JPH061126Y2 - 呼気中の炭酸ガス測定装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は呼気中に炭酸ガスを測定する装置に係り、特
に、大気圧に応じて測定値を自動補正する形式の炭酸ガ
ス測定装置に関するものである。

従来の技術 呼気中に含まれる炭酸ガス量からは、被検者の換気や循
環，代謝の状況など種々の生理的情報が得られ、特に呼
気終末時の炭酸ガス量は動脈血中の炭酸ガス量に対応す
るもので、麻酔や人工呼吸の管理などでは不可欠な情報
とされている。そして、このような呼気中の炭酸ガス量
は、例えば炭酸ガスの赤外線吸収特性を利用した炭酸ガ
スセンサ等によって濃度或いは分圧として測定される
が、その測定値は大気圧の変動に伴って変化する。この
ため、気圧計を用いて実際の大気圧を測定し、その大気
圧に基づいて炭酸ガスの測定値を自動補正することが考
えられている。

考案が解決しようとする課題 しかしながら、このような炭酸ガス測定のみのために気
圧計等を設けることは必ずしも経済的でなく、装置が高
価になるという問題があった。

本考案は以上の事情を背景として為されたもので、その
目的とするところは、気圧計を用いることなく大気圧を
測定して炭酸ガスの測定値を自動補正することにある。

課題を解決するための手段 かかる目的を達成するために、本考案は、生体の呼気中
に含まれる炭酸ガス量を測定する炭酸ガスセンサを有す
るとともに、その炭酸ガスセンサによって測定された測
定値を大気圧に基づいて自動補正する形式の炭酸ガス測
定装置であって、(a)血圧測定に用いられる圧力センサ
から出力される出力信号に基づいて、予め定められた該
出力信号と大気圧との関係から実際の大気圧を決定する
大気圧決定手段と、(b)その大気圧決定手段によって決
定された実際の大気圧に基づいて前記測定値を補正する
補正手段とを有することを特徴とする。

作用および考案の効果 すなわち、呼気中の炭酸ガス量の測定が行われるのは、
通常、麻酔や人工呼吸などが被検者に施されている場合
であって、このような時には血圧測定も同時に行われる
のが普通であり、本考案は、かかる血圧測定に用いられ
る圧力センサを利用して大気圧を測定するようにしたの
である。かかる本考案の炭酸ガス測定装置によれば、血
圧測定に用いられる圧力センサから出力される出力信号
に基づいて、大気圧決定手段により実際の大気圧が決定
されるとともに、補正手段によりその大気圧に従って炭
酸ガス測定値が自動的に補正される。したがって、炭酸
ガス測定のみのために気圧計等を設ける場合に比較し
て、装置が簡略化され安価となるのである。

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図において、１０は生体の上腕部に巻き付けられる
カフであり、エアホース１２を介して電動ポンプ１４，
排気装置１６，および圧力センサ１８に接続されてい
る。電動ポンプ１４はカフ１０内に空気を圧送するため
のもので、排気装置１６は、カフ１０と大気との連通を
完全に遮断する閉状態，カフ１０と大気とを絞りを介し
て連通させてカフ１０内の空気を徐々に排気する徐速排
気状態，およびカフ１０と大気とを完全に連通させてカ
フ１０内の空気を急速に排気する急速排気状態の３つの
状態に切り換えられる。また、圧力センサ１８は、例え
ば１気圧等の予め設定された一定の基準圧力室を備え、
カフ１０内の圧力（以下、カフ圧という）Ｐ_Ｋをその基
準圧力室内の基準圧を基準として歪ゲージや感圧ダイオ
ード等によって検出し、その差圧に対応する電気信号を
増幅して圧力信号ＳＰとして出力する。

上記圧力信号ＳＰは、血圧計２０および大気圧決定手段
２２に供給される。血圧計２０は、オシロメトリック方
式により血圧値を測定するもので、例えば第２図に示さ
れているように構成され、圧力信号ＳＰはローパスフィ
ルタ２４およびバンドパスフィルタ２６に供給される。
ローパスフィルタ２４は、圧力信号ＳＰから生体の脈拍
に同期する脈波等の振動成分を除去してカフ１０内の静
的な圧力を検出し、その静圧に対応する静圧信号ＳＳを
血圧決定手段２８に出力する。また、バンドパスフィル
タ２６は、圧力信号ＳＰから脈波成分のみを取り出し、
その脈波に対応する脈波信号ＳＭを血圧決定手段２８に
出力する。

血圧決定手段２８はマイクロコンピュータ等にて構成さ
れ、上記静圧信号ＳＳの値Ｂから前記排気装置１６が急
速排気状態とされてカフ圧Ｐ_Ｋが大気圧Ｐ_Ａと等しくさ
れた状態における静圧信号ＳＳの値Ｂ_Ａを減算するとと
もに、予め定められた第３図に示されている関係から、
カフ１０内の静圧から大気圧Ｐ_Ａを差し引いた静圧Ｐ_Ｓ
を求める。この減算値（Ｂ−Ｂ_Ａ）と静圧Ｐ_Ｓとの関係
は、カフ圧Ｐ_Ｋと大気圧Ｐ_Ａとが等しくされた状態にお
ける既知の大気圧Ｐ_０およびその時の静圧信号ＳＳの値
Ｂ_０に基づいて、圧力センサ１８の出力特性等を考慮し
て設定されているが、これは、カフ圧Ｐ_Ｋと大気圧Ｐ_Ａ
とが等しくされた状態における静圧信号ＳＳの値
（Ｂ_０）を記憶させるとともに、その時の大気圧Ｐ_Ａの
実際の値（Ｐ_０）を気圧計等により測定して入力するこ
とにより、必要に応じて適宜設定し直すことができる。
また、上記静圧信号ＳＳの値Ｂ_Ａは、血圧測定に先立っ
て排気装置１６が急速排気状態とされることにより、予
めＲＡＭ等の一時記憶手段に記憶され、血圧測定が行わ
れる毎に更新される。

かかる血圧決定手段２８はまた、電動ポンプ１４により
カフ１０内に空気が圧送され、上記静圧信号ＳＳに基づ
いて求められる静圧Ｐ_Ｓが予め設定された被検者の最高
血圧値よりも高い目標圧力、例えば１８０mmＨｇ程度ま
で上昇させられた後、排気装置１６が徐速排気状態に切
り換えられてカフ１０内の空気が徐々に排気される過程
で、脈波信号ＳＭが表す脈波の大きさの変化に基づい
て、静圧Ｐ_Ｓから最高血圧値および最低血圧値を決定す
る。

そして、以上のように構成された血圧計２０には表示器
３０が接続されており、上記血圧決定手段２８において
決定された最高血圧値および最低血圧値がその表示器３
０に表示される。

一方、前記大気圧決定手段２２は、後述する気圧補償手
段５０と共にマイクロコンピュータ等にて構成され、排
気装置１６が急速排気状態とされてカフ圧Ｐ_Ｋが大気圧
Ｐ_Ａと等しくされた状態における圧力信号ＳＰの値Ｃ_Ａ
に基づいて、予め定められた第４図に示されている関係
から実際の大気圧Ｐ_Ａを決定する。この値Ｃ_Ａと大気圧
Ｐ_Ａとの関係は、前記既知の大気圧Ｐ_０およびその時の
圧力信号ＳＰの値Ｃ_０に基づいて、圧力センサ１８の出
力特性等を考慮して設定されているが、これは、カフ圧
Ｐ_Ｋと大気圧Ｐ_Ａとが等しくされた状態における圧力信
号ＳＰの値（Ｃ_０）を記憶させるとともに、その時の大
気圧Ｐ_Ａの実際の値（Ｐ_０）を気圧計等により測定して
入力することにより、必要に応じて適宜設定し直すこと
ができる。そして、その大気圧Ｐ_Ａの値をＲＡＭ等の一
時記憶手段に記憶するとともに、その記憶手段から読み
出して大気圧Ｐ_Ａを表す大気圧信号ＳＡを出力する。記
憶手段に記憶された大気圧Ｐ_Ａは、電動ポンプ１４によ
りカフ１０内に空気が圧送されて血圧測定が行われてい
る間は一定値に保持されるが、血圧測定が行われていな
い時には排気装置１６が急速排気状態とされた状態で圧
力センサ１８から供給される圧力信号ＳＰに基づいて大
気圧Ｐ_Ａが決定されることにより、順次更新される。

また、前記血圧測定が行われる被検者には炭酸ガスセン
サ３２が取り付けられ、呼気中の炭酸ガス量が測定され
るようになっている。この炭酸ガスセンサ３２は、赤外
域に存在する炭酸ガスの吸収スペクトルを利用して炭酸
ガス量を検出するもので、例えば第５図に示されている
ように、ヒーティングチューブ付赤外線ガス分析装置に
て構成される。かかる第５図において、光源装置３４か
ら発射された赤外光は凸レンズ３６，呼気が通されるガ
ラスセル３８，赤外線フイルタ４０，および凸レンズ４
２を通してホトセル４４により検出される。ガラスセル
３８を透過する赤外光は、そのガラスセル３８内を通さ
れる呼気中の炭酸ガス量に反比例して変化させられるた
め、ホトセル４４から出力される信号も炭酸ガス量に反
比例して変化する。そして、その信号は増幅器４６によ
り増幅されるとともに、反転回路４８により炭酸ガス量
が０の時の基準値、通常はホトセル４４から出力される
信号の上ピーク付近の値を基準として反転され、炭酸ガ
ス信号ＳＣとして出力される。上記反転回路４８の基準
値は、光源装置３４から発射される赤外光の強さやホト
セル４４の出力特性等を考慮して予め設定される。

ここで、このような炭酸ガスセンサ３２によって検出さ
れる炭酸ガス量は炭酸ガスの分圧に対応するもので、測
定時の大気圧に影響され、大気圧が高い時には測定され
る炭酸ガス量も高くなり、大気圧の低い時には測定され
る炭酸ガス量も低くなる。このため、かかる炭酸ガスセ
ンサ３２から出力される炭酸ガス信号ＳＣは、前記大気
圧決定手段２２から出力される大気圧信号ＳＡと共に気
圧補償手段５０に供給され、大気圧による影響が排除さ
れる。

この気圧補償手段５０は補正手段を成すもので、大気圧
信号ＳＡが表す実際の大気圧Ｐ_Ａに基づいて、予め定め
られた第６図に示す関係から補正係数Ｋを決定し、炭酸
ガス信号ＳＣにこの補正係数Ｋを掛算する。これによ
り、大気圧Ｐ_Ａの大きさに拘らず常に１気圧（７６０mm
Ｈｇ）の状態における炭酸ガスの％濃度に対応する信号
が得られ、その信号が表示器５２に出力されることによ
り、表示器５２には、第７図に示されているように被検
者の呼吸に同期して周期的に変化する炭酸ガス濃度
（％）のグラフが表示される。なお、この炭酸ガス濃度
（％）に加えて、或いは代わりに１気圧（７６０mmＨ
ｇ）を基準とする炭酸ガス分圧を表示させることもでき
る。

本実施例では、上記大気圧決定手段２２，炭酸ガスセン
サ３２，気圧補償手段５０，および表示器５２によって
炭酸ガス測定装置が構成されている。そして、かかる炭
酸ガス測定装置は、血圧測定が行われていない状態にお
いては、血圧測定装置の排気装置１６が急速排気状態と
されてカフ圧Ｐ_Ｋを大気圧Ｐ_Ａと等しくした状態におい
て、呼気中の炭酸ガス測定が行われる。すなわち、血圧
測定装置の圧力センサ１８から出力される圧力信号ＳＰ
の値Ｃ_Ａに基づいて大気圧決定手段２２により実際の大
気圧Ｐ_Ａが逐次決定され、炭酸ガスセンサ３２から出力
される炭酸ガス信号ＳＣが気圧補償手段５０により上記
実際の大気圧Ｐ_Ａに基づいて補正されることにより、大
気圧Ｐ_Ａの大きさに拘らず常に１気圧の状態における炭
酸ガス濃度（％）が表示器５２に表示されるのである。

また、上記排気装置１６が閉状態とされて電動ポンプ１
４によりカフ１０内に空気が圧送され、血圧測定が行わ
れている間は、その血圧測定の前に排気装置１６が急速
排気状態とされてカフ圧Ｐ_Ｋが大気圧Ｐ_Ａと等しくされ
た状態において、圧力センサ１８から出力された圧力信
号ＳＰに基づいて大気圧決定手段２２により決定され且
つ記憶された最新の大気圧Ｐ_Ａを用いて、前記炭酸ガス
信号ＳＣが補正される。血圧測定装置による血圧測定
は、一般に一定の時間間隔をおいて繰り返し行われるた
め、上記炭酸ガス信号ＳＣの補正に用いられる大気圧Ｐ
_Ａもその都度更新される一方、１回の血圧測定時間は通
常数分であるため、その間の実際の大気圧Ｐ_Ａの変動は
殆どなく、大気圧決定手段２２に記憶された一定の大気
圧Ｐ_Ａを用いて炭酸ガス信号ＳＣの補正を行っても問題
はないのである。

ここで、このような本実施例の炭酸ガス測定装置におい
ては、炭酸ガス信号ＳＣを補正するための大気圧Ｐ
_Ａが、血圧測定に用いられる圧力センサ１８から出力さ
れる圧力信号ＳＰに基づいて求められるようになってい
るため、炭酸ガス測定のみのために気圧計等を設ける場
合に比較して、装置が簡略化され安価となるのである。

以上、本考案の一実施例を図面に基づいて詳細に説明し
たが、本考案は他の態様で実施することもできる。

例えば、前記実施例ではオシロメトリック方式により血
圧測定を行う血圧測定装置の圧力センサ１８を利用して
大気圧を求めるようになっているが、他の方式の血圧測
定装置に用いられる圧力センサを利用することも可能で
ある。

また、前記実施例では静圧Ｐ_Ｓ，大気圧Ｐ_Ａ，補正係数
Ｋが、前記第３図，第４図，第６図に示されている関係
に従って求められるようになっているが、これ等の関係
はあくまでも一例であり、センサの出力特性等を考慮し
て適宜設定されるものである。なお、それ等を演算式な
どによって求めるようにすることも可能である。

また、前記実施例の血圧計２０は、第３図に示されてい
る関係に従って静圧Ｐ_Ｓを求めるようになっているが、
大気圧決定手段２２から出力される大気圧信号ＳＡを採
り入れて静圧Ｐ_Ｓを求めるようにすることもできる。

また、上記血圧計２０を、大気圧決定手段２２および気
圧補償手段５０と共に共通のマイクロコンピュータにて
構成することもできる。

また、前記実施例では大気圧決定手段２２および気圧補
償手段５０がマイクロコンピュータにて構成されている
が、同様の機能を備えたハードロジック回路にて構成す
ることもできる。

また、前記実施例の大気圧決定手段２２は排気装置１６
が急速排気状態とされて圧力センサ１８から圧力信号Ｓ
Ｐが供給されることにより、大気圧Ｐ_Ａを逐次求めるよ
うになっているが、一連の炭酸ガス測定中はその炭酸ガ
ス測定に先立って決定された同じ値の大気圧Ｐ_Ａに基づ
いて炭酸ガス信号ＳＣを補正するようにしても差支えな
い。

また、前記実施例の炭酸ガスセンサ３２は炭酸ガス特有
の赤外線吸収作用を利用して炭酸ガス量を測定するもの
であるが、他の方式の炭酸ガスセンサを利用することも
可能である。

また、上記炭酸ガスセンサ３２は反転回路４８を備えて
おり、炭酸ガス量に対応する炭酸ガス信号ＳＣを出力す
るようになっているが、増幅器４６から出力された炭酸
ガス量に反比例して変化する信号をそのまま出力させる
ようにしても差支えない。

また、前記実施例の気圧補償手段５０は補正係数Ｋを求
めて炭酸ガス信号ＳＣを補正するようになっているが、
補正係数Ｋを求めることなく大気圧Ｐ_Ａの大きさに応じ
て炭酸ガス信号ＳＣを補正することも可能である。

また、前記実施例の表示器５２は炭酸ガス濃度の時間変
化を表示するようになっているが、呼気終末時の最大ピ
ーク値のみを表示するようにしたり、或いはそれらの値
をチャート紙等に記録したりするようにしても差支えな
い。なお、炭酸ガス濃度を表示したり記録したりするこ
とは必ずしも必要でなく、補正された炭酸ガス信号ＳＣ
を例えば麻酔や人工呼吸器等の自動制御にそのまま利用
することもできる。

その他一々例示はしないが、本考案は当業者の知識に基
づいて種々の変更，改良を加えた態様で実施することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例である炭酸ガス測定装置およ
び血圧測定装置の構成を示すブロック図である。第２図
は第１図における血圧計の構成を示すブロック図であ
る。第３図は第２図における血圧決定手段に予め設定さ
れた減算値と静圧との関係を示す図である。第４図は第
１図における大気圧決定手段に予め設定された圧力信号
の値と大気圧との関係を示す図である。第５図は第１図
における炭酸ガスセンサの構成を示す図である。第６図
は第１図における気圧補償手段に予め設定された大気圧
と補正係数との関係を示す図である。第７図は第１図に
おける炭酸ガス測定装置の表示器に表示される炭酸ガス
濃度変化の一例を示す図である。 １８：圧力センサ ２２：大気圧決定手段 ３２：炭酸ガスセンサ ５０：気圧補償手段（補正手段） ＳＰ：圧力信号（出力信号）

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】生体の呼気中に含まれる炭酸ガス量を測定
   する炭酸ガスセンサを有するとともに、該炭酸ガスセン
   サによって測定された測定値を大気圧に基づいて自動補
   正する形式の炭酸ガス測定装置であって、 血圧測定に用いられる圧力センサから出力される出力信
   号に基づいて、予め定められた該出力信号と大気圧との
   関係から実際の大気圧を決定する大気圧決定手段と、 該大気圧決定手段によって決定された実際の大気圧に基
   づいて前記測定値を補正する補正手段と を有することを特徴とする呼気中の炭酸ガス測定装置。