

実施例 以下、本考案の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は、本実施例の呼吸数測定装置と、それに結合さ
れる脈波検出装置の構成を説明する図である。手首など
の生体の一部の表皮上において、その生体の皮膚近傍に
位置する動脈１２の直上部には、支持バンド１４により
脈波検出プローブ１６が締着されている。脈波検出プロ
ーブ１６は、底面が開口する比較的剛性の高い容器状の
ハウジング１８と、ハウジング１８内部に収容された脈
波センサ２０と、ハウジング１８と脈波センサ２０との
間に介挿されて脈波センサ２０をハウジング１８に対し
て支持するとともにハウジング１８内に気密の圧力室２
２を形成するゴム製のダイアフラム２４とから構成され
ている。ハウジング１８には配管２６が接続されてお
り、配管２６に接続された電動ポンプ２８からの圧力流
体が、後述のマイクロコンピュータ３４により制御され
る調圧弁３０により調圧されて、ハウジング１８内に供
給されるようになっている。すなわち、ハウジング１８
内に電動ポンプ２８から圧力流体が供給されると、圧力
室２２内の圧力が上昇するにつれてダイアフラム２４が
膨張させられ、それに伴って脈波センサ２０も生体に対
して押圧されるのである。半導体圧力検出素子などによ
り構成される脈波センサ２０は、生体に対して押圧され
ることにより、動脈１２内に発生する圧力振動波である
脈波を検出し、その脈波を表す脈波信号ＳＭをマイクロ
コンピュータ３４に対して出力する。またハウジング１
８と調圧弁３０との間には、圧力センサ３２が接続され
ており、圧力室２２内の圧力を表す圧力信号ＳＰをマイ
クロコンピュータ３４に出力する。

マイクロコンピュータ３４は、図示しないＣＰＵ，ＲＡ
Ｍ，ＲＯＭ，インタフェースなどを備えており、ＣＰＵ
はＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶
されたプログラムに従って入力信号を処理し、圧力室２
２内の流体圧を調圧する。すなわち、マイクロコンピュ
ータ３４は、図示しないスタート押釦の操作に応答して
調圧弁３０を作動させて電動ポンプ２８から圧力室２２
内に圧力を供給させるとともに脈波信号ＳＭの大きさ、
たとえば振幅，信号電力などを算出し且つ脈波信号ＳＭ
の大きさが飽和したか否かを検出し、飽和したときには
その圧力が維持されるよに調圧弁３０をフィードバック
制御により作動させる。また、ＣＰＵは、脈波信号ＳＭ
に基づいて血圧値を決定して、その血圧値を脈波形と共
に表示器３６に表示させる。脈波の上ピーク値は最高血
圧値、脈波の下ピーク値は最低血圧値に各々対応するも
のであるから、予め求められたそれ等の対応関係から実
際のピーク値に基づいて上記血圧値が決定される。ま
た、上記のように表示器３６において表示された脈波形
状は動脈圧を表すものであるから、種々の医学情報とし
て活用される。

さらに、上記ＣＰＵは、脈波が検出される毎にその上ピ
ーク値をＲＡＭ内に記憶させるとともに、各上ピーク値
を結んだ包絡線３８を求める。この包絡線３８は、第２
図に示すように、周期的に上下に変化しているが、この
周期的変化は生体の呼吸に対応しているのである。すな
わち、生体１０の吸気期間には肺の体積が膨張すること
により心臓が圧迫されるために脈波の上ピーク値および
下ピーク値は比較的低くなり、また呼気期間には心臓へ
の圧迫が緩められるので両ピーク値は比較的高くなるこ
とから、包絡線３８の各ピーク値Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３・・
・・Ｃ_ｎ間の時間すなわち包絡線３８の変化周期Ｔ_１，
Ｔ_２，Ｔ_３・・・・Ｔ_ｎ−１に基づいて呼吸数が求めら
れるのである。したがって、本実施例においては、マイ
クロコンピュータ３４の一部がピーク値検出手段および
呼吸数決定手段に対応するとともに、包絡線３８が曲線
に対応する。

以下に、本実施例の作動について第３図のフローチャー
トに従って説明する。

図示しないスタート押釦が押圧されて電源が投入される
と、先ずステップＳ１において、脈波センサ２０によっ
て検出された脈波信号ＳＭが読み込まれる。次のステッ
プＳ２においては、今回のサイクルにおいて読み込まれ
た脈波信号ＳＭの振幅値と前回のサイクルにて読み込ま
れた脈波信号ＳＭ^−１の振幅値との差（ＳＭ−Ｓ
Ｍ^−１）が予め定められた所定の値αよりも小さいか否
かが判断される。これは、脈波信号ＳＭの大きさが飽和
したか否かを判断するためであって、脈波信号ＳＭの飽
和状態においては、脈波センサ２０に対する押圧力が上
昇させられても隣り合う脈波信号ＳＭの振幅値間には非
常に小さな値αよりも大きな差は生じないことに基づい
ている。当初は、脈波信号ＳＭの大きさは飽和していな
いので、ステップＳ２の判断が否定されてステップＳ３
乃至ステップＳ５が実行される。すなわち、マイクロコ
ンピュータ３４内のＲＡＭに記憶された前回のサイクル
における圧力室２２内の圧力Ｐ^−１に比較的小さな所定
の圧力ΔＰを加えた値Ｐを決定するとともに、圧力室２
２内の圧力がこの流体圧Ｐに到達するように圧力流体が
圧力室２２内に供給された後、次回のサイクルに備え
て、前回の流体圧を示すＰ^−１が今回の値Ｐに更新され
るのである。そして、ステップＳ１乃至ステップＳ５の
作動が繰り返されて圧力室２２内の流体圧ＰがΔＰずつ
上昇させられる過程で、ステップＳ２において脈波信号
ＳＭが飽和したと判断されると、ステップＳ６乃至ステ
ップＳ８がそれぞれ実行される。ステップＳ６において
は、ステップＳ５において記憶された流体圧Ｐ^−１が圧
力室２２内の流体圧Ｐとして決定され、続くステップＳ
７においては、ステップＳ１にて読み込まれた脈波信号
ＳＭの脈波形が表示され、同時にその脈波信号ＳＭに基
づいて最高および最低血圧値が決定・表示される。

次に、ステップＳ８の呼吸数決定ルーチンが実行され
る。呼吸数決定ルーチンは、第４図に示すように、ステ
ップＳＳ１において、脈波信号ＳＭが表す今回の脈波の
上ピーク値Ｍ_ｎと前回までの上ピーク値Ｍ_ｎ−１，Ｍ
_ｎ−２，Ｍ_ｎ−３・・・・とを結んだ包絡線３８におけ
る上ピーク値Ｃ_ｎが求められたか否かが判断される。上
ピーク値Ｃ_ｎが求められなかった場合には、呼吸数決定
ルーチンは終了するが、上ピーク値Ｃ_ｎが求められる
と、ステップＳＳ２が実行されて、今回決定された上ピ
ーク値Ｃ_ｎと直前の上ピーク値Ｃ_ｎ−１との間の時間す
なわち包絡線３８の上ピーク値の変化周期Ｔ_ｎ−１が求
められる。続くステップＳＳ３においては、今回決定さ
れた変化周期Ｔ_ｎ−１と直前２つの変化周期Ｔ_ｎ−２お
よびＴ_ｎ−３の平均周期Taveが算出される。そして、ス
テップＳＳ４が実行されて、平均周期Taveに基づいて次
式(1)から呼吸数Ｂが決定され且つ表示器３６に表示さ
れる。

Ｂ＝単位時間／Tave・・・(1) すなわち、単位時間を１分間とすると、平均周期Taveが
４秒であった場合には、呼吸数は１５となるのである。
そして、続いてステップＳ４およびステップＳ５が実行
されることにより、圧力室２２内の流体圧Ｐが維持され
るように調圧されるとともに流体圧Ｐ^−１が再び更新さ
れる。以上のような作動が繰り返される過程で、生体の
体動などによる脈波センサ２０に対する押圧力の変動な
どに起因して、検出される脈波の大きさが大幅に変化し
た場合には、ステップＳ２の判断が否定され且つステッ
プＳ３乃至Ｓ５にて押圧力がフィードバック制御され
る。なお、ステップＳ２の判断基準値αは、通常の脈波
の大きさの変動に対しては反応しない程度に大きく設定
されている。

以上のように、本実施例においては、生体に装着された
脈波センサ２０から検出された脈波の上ピーク値を結ん
だ包絡線３８の変化周期に基づいて呼吸数が決定される
ので、従来と比較して装置全体が大幅に小型化される。
しかも、本実施例によれば、脈波センサ２０を共用し、
血圧モニタや脈波形モニタと呼吸数測定装置とを結合さ
せ得る利点がある。

以下に、本考案の他の実施例について説明する。なお、
上述の実施例と共通する部分には同一の符号を付して説
明を省略する。

たとえば、上述の実施例においては、包絡線３８のピー
ク間の周期を求めるとともにその周期で単位時間を除す
ることにより呼吸数を算出していたが、これに替えて、
包絡線３８の上ピークの所定時間Ｕ当たりの発生回数Ｋ
を計数し、次式(2)に従って呼吸数Ｂを求めるようにし
てもよい。

Ｂ＝Ｋ×（６０sec／Ｕ）・・・(2) また、上述の実施例では、脈波の上ピーク値を結んだ包
絡線３８のピーク値を用いて呼吸数を決定していたが、
これに替えて、脈波の下ピーク値を結んだ包絡線を用い
てもよい。また、上ピーク値の包絡線および下ピーク値
の包絡線のうち、呼吸数により正確に対応している方を
選択的に用いるようにしてもよい。

また、正常な脈波に混入する異常な脈波を除去してもよ
い。正常な脈波中にノイズなどの異常な脈波が混入する
と、ピーク値を結んだ包絡線と呼吸との間の対応関係が
くずれてしまうことから、異常脈波を除去することによ
り呼吸数が一層正確に得られるという利点がある。

また、上述の実施例においては、血圧モニタおよび脈波
形モニタと結合されていたが、呼吸数測定装置を単独で
用いたり、また他の装置と結合させて用いてもよいこと
は言うまでもない。

なお、上述したのはあくまでも本考案の一実施例であ
り、本考案はその精神を逸脱しない範囲において種々変
更が加えられ得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例である呼吸数測定装置が血圧
モニタ装置および脈波形モニタ装置と結合されて用いら
れた場合の構成を説明する図である。第２図は脈波およ
び脈波の上ピーク値を結ぶ包絡線を示すタイムチャート
である。第３図は第１図の装置の作動を説明するフロー
チャートである。第４図は第３図の呼吸数決定ルーチン
を説明するフローチャートである。 １２：動脈 ２０：脈波センサ ３４：マイクロコンピュータ ３８：包絡線（曲線）

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】生体の動脈から発生する脈波を検出するた
   めの脈波センサと、 該脈波センサから出力される脈波のピーク値を求めるピ
   ーク値検出手段と、 該ピーク値検出手段により検出されたピーク値を結ぶ曲
   線の変化周期または該曲線の周期的変化の単位時間当た
   りの回数に基づいて前記生体の呼吸数を決定する呼吸数
   決定手段と、 を含むことを特徴とする呼吸数測定装置。