JP4023919B2 - Lung function testing device - Google Patents

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前記関係式（１）において、各記号は次のことを意味する；
Ｄ_M＝膜拡散能力（membrane diffusing capacity）。
Ｖ_C＝肺毛細管血量（pulmonary capillary blood volume）。
θ ＝血漿から赤血球へのＣＯ（またはＯ₂）の移行速度。
【０００９】
前記したように、肺拡散能力（ＤＬ）は、肺胞毛細管膜の拡散機能のみならず、ガス交換にあずかる肺毛細管血量（Ｖ_C）、つまり有効な肺毛細管床の機能をも反映しているものである。
別言すれば、肺拡散能力（ＤＬ）は、ガス拡散機能を有する肺胞群と肺毛細管床との間での全体的なガス移行量を表現する指標となるものである。
【００１０】
前記肺拡散能力（ＤＬ）の検査には、前記したように、一般にはヘモグロビン（Ｈb）に対する親和性がＯ₂に比較して約２１０倍も大きいこと、また毛細管内のＣＯガスの平均分圧（Ｐｃ・ｃｏ）を無視することができること、などの理由によりテストガス（参照ガス）としてＣＯ（一酸化炭素）ガスが使用されている。
検査法には、一回呼吸法（single breath method）と恒常法（steady state method）がある。なお、前者はＤＬｃｏ（Ｓ／Ｂ）検査法、後者はＤＬｃｏ（Ｓ／Ｓ）検査法ともいわれている。
【００１１】
前記一回呼吸法、即ちＤＬｃｏ（Ｓ／Ｂ）検査法は、例えば以下のようにして実施されるものである。
(i).テストガスとして濃度が０．３％のＣＯガス、指標ガス（参照ガス）として１０％Ｈｅ、及び２０％Ｏ₂、残余（バランス）Ｎ₂を含む混合ガスを最大呼気位（最大肺活量ＶＣの最大呼気位、ＶＣ＝Vital capacity）から最大吸
気位まで吸わせる。
(ii).約１０秒間呼吸停止させたあと、決められた量を捨て、その後の呼気ガス
をサンプルバック（呼気バック）に採取し、分析する。
(iii).ＤＬｃｏ（Ｓ／Ｂ）検査値は、息をこられた前後の肺胞気中のＣＯ濃度を
検査することにより、以下の関係式（２）により求めることができる。

【００１２】
前記ＤＬｃｏ（Ｓ／Ｂ）検査法において、指標ガス（参照ガス）として１０％Ｈｅを利用するのは、１０秒間呼吸停止させた間のＨｅに対するＣＯ濃度の減少を１０秒後の呼吸ガスの分析により検査し、ＣＯの移動量を求めて拡散能力を算出するためである。
前記ＤＬｃｏ（Ｓ／Ｂ）検査法において、呼気ガスの分析には、一般に赤外線ＣＯアナライザー（ＣＯ分析計）、Ｈｅメータ（Ｈｅ分析計）などが使用されている。
【００１３】
前記ＤＬｃｏ（Ｓ／Ｂ）検査法の検査装置の原理図を図５に示す。
検査装置は図５に示されるように、スパイロメータ（spirometer）、バルーンボックス（balloon box）、５方活栓（5 way valve）、吸気側と呼気側のそれぞれの一方弁（J valve）、呼気採取用サンプリングバック（Sampling bag）、マウスピース（mouth piece）、検査回路の連結用ゴム管などで構成される。
図中、吸入気のＣＯ濃度とＨｅ濃度は、それぞれ（ＦＩｃｏ）、（ＦＩ_He）で示されている。また、呼出肺胞気のＣＯ濃度とＨｅ濃度は、それぞれ（ＦＡｃｏ）、（ＦＡ_He）で示されている。なお、呼吸停止時間（ｔ）は、吸気開始から呼気開始までの時間として、スパイログラムから正確に検査される。
【００１４】
(2).肺の残気量の検査：
肺の残気量（residual volume,RV）の検査は、肺の換気機能を評価する上で重要な検査項目である。
前記残気量（ＲＶ）とは、最大呼出してもなお、肺の中に残っている気量であり、これを規定する因子は、肺や胸膜の弾性吸収力、気道閉塞などであり、これら障害に基づく肺機能の診断・治療にとって重要な検査項目である。
【００１５】
前記残気量（ＲＶ）は、以下の定義式により決められる物理量である。
（ＲＶ）＝（ＦＲＣ）−［スパイロメータで検査した呼気予備量（expiratory reverse volume,ERV）］
前記定義式において、（ＦＲＣ）は機能的残気量（functional residual capacity）といわれるものであり、安静呼気位において気道、肺内に残存する空気量を意味するものである。
【００１６】
前記機能的残気量（ＦＲＣ）は、一般的には、以下に説明する「Ｈｅガス希釈・恒量式閉鎖回路法」により検査されるものである。
即ち、前記機能的残気量（ＦＲＣ）検査法には、以下のようにして実施されるものである。
(i).肺により吸収されない不活性ガスであるＨｅを既知の容量の容器（例えば、スパイロメータ）の中に吸引し、Ｈｅメータ（Ｈｅ分析計）でＨｅ濃度を検査する。
(ii).前記容器と被検者を閉鎖回路とし、安静呼気位に数分間（例えば、５分間）呼吸を継続させる。
(iii).回路中のＨｅ濃度が平衡になった時点で、Ｈｅ濃度を検査する。そして、Ｈｅの平衡前後の濃度からまず被検者の機能的残気量（ＦＲＣ）を算出し、次いで関係式（ＦＲＣ）−予備呼気量（ＥＲＶ）から残気量（ＲＶ）を求める。
なお、前記検査プロセスにおいて、呼吸中、排出されるＣＯ₂は吸収剤（ソーダライム）などで除去し、かつ消費されるＯ₂は追加供給し、ガス量の増減がないように維持されることはいうまでもないことである。
【００１７】
前記被検者の機能的残気量（ＦＲＣ）は、以下の関係式（３）により求めることができる。
Ｖ_He＝Ｖ₁×Ｆ_He1＝Ｖ₂×Ｆ_He2＝（Ｖ₁＋ＦＲＣ）×Ｆ_He2 ……（３）
前記関係式（３）において、各記号は以下のことを意味する。
Ｖ_He：一定量のＨｅの体積。
Ｖ₁ ：検査開始前の検査器の体積。
Ｆ_He1 ：検査開始前のＨｅ濃度。
Ｖ₂ ：平衡時の検査回路の全体積。
Ｆ_He2 ：平衡時のＨｅ濃度。
ＦＲＣ：被検者の機能的残気量
【００１８】
(3).肺活量の検査：
肺機能検査において、肺活量（vital capacity,ＶＣ）の検査は、次に説明するフローボリュームカーブ（ＦＶＣ）とともにスクリーニング検査としてよく行なわれる最も基本的な検査項目のうちの１つである。これは、被検者に、安静状態から最大の呼気・吸気をさせることにより検査されるものである。
なお、前記肺活量（ＶＣ）検査において、空気中の酸素濃度（２１％、Ｏ₂）のもとで息苦しさを訴える被検者の場合、検査回路内にＯ₂を供給すると検査回路は高濃度酸素（例えば４０％Ｏ₂）となり、被検者は楽に検査することができる。しかしながら、このような検査法において、Ｏ₂ガスボンベとＣＯ含有ガスボンベを間違って取り付けた場合、逆に被検者に危険が及ぶことになる。
【００１９】
(4).フローボリュームカーブ（ＦＶＣ）の検査：
フローボリュームカーブ（ＦＶＣ）の検査は、肺機能検査において、前記ＶＣ検査とならんで最も基本的な検査項目の１つである。このＦＶＣは、気量（volume,リットル）をＸ軸に、流速（ｌ／ｓ）をＹ軸にとって描かれる曲線を示す。なお、ＦＶＣ検査において、吸気及び呼出の努力度のチェックが容易であり、かつ被検者特有の曲線パターンを示すため、パターン認識により、正常、閉塞性障害、拘束性障害などを容易に診断することができる。
前記ＦＶＣ検査においても、前記したＶＣ検査と同様に検査回路を高濃度酸素にするとき、ガスボンベの取り付けの間違いにより被検者に危険が及ぶことがある。
【００２０】
(5).クロージングボリュームの検査：
このクロージングボリューム（closing volume,ＣＶ）の検査は、抹梢気道の病変、肺内での不均等分布などを検査する上で重要なものである。
ＣＶ検査の原理は、次の通りである。
(i).吸気したＯ₂が肺内に均等にゆきわたり、肺内にもともと存在しているＮ₂を均等に希釈したと仮定すると、呼気のＮ₂濃度は一定になる。
(ii).しかしながら、例えば、抹梢気道が肺内で不均等に分布している場合、その不均等の程度に応じて肺内のＮ₂に濃度差が生じ、この結果、呼気のＮ₂濃度に変化があらわれる。
【００２１】
前記検査原理を利用したＣＶ検査は、例えばＯ₂ボンベから供給される１００％Ｏ₂を０．５ｌ／ｓ以下の流速でゆっくり胸いっぱいに吸わせた後、０．５ｌ／ｓ以下の流速でゆっくり呼出させ、Ｘ軸に気量（volume）、Ｙ軸にＮ₂濃度を示す呼出曲線を作成し、前記呼出曲線を解析することにより行なわれる。
前記ＣＶ検査により、例えば高度の閉塞性換気障害をもつ患者を容易に発見することができる。
【００２２】
肺機能検査においては、そのほか、最大換気量（ＭＶＶ）検査、分時換気量（ＭＶ）検査、基礎代謝（ＢＭＲ）検査、肺拡散能力恒常状態法（ＤＬｃｏ Ｓ／Ｓ）、Ｎ₂洗い出し（Ｎ₂ Ｗ／Ｏ）検査、アイソフローボリューム（Ｖ1ｓｏ）検査、呼吸抵抗（Ｒｒｓ）検査などがあるが、詳細な説明は省略する。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
前記したように、肺機能検査には各種の検査項目があり、従来の肺機能検査装置は、これら検査項目の１つあるいは複数項目を処理できるように構成されている。
また前記したことから明らかのように、従来の肺機能検査装置は、各種の検査のためにテストガス（例えばＣＯガス）あるいは指標ガス（参照ガス、refernce gas）（例えば、Ｈｅガス、Ｎ₂ガス）を使用しており、また、酸素療法を受けている被検者などに対しては酸素ガスを供給している。なお、以下、前記した各種のガスを検査用ガスと総称する。
【００２４】
前記した従来の肺機能検査装置において、前記ＣＯガスを含む検査用ガスは、取替え自在のガスボンベの形態で搬送され、肺機能検査装置に接続されて使用されている。
なお、前記ガスボンベとして、例えば４種混合ガスボンベ（０．３％ＣＯ、１０％Ｈｅ、２０％Ｏ₂、バランスＮ₂）、３種混合ガスボンベ（０．１％ＣＯ、２０％Ｏ₂、バランスＮ₂）、２種混合ガスボンベ（８０％Ｈｅ、２０％Ｏ₂）、酸素ボンベ（Ｏ₂）、ヘリウムガスボンベ（Ｈｅ）などが使用されている。
【００２５】
前記した従来の肺機能検査装置における第一の大きな問題点は、肺機能検査装置で使用される検査用ガスに起因するものである。具体的には、各種の検査用ガスが、取替え自在のガスボンベの形態で提供されるという点に起因しており、例えば各ガスボンベが肺機能検査装置に対して所定の取り付け位置に取り付け（配設）されなかったり、あるいはＣＯ濃度が指定以上（例えば、４種ガスボンベにおいて、０．３％ＣＯが間違って０．８％ＣＯの場合など）のガスボンベを取り付けることにより、検査系に正常なガスが供給されない危険性が起こる。この点は、例えば、被検者に対し低濃度のＣＯガスを長時間吸気させることの危険性を考えれば明らかなことである。
【００２６】
また、従来の肺機能検査装置においては、ガスボンベの成分と濃度、例えば４種混合ガスボンベにおけるＣＯ濃度が予め設定された値（安全基準値）の範囲内にあることを前提にして検査用ガスを使用している。しかしながら、検査用ガスのＣＯ濃度に異常がある場合、従来の肺機能検査装置は、前記異常値を検出する手段がないために、十分に安全性を確保したものということはできない。
【００２７】
即ち、前記した従来の肺機能検査装置における第一の大きな問題点は、ユーザーが各種検査用ガスのガスボンベを正しく使用していることを前提にしている。従って、被検者は、例えば次の内容の危険性がある状態で検査される可能性がある。
(1).使用するガスボンベの接続位置を間違って、検査回路または吸気バックが低濃度素または危険ガスのＣＯガスが含まれる状態で検査される可能性がある。
(2).使用するガスボンベ（３種または４種）のガス濃度が間違って指定濃度より低濃度酸素または高濃度のＣＯガスが含まれる状態で検査される可能性がある。
【００２８】
また、従来の肺機能検査装置の呼吸回路のガス組成の観点から考察すると、従来の肺機能検査機器は、呼吸回路または吸気バックが規定の酸素濃度を保ち、さらにＣＯ₂ ガスは吸収除去される機構のものであることを前提にして検査をしている。従って、被検者は、例えば次の内容の危険性がある状態で検査される可能性がある。
(1).呼吸回路または吸気バックが規定の酸素濃度を保たずに低濃度酸素の状態で検査される可能性がある。
(2).検査中の呼吸回路においてソーダライム等のＣＯ₂ 吸収剤が劣化してＣＯ₂ が増加している状態で検査される可能性がある。
【００２９】
更にまた、従来の肺機能検査装置においては、前記した検査用ガスに関する第１の問題点に加えて、その第２の大きな問題点は、被検者の適格性に関する把握の問題がある。従来の肺機能検査機器は、被検者の状態（体調など）が検査を行なっても差し支えなく検査中も状態が変化していないことを前提にして検査している。従って、被検者は、例えば次の内容の危険性がある状態で検査される可能性がある。
(1).被検者の状態（体調など）は、検者の判断または被検者本人の自己申告による以外は検査を継続しても耐えられるということを前提にしている。即ち、本来、被検者が検査を行なえる状態でない場合でも、検査が継続される可能性がある。
【００３０】
本発明は、前記した従来の肺機能検査装置の限界に鑑み、創案されたものである。
本発明の目的は、肺機能検査装置において、装置内の検査回路のガス組成を常時監視し、かつ、被検者の生体情報をも常時監視することにより、被検者の保護（安全性）を確実に行なうことができるものを提供しようとするものである。
【００３１】
本発明者らは、肺機能検査装置の安全性を向上させるべく検討した結果、前記した第一の検査用ガスに関する問題点に対処するためには、肺機能の各種の検査項目において、所定の検査項目の検査準備中において、あるいは検査準備中ならびに検査中において、検査系に存在するＣＯ濃度（あるいはＣＯ濃度とＨｅ濃度）を常時監視し、これらガスの濃度が安全基準値を超えた時点で、検査を中止させる制御系を肺機能検査装置に組込むことが有効であることを見い出した。
【００３２】
本発明者らの前記肺機能検査装置に少なくともＣＯ濃度の監視機構と連携した制御系を組込むという着想は、装置の安全性を向上させることを第一義的に重視して生まれたものであるが、この種の肺機能装置においてはＤＬｃｏ検査などのためにＣＯ分析計、Ｈｅ分析計、及びＮ₂分析計を有していることから、これらの有効利用を図るという経済的側面を第二義的に重視して生まれたものである。
【００３３】
また、本発明者らは、肺機能検査装置の安全性を向上させるべく検討した結果、前記した第２の被検者の安全性に関する問題点に対処するためには、動脈血酸素飽和度や心拍数などの被検者の状態（以下、生体情報ともいう。）を常時監視し、これらの監視結果に基づいて検査を中止させる制御系を肺機能検査装置に組込むことが有効であることを見い出した。
【００３４】
本発明は、前記知見をベースして完成されたものである。
本発明により、各種の肺機能を高い安全性のもとで検査、検査することができる肺機能検査が提供される。
【００３５】
【課題を解決するための手段】
本発明を概説すれば、本発明は、肺機能を検査する肺機能検査装置において、前記肺機能検査装置が、
(i).検査用ガスを使用して肺機能を検査する部位を含む肺機能検査部、
(ii).肺機能の検査のために使用される検査用ガスを供給するガス供給部、
(iii).肺機能の検査項目が変わる毎に、少なくとも検査準備段階において、検査系に供給される検査用ガス及び検査回路の成分濃度を分析するガス濃度分析部、
(iv).生体情報に基づいて被検者適格を判断する生体情報分析部、及び、
(v).前記ガス濃度分析部と前記生体情報分析部のうち少なくとも一方の分析結果に基づき、
(v)-1.前記ガス供給部のガス供給の開始と検査開始を指示する機能、及び、
(v)-2.前記ガス供給部のガス供給の停止と検査中止を指示する機能、
を有する制御部（コントロール部）、
とから成ることを特徴とする肺機能検査装置に関するものである。
【００３６】
本発明は、前記したように、肺機能検査装置において、装置内の検査回路のガス組成を常時監視し、かつ、被検者の生体情報をも常時監視することにより、被検者の保護（安全性）を確実に行なうことができる高性能の肺機能検査装置を提供しようとするものである。
【００３７】
肺機能検査は、被検者が通常行なっている大気との呼吸を一時的に肺機能検査装置に接続している検査回路（呼吸回路）内のガスを呼吸することを通して行なうものである。
このことは、時として被検者が危険な状態に陥る可能性があることを意味する。
本発明は、前記した危険状態を回避する手段として、概略、以下の２通りの監視を行なうことにより、被検者の安全を確保しながら肺機能検査を行なうものである。
【００３８】
(1).ガス組成の監視
ガス濃度分析部は、被検者が呼吸する装置の検査回路内の酸素（Ｏ₂ ）、二酸化炭素（ＣＯ₂ ）及び一酸化炭素（ＣＯ）等のガス濃度を検査準備中及び検査中に常時監視する。更に、ガス濃度分析部は、検査回路の各ガス濃度の安全基準範囲外のガス濃度を検出した時点で、制御部にガス濃度異常信号を送信する。制御部は、ガス濃度異常信号を受信した時点でバルブ類を制御し、強制的に被検者を検査回路から大気に切り換える一連の動作を行なう。なお、装置は、ガス濃度異常信号に基づいて表示部にその内容及び対応策（消耗品の劣化等）等を表示させるように構成されてもよい。また、各ガス濃度の安全基準値は、条件により設定変更できるように構成してもよいことはいうまでもないことである。
【００３９】
(2).生体情報の監視
生体情報分析部は、被検者の状態（生体情報）をパルスオキシメータ等を用いて動脈血酸素飽和度（以下ＳPＯ₂ ）及び心拍数（以下ＨＲ）等を常時監視する。前記生体情報分析部は、安全基準範囲外の生体情報を検出した時点で、制御部に生体情報異常信号を送信する。制御部は、生体情報異常信号を受信した時点でバルブ類を制御し、強制的に被検者を検査回路から大気に切り換える一連の動作を行なう。前記生体情報は、表示部に表示させることができることはいうまでもないことである。また、生体情報の安全基準値は、条件により設定変更できるように構成してもよいことはいうまでもないことである。
【００４０】
以下、本発明の肺機能検査装置の技術的構成及び実施態様について、図面を参照して詳しく説明する。
なお、本発明の肺機能検査装置は、図示のものに限定されないことはいうまでもないことである。
【００４１】
図１は、本発明の肺機能検査装置（Ａ）の構成を示すブロック図である。
図示されるように、本発明の肺機能検査装置（Ａ）は、肺拡散能力（ＤＬｃｏ）や肺の残気量（ＲＶ）あるいは機能的残気量（ＦＲＣ）など各種の検査を行なう肺機能検査部（１）、ＣＯガスなどの検査用ガスを装置（Ａ）に供給するガス供給部（２）、ガス濃度分析部（３）、生体情報分析部（４）、前記ガス濃度分析部（３）と生体情報分析部（４）の分析結果に基づいて前記ガス供給部（２）と肺機能検査部（１）の開閉バルブをコントロールする制御部（５）、及び、前記制御部（５）の指令内容や前記ガス濃度分析部（３）と生体情報分析部（４）からのデータを装置（Ａ）のオペレータ等に知らせるためのＣＲＴなどで構成される表示出力部（６）、を主要な構成要素として構成されるものである。
【００４２】
本発明の肺機能検査装置（Ａ）の前記肺機能検査部（１）は、
(i).肺の拡散能力の検査（ＤＬｃｏ（Ｓ／Ｂ）、ＤＬｃｏ（Ｓ／Ｓ））、
(ii).肺の残気量、機能的残気量の検査（ＲＶ、ＦＲＣ）、
(iii).肺気量の検査（ＶＣ、ＦＶＣ）、
など所望の肺機能が検査できるように構成されるものである。
【００４３】
図１に示されるように、肺機能検査部（１）は、肺の拡散能力の検査系（１１）、肺の残気量、機能的残気量の検査系（１２）、及び肺気量の検査系（１３）の三つの検査系を有するもので構成されている。なお、本発明は前記したように、これらの検査系のものに限定されるものでなく、所望の検査系により構成されてもよいものである。
【００４４】
前記図１に示される各種の検査系において、参照符号の（１１）、（１２）、及び（１３）は、被検者用のマウスピースが含まれているものと解釈されるべきである。
また、前記図１に示される肺機能検査部（１）において、（１１ａ）はバルーンボックス（balloon box）、（１１ｂ）は吸気バック、（１１ｃ）は呼気バック、及び（１４）はローリングシール型のボックススパイロを示している。
【００４５】
図１に示されるガス供給部（２）は、検査用ガスを供給するための取替え自在の各種のガスボンベ（２１〜２５）から成るもので構成されている。
（２１）は、４種混合ガスボンベであり、そのガス組成は、ＣＯ（０．３％）、Ｈｅ（１０％）、Ｏ₂（２０％）、Ｎ₂（バランス）である。
（２２）は、３種混合ガスボンベであり、そのガス組成は、ＣＯ（０．１％）、Ｏ₂（２０％）、Ｎ₂（バランス）である。
（２３）は、２種混合ガスボンベであり、そのガス組成は、Ｈｅ（８０％）、Ｏ₂（２０％）である。
（２４）は、Ｏ₂ガスボンベである。
（２５）は、Ｈｅガスボンベである。
【００４６】
図１に示されるガス濃度分析部（３）は、ＣＯ分析計（３１）、Ｈｅ分析計（３２）、Ｎ₂分析計（３３）、Ｏ₂分析計（３４）、ＣＯ₂分析計（３５）などで構成されるものである。なお、いうまでもないことであるが、これら分析計で測定されるデータは、制御部（５）や表示出力部（６）での利用のために電気信号に変換される。
前記した各分析計は、既知のものを使用することができる。例えば、ＣＯ分析計（３１）として赤外線吸収方式、Ｈｅ分析計（３２）として熱伝導方式、Ｎ₂分析計（３３）としてガス放電式、Ｏ₂分析計（３４）としてジルコニア方式、ＣＯ₂分析計（３５）として赤外線吸収方式などを使用することができる。
【００４７】
図１に示される生体情報分析部（４）は、被検者（４Ａ）から被検者としての適格を判断する情報を入手するものである。
この種の被検者（４Ａ）の適格性を判断するために、前記生体情報分析部（４）は、動脈血酸素飽和度の測定計（４１）や心拍数の測定計（４２）などで構成され、被検者（４Ａ）の生体情報を常時監視する。
【００４８】
前記した生体情報を入手するための動脈血酸素飽和度の測定法について、以下、概略説明する。
前記動脈血酸素飽和度の測定法として、採血を必要としないパルスオキシメータを利用する方式がある。この方式の原理は、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸光度特性を利用するものである。即ち、ヘモグロビンは、酸素に触れると還元ヘモグロビンから酸化ヘモグロビンに変化し、鮮紅色になるという特性があり、この方式は前記したヘモグロビンの特性を利用するものである。
【００４９】
より具体的には、酸化ヘモグロビンの波長６６０ｎｍの赤色光の吸光度は低く、赤色光が酸化ヘモグロビンの多い血液中を容易に通り抜ける。一方、波長９４０ｎｍの赤外光は酸化ヘモグロビンに大量に吸収される。即ち、還元ヘモグロビンの吸光度は、６６０ｎｍで高く、９４０ｎｍで大幅に減少する。このため、血液の酸素飽和状態は、６６０ｎｍの赤色光と９４０ｎｍの赤外光の吸光度の比率を測定することにより、スペクトル分析の手法により求めることができる。
【００５０】
前記動脈血酸素飽和度の測定は、前記した発光部と受光部の間に被検者の指を挿入させる構造などをもつパルスオキシメータから動脈血酸素飽和度（Ｓ_PＯ₂）を測定するものである。
そして、前記動脈血酸素飽和度（Ｓ_PＯ₂）から、ヘモグロビン酸素解離曲線（補正曲線）を利用して動脈血酸素分圧（ＰaＯ₂）を求めることができる。
【００５１】
前記のようにして求めた動脈血酸素分圧（ＰaＯ₂）は、正常値は約９５（％）以上である。
【００５２】
本発明において前記した生体情報分析部（４）で測定されるデータは、制御部（５）や表示出力部（６）での利用のために電気信号に変換されてもよいことはいうまでもないことである。
【００５３】
図１に示される制御部（５）は、前記ガス濃度分析部（３）及び生体情報分析部（４）からの分析データ（電気信号）を受信し、被検者（４Ａ）の安全性を確保する観点から、装置（Ａ）をコントロールするものである。即ち、制御部（５）は、装置（Ａ）の検査回路系、ガス分析系、ガス供給系の電磁弁などを制御するものである。
前記制御部（５）は、図示されるようにガス組成信号検出部（５１）と生体情報信号検出部（５２）で構成され、それぞれは、次の機能をもつように構成すればよい。
【００５４】
ガス組成信号検出部（５１）は、ガス濃度分析部（３）からの検査準備中及び検査中の検査回路のガス組成の分析データを安全基準値レベルと比較し、
・ 検査準備あるいは検査の中止（ストップ）を指令する検査中止信号、あるいは、
・ 検査開始を指令する検査開示信号、
などの指令信号を作り出す。
なお、いうまでもないことであるが、前記指令信号に基づいて、肺機能測定部（１）とガス供給部（２）にある検査用ガスの供給と停止を行なう電磁弁（バルブ）を電気的に開閉コントロールし、被検者（４Ａ）の安全性を確保する。本発明において、前記した制御系の構成は所望のもので構成されてよいものである。
【００５５】
前記制御部（５）のガス組成信号検出部（５１）は、検査回路中のガス組成に異常信号が発生したとき、制御系を通じて被検者（４Ａ）の呼吸口を強制的に大気に戻し、全ての電磁弁を閉じる機能を果たすものである。
なお、いうまでもないことであるが、前記ガス組成信号検出口（５１）の異常信号は、表示出力部（６）に伝送され、ＣＲＴ画面上でオペレータ等に知らされるようにしてもよい。前記異常信号の存在は、ＣＲＴ上の画面表示のほかに、警告音、音声等でオペレータ、検者などに知らすようにしてもよい。
【００５６】
生体情報信号検出部（５２）は、生体情報分析部（４）からの検査準備中及び検査中に被験者（４Ａ）から入手される生体情報を監視し、生体情報が基準値範囲外になったことを示す異常信号を検出したとき、前記ガス組成信号検出部（５１）と同様に、制御系を通じて被検者（４Ａ）の呼吸口を強制的に大気に戻し、全ての電磁弁を閉じる機能を果たすものである。
【００５７】
また、前記生体情報信号検出部（５２）の異常信号は、前記ガス組成信号検出部（５１）における異常信号の取扱いと同様に表示出力部（６）に伝送され、ＣＲＴ画面上でオペレータ等に知らされるようにしてもよい。
【００５８】
本発明の肺機能検査装置（Ａ）において、ＣＲＴなどの表示出力部（６）は、前記制御部（５）の出力信号の内容、具体的には、
(i).検査準備中であれば、検査準備の中止（ストップ）の指示、あるいは検査開始の指示、
(ii).検査中であれば、検査の中止（ストップ）の指示、
などを表示させるものである。
表示出力部（６）の制御部（５）の指令内容の表示により、オペレータ等は、安全に肺機能検査装置（Ａ）をオペレートすることができる。
本発明において、前記表示出力部（６）は、ＣＲＴ画面（モニター画面）の表示に加えて、警告音や音声等がでるようにして構成してもよいことはいうまでもないことである。
【００５９】
図２は、本発明の肺機能検査装置（Ａ）の検査回路系（Ａ１）により肺の拡散能力検査、即ち、ＤＬｃｏ（Ｓ／Ｂ）検査を行なうときの構成図である。なお、図２に示される検査回路系（Ａ１）において、ＤＬｃｏ（Ｓ／Ｂ）検査はもとより、ＤＬｃｏ（Ｓ／Ｓ）、ＣＶ、Ｎ₂Ｗ／Ｏなどの検査ができるものである。
【００６０】
以下、図２に従って、装置の構成要素及びＤＬｃｏ（Ｓ／Ｂ）検査の手順について説明する。
（１１ａ）は、バルーンボックス（balloon box）であり、被検者が吸気バッグ（１１ｂ）から吸気した吸気量や呼気バック（１１ｃ）に呼出した呼気量を漏れないようにする装置である。
（１１ｂ）は、被検者に吸気させるガスを蓄える吸気バックであり、検査項目により四種ガス（ＣＯ、Ｈｅ、Ｏ₂、Ｎ₂）、三種ガス（ＣＯ、Ｏ₂、Ｎ₂）、二種ガス（Ｈｅ、Ｏ₂）及びＯ₂ガスが吸入される。
（１１ｃ）は、被検者が呼出した呼気ガスを蓄える吸気バックである。
【００６１】
各種の電磁バルブ（Ｖ1〜Ｖ7）の構成は、以下の通りである。
Ｖ1：４種ボンベ（２１）を開閉する電磁弁であり、検査準備時に開閉する。
Ｖ2：通常は、Ｖ3側に切替っているが、検査準備の４種ガス供給時に４種ボンベ（２１）側に切替り、吸気バック（１１ｂ）に４種ガスを規定量供給するための電磁弁である。
Ｖ3：通常は、吸気バック（１１ｂ）側に切替っているが、吸気バック（１１ｂ）のガス分析（ＣＯ、Ｈｅ）時にガス濃度分析部（３）と接続されたり、あるいは呼気バック（１１ｃ）のガス分析（ＣＯ、Ｈｅなど）時にガス濃度分析部（３）と接続される電磁弁である。
Ｖ4：通常は閉じているが、検査開始と同時に開いて呼吸口（マウスピース）（１１）とバルーンボックス（１１ａ）内を接続する電磁弁である。
Ｖ5：通常は閉じているが、被検者の呼気ガスを呼気バック（１１ｃ）に規定量採取する時に開く電磁弁である。
Ｖ6：通常は閉じているが、被検者に吸気バック（１１ｂ）から吸気させるときに開く電磁弁である。
Ｖ7：通常は開いていて、検査開始前に呼吸口（１１）が大気と接続されているが、検査開始と同時に閉じる電磁弁である。
また、この電磁弁（Ｖ7）は、制御部（５）で異常と判定された時、強制的にＯＦＦとなり呼吸口（１１）が大気と接続される。
【００６２】
次に、図２を参照して、本発明の肺機能検査装置（Ａ）により肺の拡散能力検査、即ち、ＤＬｃｏ（Ｓ／Ｂ）検査を行なうための準備作業（安全性の確認作業）ついて説明する。
【００６３】
<1>.制御部（５）からの指示により、Ｖ4及びＶ7をＯＮにし、呼吸口（１１）とバルーンボックス（１１ａ）内を大気で洗出す。これにより、呼吸口（１１）とバルーンボックス（１１ａ）内のガス組成は大気（Ｏ₂が約２１％、ＣＯ₂がほぼ０％）と同じになり、ＣＯ及びＨｅ濃度はゼロになる。
<2>.制御部（５）からの指示により、Ｖ4、Ｖ5、Ｖ6及びＶ7を開閉しながら、吸気バック（１１ｂ）及び呼気バック（１１ｃ）内を陰圧し、両バック（１１ｂ、１１ｃ）内を真空状態にする。
<3>.制御部（５）からの指示により、Ｖ1、Ｖ2及びＶ７をＯＮにして、吸気バック（１１ｂ）に規定量の４種ガスを供給する。
<4>.制御部（５）からの指示により、Ｖ2及びＶ3を経由して吸気バック（１１ｂ）とガス濃度分析部（３）を接続し、ＣＯ分析計（３１）とＨｅ分析計（３２）の分析データを制御部（５）のガス組成信号検出部（５１）に濃度出力値（分析データ）を送る。
<5>.制御部（５）のガス組成信号検出部（５１）は、吸気バック（１１ｂ）内のガス濃度を監視し、正常及び異常信号を表示出力部（ＣＲＴ）（６）に送る。
【００６４】
一方、前記ガス組成信号検出部（５１）の正常及び異常信号にもとづいて、制御部（５）のバルブ開閉の制御機構（５Ａ、５Ｂ、５Ｃ）は、次の動作を行なう。
(i).正常の時は、検査開始可能の状態とする。このとき、呼吸口（１１）は、Ｖ7を経由して大気と接続している。なお、表示出力部（６）は、検査準備終了の表示をする。
(ii).異常の時は、例えば、吸気バック（１１ｂ）内のＯ₂濃度が１８％以下の時は、全ての電磁弁及びファン（図示せず）を強制的にＯＦＦとする。
なお、表示出力部（６）は、検査中止の表示をする。
【００６５】
本発明において、前記した制御部（５）は、生体情報信号検出部（５２）の正常及び異常信号に基づいて同様に制御機構（５Ａ、５Ｂ、５Ｃ）を作動させるように構成される。
この場合、ガス組成信号検出部（５１）の出力信号が正常であっても、生体情報信号検出部（５２）の出力信号が異常の場合、後者を優先させて制御部（５）の制御機構（５Ａ、５Ｂ、５Ｃ）を作動させるように構成することが好ましいことはいうまでもないことである。
【００６６】
図２において、バルブ開閉の制御機構（５Ａ、５Ｂ、５Ｃ）は、制御部（５）の出力信号のうち、ガス供給部との接続に関連するバルブ群、ガス分析部との接続に関連するバルブ群、被検者の吸気・呼気に関連するバルブ群、などの制御の役割分担を示すものである。
【００６７】
次に、図２に示される検査回路系（Ａ１）でのＤＬｃｏ（Ｓ／Ｂ）検査において、検査中の各要素の動作について説明する。
【００６８】
(1).検査開始と同時にＶ4がＯＮになり、被検者（４Ａ）は呼吸口（１１）を通してバルーンボックス（１１ａ）内と接続され安静呼吸を行なう。
(2).次に、被検者（４Ａ）の胸の中の空気を全て呼出させた後に、Ｖ6をＯＮにして吸気バック（１１ｂ）内の４種ガスを胸いっぱいまで一気に吸気させる。
(3).次に、呼吸口（１１）に通じている電磁弁が全てＯＦＦになり、約１０秒間、被検者（４Ａ）は、息こらえを行なう。
(4).次に、Ｖ4がＯＮになり、被検者（４Ａ）は呼吸口（１１）を通してバルーンボックス（１１ｂ）内に一定量（例えば７５０ｍｌ）呼出させた後に、Ｖ5をＯＮにして吸気バック（１１ｃ）にサンプル量（例えば、１０００ｍｌ）呼出させ、検査を終了する。
【００６９】
(5).検査中は、被検者（４Ａ）の生体情報を常に監視し、生体情報信号検出部（５２）は、正常及び異常信号を表示出力部（６）に送る。
(i).正常の時は、表示出力部（６）は、ＳpＯ₂ 、ＨＲ等を表示する。
(ii).異常の時は、制御系を通じて全ての電磁弁及びファンを強制的にＯＦＦにし、被検者（４Ａ）は呼吸口（１１）を通じて大気と接続され、表示出力部（６）に異常信号を送る。例えば、被検者（４Ａ）のＳpＯ₂ 値が９０％以下になった時は、異常信号を発して検査を強制的に中止する。ここで、検者は、異常の内容をすばやく察知するため、被検者（４Ａ）に適切な処置を行なうことができる。
【００７０】
図３は、本発明の肺機能検査装置（Ａ）の検査回路（Ａ２）により肺の残気量（ＲＶ）検査、機能的残気量（ＦＲＣ）検査、を行なうときの構成図である。
図３において、バルブ（Ｖ8〜Ｖ9）は、次の動作を行なうものである。即ち、Ｖ8はＯ₂ボンベ（２４）を開閉させる電磁弁であり、検査準備時及び検査中に開閉する。
また、Ｖ9は、Ｈｅボンベ（２５）を開閉させる電磁弁であり、検査準備時に開閉する。
図３において、（１２）は呼吸口、（１２１）は被検者（４Ａ）から検査回路に呼出される被検者の呼気ガス中のＣＯ₂ガス（二酸化炭素ガス）を吸収する吸収剤（ソーダライム）、（１２２）は、マイクロファン、（１２３）は、洗出しファンを示す。
【００７１】
次に、図４を参照して、本発明の肺機能検査装置（Ａ）により肺のＦＲＣ検査のための安全性を確認しながらの準備作業と検査作業について説明する。
【００７２】
(i).（検査準備）
<1>.検査回路内、即ち、ローリングシール型のボックススパイロ（１４）内とＦＲＣ検査系（１２）内を、洗出しファン（１２３）及びマイクロファン（１２２）により大気で洗出す。これにより、検査回路内のＣＯ及びＨｅ濃度
はゼロになる。
<2>.洗い出しファン（１２３）により大気、電磁弁Ｖ8を開いてＯ₂、電磁弁Ｖ
9を開いてＨｅ、をそれぞれに検査回路内に規定量供給する。
<3>.検査回路内のガスをマイクロファン（１２２）で循環させさながらガス濃度分析部（３）に送り、ＣＯ分析計（３１）、Ｈｅ分析計（３２）、Ｏ₂分析計（３４）、ＣＯ₂分析計（３５）の分析データを制御部（５）のガス組
成信号検出部（５１）に濃度出力値（分析データ）を送る。
<4>.制御部（５）のガス組成信号検出部（５１）は、検査回路内のガス濃度を
監視し、正常及び異常信号を表示出力部（ＣＲＴ）（６）に送る。
【００７３】
一方、前記ガス組成信号検出部（５１）の正常及び異常信号にもとづいて、制御部（５）のバルブ開閉の制御機構（５Ｄ）は、次の動作を行なう。
(i).正常の時は、検査開始可能状態とする。なお、表示出力部（６）は、検査
準備が終了したことを表示する。
(ii).異常の時は、例えば、検査回路内のＯ₂濃度が１８％以下の時は、全ての
電磁弁、及びファンを強制的にＯＦＦとする。
なお、表示出力部（６）は、検査中止の表示をする。
【００７４】
本発明において、前記した制御部（５）は、生体情報信号検出部（５２）の正常及び異常信号に基づいて同様に制御機構（５Ｄ）を作動させるように構成される。
この場合、ガス組成信号検出部（５１）の出力信号が正当であっても、生体情報信号検出部（５２）の出力信号が異常の場合、後者を優先させて制御部（５）の制御機構（５Ｄ）を作動させるように構成することが好ましいことはいうまでもないことである。
【００７５】
(ii).（検査作業）
前記(i).（検査準備）において、正常のときは下記の動作を継続する。
<1>.検査開始と同時に被検者（４Ａ）は、呼吸口（１２）を通して検査回路に
接続される。
<2>.検査中は、被検者（４Ａ）から呼出された呼気ガス中のＣＯ₂をソーダライム（１２１）で吸収させ、その吸収量に見合う量のＯ₂をＶ8を開いて供給
する。
<3>.検査中は、検査回路内のガスをマイクロファン（１２２）で循環させながらガス濃度分析部（３）へ送り、ＣＯ分析計、Ｈｅ分析計、Ｏ₂分析計、ＣＯ₂分析計などによりガス濃度を分析し、分析データを制御部（５）のガス
組成信号検出部（５１）へ送る。
<3>.制御部（５）のガス組成信号検出部（５１）は、常時検査回路内のガス濃
度を監視するとともに、表示出力部（６）へ正常及び異常信号を送る。
前記ガス組成信号検出部（５１）が表示出力部（６）へ送る信号としては、前記のもの以外に検査中のＨｅ濃度の変化量、ＦＲＣ換算値、呼吸波形などの信号であってもよく、これらが表示出力部（６）で表示されることにな
る。
<4>.前記ガス組成信号検出部（５１）で異常信号（異常値）が検出された場合、バルブ開閉の制御機構（５Ｄ）を介して全ての電磁弁及びファンを強制的にＯＦＦにし、被検者（４Ａ）は呼吸口（１２）を通じて大気と接続される
。
【００７６】
本発明において、前記ＦＲＣ検査は、いうまでもないことであるが、生体情報信号検出部（５２）から異常信号が送られず、かつ、ガス組成信号検出部（５１）から異常信号が送られない限り、検査は継続され、Ｈｅ濃度が平衡状態に達した時点（安定した時点）で終了する。
本発明において、制御部（５）の前記ガス組成信号検出部（５１）及び生体情報検出部（５２）において、前者が正常信号を検出していても、後者に異常かある場合に、検査が強制的に中止されるように構成されることが好ましいことはいうまでもないことである。
【００７７】
図４は、前記した図２に示される拡散能力検査（ＤＬｃｏ（Ｓ／Ｂ）検査）及び図４に示されるＦＲＣ検査における準備作業及び検査作業のフロー図を示すものである。
【００７８】
【発明の効果】
本発明により、ＣＯ（一酸化炭素）ガスをテストガスとして使用しながら肺の拡散能力を検査する検査機能を少なくとも有する肺機能検査装置において、前記ＣＯガスに起因する危険性を防止した安全性が高くかつ経済性に優れた肺機能検査装置が提供される。
【００７９】
また、本発明により、前記ＣＯガスに起因する危険性のみならず、テストガスとしてＣＯガスやＨｅガスを使用する肺機能検査装置において、これらテストガスの誤った使い方による危険性、酸欠、不快性などの欠点を完全に排除することができる安全性が高くかつ経済性に優れた肺機能検査装置が提供される。
【００８０】
更にまた、本発明により、被検者が検査の適格者であるか否かを生体情報に基づいて判断する生体情報分析部をビルトインして被検者側の安全性を高度に追及した肺機能検査装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の肺機能検査装置（Ａ）の構成を示すブロック図である。
【図２】 本発明の肺機能検査装置（Ａ）の肺の拡散能力検査時の構成を示す図である。
【図３】 本発明の肺機能検査装置（Ａ）の機能的残気量（ＦＲＣ）検査時の構成を示す図である。
【図４】 本発明の肺機能検査装置（Ａ）における準備作業及び検査作業のフロー図である。
【図５】 肺の拡散能力検査法に使用される検査装置の原理図である。
【符号の説明】
Ａ ……………… 肺機能検査装置
Ａ１ …………… 検査回路系Ａ１
Ａ２ …………… 検査回路系Ａ２
１ ……………… 肺機能検査部
１１ …………… 肺の拡散能力の検査系
１１ａ ………… バルーンボックス
１１ｂ ………… 吸気バック
１１ｃ ………… 呼気バック
１２ …………… 肺の機能的残気量の検査系
１２１ ………… ＣＯ₂吸収剤（ソーダライム）
１２２ ………… マイクロファン
１２３ ………… 洗出しファン
１３ …………… 肺気量の検査系
１４ …………… ローリングシール型ボックススパイロ
２ ……………… ガス供給部
２１ …………… ４種混合ガスボンベ
２２ …………… ３種混合ガスボンベ
２３ …………… ２種混合ガスボンベ
２４ …………… Ｏ₂ガスボンベ
２５ …………… Ｈｅガスボンベ
３ ……………… ガス濃度分析部
３１ …………… ＣＯ分析計
３２ …………… Ｈｅ分析計
３３ …………… Ｎ₂分析計
３４ …………… Ｏ₂分析計
３５ …………… ＣＯ₂分析計
４ ……………… 生体情報分析部
４１ …………… パルスオキシメータ
４２ …………… 心拍数（ＨＲ）測定計
４Ａ …………… 被検者
５ ……………… 制御部
５１ …………… ガス組成信号検出部
５２ …………… 生体情報信号検出部
５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ …………… 制御機構
６ ……………… 表示出力部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus (hereinafter referred to as a pulmonary function test apparatus) for testing an essential pulmonary function in diagnosis and treatment of respiratory diseases.
[0002]
Specifically, the present invention relates to a pulmonary function test apparatus having at least a test function for testing the diffusion capacity of the lung using a low concentration CO (carbon monoxide) gas from a gas supply source such as a gas cylinder as a test gas. The present invention relates to a highly safe pulmonary function test apparatus configured to prevent danger caused by CO gas.
[0003]
More specifically, the present invention relates to a pulmonary function test apparatus having at least a function of testing the diffusion capacity of the lung using the above-described CO gas.
(1) Inhalation of high-concentration CO gas at the time of examination of other residual air amount as well as examination of lung diffusion capacity, or long-term low-concentration CO gas or low-concentration oxygen, high-concentration CO ₂ Thoroughly prevent the risk of subjects based on (carbon dioxide) gas
Stop and
(2) At the same time, the risk of the subject is fully prevented by incorporating means for rationally judging the subject's eligibility from biological information such as arterial oxygen saturation and heart rate.
,
The present invention relates to a highly safe pulmonary function test apparatus configured as described above.
[0004]
[Prior art]
Today, lung function testing devices are indispensable for diagnosis and treatment of respiratory diseases.
For example, the clinical significance of a pulmonary function testing device can be summarized as follows (Daihito Okayasu, “Introduction to pulmonary function testing”, published on October 1, 1978, Medical School, Inc.).
(1). Discovery of airway, lung and pleural dysfunction.
(2). An index of the therapeutic effect of respiratory dysfunction.
(3). Application of surgery and determination of postoperative effects.
(4). Judgment based on laws and regulations regarding labor performance (pneumoconiosis, disability). For example, pneumoconiosis is obliged to perform a pulmonary function test.
[0005]
As is well known, there are various pulmonary function test items. Hereinafter, in order to help understanding of the present invention, the principle, inspection method and the like of typical inspection items will be described.
[0006]
(1). Examination of lung diffusion capacity:
This is to examine the efficiency of gas exchange based on the physical diffusion phenomenon between alveolar gas and pulmonary capillary blood (blood), and diffusing capacity (hereinafter abbreviated as DL). .) Also called inspection.
[0007]
The lung diffusion capacity (DL) is generally examined using CO gas as an index. (DLco). This is because the affinity of CO for hemoglobin (Hb) is O. ₂ This is because it can be inspected with high accuracy even at a low concentration (for example, 0.1 to 0.3%).
[0008]
The lung diffusion capacity (DL) is theoretically
(i) Diffusion ability of alveolar capillary membrane side (D _M )When,
(ii) Diffusion ability of pulmonary capillary blood side (D _B ) (= Θ · V _C ) And bonito
The following relational expression (1) is established between these diffusion capacities.

In the relational expression (1), each symbol means the following:
D _M = Membrane diffusing capacity.
V _C = Pulmonary capillary blood volume.
θ = CO from plasma to erythrocytes (or O ₂ ) Transition speed.
[0009]
As described above, the lung diffusion capacity (DL) is not only the diffusion function of the alveolar capillary membrane, but also the lung capillary blood volume (V _C ), That is, it also reflects the function of an effective lung capillary bed.
In other words, the lung diffusing capacity (DL) is an index that expresses the total gas transfer amount between the alveoli group having the gas diffusing function and the pulmonary capillary bed.
[0010]
As described above, the examination of the lung diffusing capacity (DL) generally has an affinity for hemoglobin (Hb) of O. ₂ CO (carbon monoxide) as the test gas (reference gas) because it is about 210 times larger than the CO2 and the average partial pressure (Pc · co) of the CO gas in the capillary can be ignored. Gas is being used.
There are two examination methods: a single breath method and a steady state method. The former is also called a DLco (S / B) inspection method, and the latter is also called a DLco (S / S) inspection method.
[0011]
The tidal breathing method, that is, the DLco (S / B) inspection method is performed as follows, for example.
(i). CO gas having a concentration of 0.3% as a test gas, 10% He and 20% O as an indicator gas (reference gas) ₂ , Balance (balance) N ₂ From the maximum expiratory position (maximum expiratory position of maximum vital capacity VC, VC = Vital capacity)
Inhale to the air.
(ii). After stopping breathing for about 10 seconds, discard the determined amount, and then exhaled gas
Is collected in a sample bag (exhalation bag) and analyzed.
(iii) DLco (S / B) test value is the CO concentration in the alveolar air before and after breathing.
By inspecting, the following relational expression (2) can be obtained.

[0012]
In the DLco (S / B) inspection method, 10% He is used as an indicator gas (reference gas) because the decrease in CO concentration with respect to He during 10 seconds of breathing stop is analyzed after 10 seconds. This is because the diffusion capacity is calculated by determining the amount of movement of CO.
In the DLco (S / B) inspection method, in general, an infrared CO analyzer (CO analyzer), a He meter (He analyzer), and the like are used for analysis of exhaled gas.
[0013]
FIG. 5 shows a principle diagram of an inspection apparatus for the DLco (S / B) inspection method.
As shown in Fig. 5, the test device is a spirometer, a balloon box, a 5-way stopcock, a one-way valve (J valve) on each side of inspiration and expiration, and sampling of expiration It is composed of a sampling bag, a mouth piece, and a rubber tube for connecting an inspection circuit.
In the figure, the CO concentration and He concentration of the intake air are (FIco) and (FI), respectively. _He ). In addition, the CO concentration and He concentration in the exhalation alveolar air were (FAco) and (FA _He ). The respiratory stop time (t) is accurately inspected from the spirogram as the time from the start of inspiration to the start of expiration.
[0014]
(2). Examination of lung residual capacity:
Examination of residual volume (RV) of the lung is an important examination item in evaluating the ventilation function of the lung.
The residual air volume (RV) is the volume of air remaining in the lung even after the maximum call, and the factors that define this are the elastic absorption capacity of the lungs and pleura, airway obstruction, etc. It is an important test item for diagnosis and treatment of lung function based on disability.
[0015]
The residual air amount (RV) is a physical quantity determined by the following definition formula.
(RV) = (FRC) − [expiratory reverse volume (ERV) examined with a spirometer]
In the above definition formula, (FRC) is called functional residual capacity and means the amount of air remaining in the airways and lungs at a resting expiratory position.
[0016]
The functional residual air amount (FRC) is generally inspected by a “He gas dilution / constant closed circuit method” described below.
That is, the functional residual capacity (FRC) inspection method is performed as follows.
(i). He, an inert gas that is not absorbed by the lungs, is sucked into a container of a known volume (for example, a spirometer), and the He concentration is checked with a He meter (He analyzer).
(ii). The container and the subject are placed in a closed circuit, and breathing is continued for several minutes (for example, 5 minutes) in a resting expiratory position.
(iii) When the He concentration in the circuit reaches equilibrium, the He concentration is inspected. Then, the functional residual air volume (FRC) of the subject is first calculated from the concentration of He before and after equilibrium, and then the residual air volume (RV) is obtained from the relational expression (FRC) -preliminary expiration volume (ERV).
In the above inspection process, CO emitted during breathing ₂ Is removed with an absorbent (soda lime) and consumed. ₂ Needless to say, the additional supply is maintained so that the amount of gas does not increase or decrease.
[0017]
The functional residual capacity (FRC) of the subject can be obtained by the following relational expression (3).
V _He = V ₁ × F _He1 = V ₂ × F _He2 = (V ₁ + FRC) x F _He2 ...... (3)
In the relational expression (3), each symbol means the following.
V _He : Volume of a certain amount of He.
V ₁ : The volume of the inspection device before the start of inspection.
F _He1 : He concentration before the start of inspection.
V ₂ : The total volume of the inspection circuit at equilibrium.
F _He2 : He concentration at equilibrium.
FRC: functional residual capacity of the subject
[0018]
(3). Examination of vital capacity:
In the pulmonary function test, a vital capacity (VC) test is one of the most basic test items often performed as a screening test together with a flow volume curve (FVC) described below. This is inspected by causing the subject to take maximum exhalation / inspiration from a resting state.
In the vital capacity (VC) test, the oxygen concentration in the air (21%, O ₂ In the case of a subject complaining of suffocation under the ₂ Supply the test circuit with high concentration oxygen (eg 40% O). ₂ ) And the subject can be easily inspected. However, in such inspection methods, O ₂ If the gas cylinder and the CO-containing gas cylinder are installed incorrectly, the subject will be in danger.
[0019]
(4). Flow volume curve (FVC) inspection:
The examination of the flow volume curve (FVC) is one of the most basic examination items in the lung function examination along with the VC examination. This FVC shows a curve drawn with the volume (liter) as the X axis and the flow rate (l / s) as the Y axis. In addition, in the FVC test, it is easy to check the effort of inspiration and calling, and shows a curve pattern peculiar to the subject. Therefore, normal, obstructive disorder, restrictive disorder, etc. are easily diagnosed by pattern recognition. be able to.
Also in the FVC inspection, when the inspection circuit is made to have high concentration oxygen in the same manner as the VC inspection described above, there may be a danger to the subject due to an incorrect gas cylinder attachment.
[0020]
(5). Closing volume inspection:
This closing volume (CV) examination is important in examining the lesions of the talum airway, uneven distribution in the lungs, and the like.
The principle of CV inspection is as follows.
(i) Inhaled O ₂ N is evenly distributed in the lungs and originally exists in the lungs ₂ Assuming that is diluted evenly, N ₂ The concentration becomes constant.
(ii) However, for example, when the shoot airway is unevenly distributed in the lung, the N in the lung depends on the degree of the unevenness. ₂ Resulting in a difference in concentration, resulting in N ₂ Changes in concentration appear.
[0021]
CV inspection using the inspection principle is, for example, O ₂ 100% O supplied from a cylinder ₂ Is slowly ingested at a flow rate of 0.5 l / s or less, then slowly called at a flow rate of 0.5 l / s or less, and the X-axis is volume and the Y-axis is N ₂ This is done by creating a calling curve indicating the concentration and analyzing the calling curve.
With the CV test, for example, patients with severe obstructive ventilation disorders can be easily found.
[0022]
In the lung function test, maximum ventilation (MVV) test, minute ventilation (MV) test, basal metabolism (BMR) test, lung diffusion capacity homeostatic method (DLco S / S), N ₂ Wash out (N ₂ There are W / O) inspection, isoflow volume (V1so) inspection, respiratory resistance (Rrs) inspection, etc., but detailed description is omitted.
[0023]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the pulmonary function test includes various test items, and the conventional pulmonary function test apparatus is configured to process one or a plurality of these test items.
Further, as is clear from the foregoing, the conventional lung function testing apparatus is used for various tests by using a test gas (for example, CO gas) or an indicator gas (reference gas) (for example, He gas, N). ₂ Gas), and oxygen gas is supplied to subjects undergoing oxygen therapy. Hereinafter, the various gases described above are collectively referred to as inspection gases.
[0024]
In the conventional pulmonary function test apparatus described above, the test gas containing the CO gas is transported in the form of a replaceable gas cylinder and used by being connected to the pulmonary function test apparatus.
As the gas cylinder, for example, four kinds of mixed gas cylinders (0.3% CO, 10% He, 20% O ₂ , Balance N ₂ ) Three kinds of mixed gas cylinders (0.1% CO, 20% O) ₂ , Balance N ₂ ) Two types of gas cylinders (80% He, 20% O) ₂ ), Oxygen cylinder (O ₂ ), Helium gas cylinders (He), and the like are used.
[0025]
The first major problem in the conventional pulmonary function test apparatus described above is due to the test gas used in the pulmonary function test apparatus. Specifically, various test gases are provided in the form of replaceable gas cylinders. For example, each gas cylinder is attached (disposed) to a predetermined attachment position with respect to the pulmonary function inspection apparatus. ), Or if the CO concentration is higher than specified (for example, in the case of 4 gas cylinders, 0.3% CO is wrongly 0.8% CO, etc.), a normal gas is supplied to the inspection system. There is a danger of not being supplied. This point is clear when considering the danger of inhaling a subject with low concentration CO gas for a long time, for example.
[0026]
Further, in the conventional lung function test apparatus, the test gas is supplied on the assumption that the components and concentration of the gas cylinder, for example, the CO concentration in the four-type mixed gas cylinder is within a preset value (safety standard value). I use it. However, when there is an abnormality in the CO concentration of the test gas, the conventional pulmonary function test apparatus cannot be said to have sufficiently secured safety because there is no means for detecting the abnormal value.
[0027]
That is, the first major problem in the conventional pulmonary function testing apparatus is based on the premise that the user correctly uses gas cylinders for various types of test gas. Accordingly, the subject may be inspected in a state where there is a risk of the following contents, for example.
(1). There is a possibility that the connection position of the gas cylinder to be used is wrong and the inspection circuit or the intake back is inspected in a state where low-concentration element or dangerous CO gas is contained.
(2). There is a possibility that the gas concentration of the gas cylinder (3 types or 4 types) to be used is erroneously inspected in a state in which a low concentration oxygen or a high concentration CO gas is included than the specified concentration.
[0028]
Further, considering from the viewpoint of the gas composition of the breathing circuit of the conventional lung function test apparatus, the conventional lung function test apparatus maintains the specified oxygen concentration in the breathing circuit or the inspiratory bag, and CO 2 ₂ Inspection is performed on the assumption that the gas is of a mechanism that is absorbed and removed. Accordingly, the subject may be inspected in a state where there is a risk of the following contents, for example.
(1). The breathing circuit or inspiratory bag may be tested in a low oxygen state without maintaining a specified oxygen concentration.
(2). CO such as soda lime in the breathing circuit under examination ₂ The absorbent deteriorates and CO ₂ May be inspected with increasing.
[0029]
Furthermore, in the conventional pulmonary function test apparatus, in addition to the first problem related to the above-described test gas, the second major problem is the problem of grasping the eligibility of the subject. Conventional pulmonary function testing equipment is inspected on the premise that the state (physical condition etc.) of the subject does not change even during the test. Accordingly, the subject may be inspected in a state where there is a risk of the following contents, for example.
(1). The condition of the subject (physical condition, etc.) is based on the premise that the test can be continued even if the test is continued except by the examiner's judgment or the subject's self-report. That is, there is a possibility that the examination is continued even when the subject is not originally in a state where the examination can be performed.
[0030]
The present invention has been developed in view of the limitations of the conventional pulmonary function testing apparatus described above.
An object of the present invention is to protect a subject (safety) by constantly monitoring the gas composition of a test circuit in the device and constantly monitoring the biological information of the subject in a lung function test device. It is intended to provide something that can be reliably performed.
[0031]
As a result of studying to improve the safety of the lung function test apparatus, the present inventors have determined that in order to deal with the above-described problems related to the first test gas, During inspection preparation of inspection items, or during inspection preparation and inspection, the CO concentration (or CO concentration and He concentration) existing in the inspection system is constantly monitored, and when the concentration of these gases exceeds the safety standard value It was found that it is effective to incorporate a control system for stopping the examination into the lung function testing apparatus.
[0032]
The idea of incorporating a control system linked to at least a CO concentration monitoring mechanism into the lung function testing apparatus of the present inventors was born with the primary emphasis on improving the safety of the apparatus. However, in this type of pulmonary function device, CO analyzer, He analyzer, and N ₂ Because it has an analyzer, it was born with a secondary emphasis on the economic aspect of making effective use of these.
[0033]
In addition, as a result of studying to improve the safety of the pulmonary function test apparatus, the present inventors have found that the arterial oxygen saturation and the heart rate can Finding out that it is effective to incorporate a control system that constantly monitors the condition of the subject (hereinafter also referred to as biometric information) such as the number and stops the examination based on these monitoring results. It was.
[0034]
The present invention has been completed based on the above findings.
The present invention provides a pulmonary function test that can test and test various pulmonary functions with high safety.
[0035]
[Means for Solving the Problems]
In summary, the present invention relates to a lung function test apparatus for testing lung function, wherein the lung function test apparatus includes:
(i). For inspection A pulmonary function test section including a part for testing pulmonary function using gas,
(ii). Used for lung function testing For inspection Supply gas Ru Supply section,
(iii) A gas concentration analyzer that analyzes the component concentrations of the test gas and the test circuit supplied to the test system at least at the test preparation stage each time the lung function test item changes,
(iv) A biological information analysis unit for determining eligibility of a subject based on biological information, and
(v). Gas concentration analyzer When The biological information analysis unit At least one of Based on the analysis results of
(v) -1.Previous Writing A function for instructing gas supply start and inspection start of the gas supply unit, and
(v) -2.Previous Writing A function to instruct the gas supply stop and inspection stop of the gas supply unit,
A control unit (control unit) having
It is related with the pulmonary function test | inspection apparatus characterized by comprising.
[0036]
As described above, in the lung function testing device, the present invention constantly monitors the gas composition of the test circuit in the device and constantly monitors the biological information of the subject, thereby protecting the subject ( It is an object of the present invention to provide a high-performance pulmonary function testing apparatus capable of reliably performing (safety).
[0037]
The lung function test is performed by breathing the gas in the test circuit (breathing circuit) that is temporarily connected to the lung function test apparatus for breathing with the atmosphere normally performed by the subject.
This means that the subject can sometimes be in danger.
According to the present invention, as a means for avoiding the above-described dangerous state, the following two types of monitoring are generally performed to perform a lung function test while ensuring the safety of the subject.
[0038]
(1). Gas composition monitoring
The gas concentration analysis unit detects oxygen (O in the inspection circuit of the device where the subject breathes). ₂ ), Carbon dioxide (CO ₂ ) And carbon monoxide (CO) and the like are constantly monitored during and during the inspection preparation. Further, the gas concentration analysis unit transmits a gas concentration abnormality signal to the control unit when a gas concentration outside the safety reference range of each gas concentration of the inspection circuit is detected. The control unit controls the valves when the gas concentration abnormality signal is received, and performs a series of operations for forcibly switching the subject from the inspection circuit to the atmosphere. The apparatus may be configured to display the contents and countermeasures (deterioration of consumables, etc.) on the display unit based on the gas concentration abnormality signal. In addition, it goes without saying that the safety standard value of each gas concentration may be configured to be changeable depending on conditions.
[0039]
(2). Monitoring biological information
The biological information analysis unit uses a pulse oximeter or the like to determine the condition (biological information) of the subject using arterial oxygen saturation (hereinafter referred to as SPO ₂ ) And heart rate (hereinafter referred to as HR) are constantly monitored. The biological information analysis unit transmits a biological information abnormality signal to the control unit when detecting biological information outside the safety reference range. The control unit controls the valves when the biological information abnormality signal is received, and performs a series of operations for forcibly switching the subject from the inspection circuit to the atmosphere. Needless to say, the biological information can be displayed on the display unit. In addition, it goes without saying that the safety reference value of the biological information may be configured to be changeable depending on conditions.
[0040]
Hereinafter, the technical configuration and embodiments of the lung function testing apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Needless to say, the lung function test apparatus of the present invention is not limited to the illustrated one.
[0041]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a lung function test apparatus (A) of the present invention.
As shown in the figure, the lung function test apparatus (A) of the present invention performs various tests such as lung diffusion capacity (DLco), residual lung volume (RV), or functional residual volume (FRC). Inspection unit (1), gas supply unit (2) for supplying inspection gas such as CO gas to the apparatus (A), gas concentration analysis unit (3), biological information analysis unit (4), gas concentration analysis unit ( 3) and a control unit (5) for controlling the open / close valves of the gas supply unit (2) and the lung function test unit (1) based on the analysis results of the biological information analysis unit (4), and the control unit (5) ) And a display output unit (6) constituted by a CRT or the like for notifying an operator of the apparatus (A) of data from the gas concentration analysis unit (3) and the biological information analysis unit (4). It is configured as a main component.
[0042]
The pulmonary function test part (1) of the pulmonary function test apparatus (A) of the present invention comprises:
(i). Examination of diffusion capacity of lungs (DLco (S / B), DLco (S / S)),
(ii). Lung residual capacity, functional residual capacity tests (RV, FRC),
(iii). Lung volume test (VC, FVC),
For example, a desired lung function can be examined.
[0043]
As shown in FIG. 1, the lung function test unit (1) includes a lung diffusion capacity test system (11), a lung residual capacity, a functional residual capacity test system (12), and a lung volume. The inspection system (13) has three inspection systems. As described above, the present invention is not limited to those of these inspection systems, and may be constituted by a desired inspection system.
[0044]
In the various examination systems shown in FIG. 1, reference numerals (11), (12), and (13) should be interpreted as including a mouthpiece for the subject.
In the pulmonary function test section (1) shown in FIG. 1, (11a) is a balloon box, (11b) is an inspiratory bag, (11c) is an expiratory bag, and (14) is a rolling seal type. Shows the box spiro.
[0045]
The gas supply unit (2) shown in FIG. 1 is composed of various exchangeable gas cylinders (21 to 25) for supplying inspection gas.
(21) is a four-type mixed gas cylinder whose gas composition is CO (0.3%), He (10%), O ₂ (20%), N ₂ (Balance).
(22) is a three-kind gas cylinder whose gas composition is CO (0.1%), O ₂ (20%), N ₂ (Balance).
(23) is a two-type mixed gas cylinder whose gas composition is He (80%), O ₂ (20%).
(24) is O ₂ It is a gas cylinder.
(25) is a He gas cylinder.
[0046]
The gas concentration analyzer (3) shown in FIG. 1 includes a CO analyzer (31), a He analyzer (32), N ₂ Analyzer (33), O ₂ Analyzer (34), CO ₂ It consists of an analyzer (35) and the like. Needless to say, data measured by these analyzers are converted into electrical signals for use in the control unit (5) and the display output unit (6).
As each analyzer described above, a known one can be used. For example, infrared absorption method as CO analyzer (31), heat conduction method as He analyzer (32), N ₂ Gas discharge type as analyzer (33), O ₂ Zirconia method as analyzer (34), CO ₂ An infrared absorption method or the like can be used as the analyzer (35).
[0047]
The biological information analysis unit (4) shown in FIG. 1 obtains information for determining eligibility as a subject from the subject (4A).
In order to determine the eligibility of this type of subject (4A), the biological information analysis unit (4) includes an arterial blood oxygen saturation meter (41), a heart rate meter (42), and the like. The biological information of the subject (4A) is constantly monitored.
[0048]
A method for measuring arterial blood oxygen saturation for obtaining the above-described biological information will be briefly described below.
As a method for measuring the arterial oxygen saturation, there is a method using a pulse oximeter that does not require blood collection. The principle of this method is to use the absorbance characteristics of oxyhemoglobin and reduced hemoglobin. That is, hemoglobin has a characteristic that it changes from reduced hemoglobin to oxidized hemoglobin when exposed to oxygen and becomes bright red. This method utilizes the above-mentioned characteristics of hemoglobin.
[0049]
More specifically, the absorbance of red light having a wavelength of 660 nm of oxyhemoglobin is low, and the red light easily passes through blood rich in oxyhemoglobin. On the other hand, infrared light having a wavelength of 940 nm is absorbed in a large amount by oxyhemoglobin. That is, the absorbance of deoxyhemoglobin is high at 660 nm and significantly decreases at 940 nm. For this reason, the oxygen saturation state of blood can be obtained by a spectral analysis method by measuring the ratio of the absorbance of 660 nm red light and 940 nm infrared light.
[0050]
The arterial oxygen saturation is measured from a pulse oximeter having a structure in which the subject's finger is inserted between the light emitting part and the light receiving part, as described above. _P O ₂ ).
The arterial oxygen saturation (S _P O ₂ ) To calculate arterial oxygen partial pressure (PaO) using the hemoglobin oxygen dissociation curve (correction curve). ₂ ).
[0051]
Arterial oxygen partial pressure (PaO) determined as described above. ₂ ) Has a normal value of about 95 (%) or more.
[0052]
It goes without saying that the data measured by the biological information analysis unit (4) described above in the present invention may be converted into an electrical signal for use in the control unit (5) and the display output unit (6). It is not.
[0053]
The control unit (5) shown in FIG. 1 receives analysis data (electrical signals) from the gas concentration analysis unit (3) and the biological information analysis unit (4), and increases the safety of the subject (4A). From the viewpoint of ensuring, the apparatus (A) is controlled. That is, the control unit (5) controls the inspection circuit system, gas analysis system, gas supply system electromagnetic valve, and the like of the apparatus (A).
The control unit (5) includes a gas composition signal detection unit (51) and a biological information signal detection unit (52) as shown in the drawing, and each may be configured to have the following functions.
[0054]
The gas composition signal detector (51) compares the analysis data of the gas composition of the inspection circuit being prepared and inspected from the gas concentration analyzer (3) with the safety reference value level.
・ Inspection stop signal to command inspection preparation or inspection stop (stop), or
・ Inspection disclosure signal to instruct the start of inspection,
A command signal such as
Needless to say, an electromagnetic valve (valve) for supplying and stopping the test gas in the lung function measuring unit (1) and the gas supply unit (2) is electrically connected based on the command signal. The safety of the subject (4A) is secured by controlling the opening and closing automatically. In the present invention, the configuration of the control system described above may be configured as desired.
[0055]
The gas composition signal detector (51) of the controller (5) forcibly returns the breathing port of the subject (4A) to the atmosphere through the control system when an abnormal signal is generated in the gas composition in the inspection circuit. , Fulfills the function of closing all solenoid valves.
Needless to say, the abnormal signal of the gas composition signal detection port (51) may be transmitted to the display output unit (6) and notified to an operator or the like on the CRT screen. . The presence of the abnormal signal may be notified to the operator, the examiner, etc. by a warning sound, voice, etc. in addition to the screen display on the CRT.
[0056]
The biological information signal detection unit (52) monitors the biological information obtained from the subject (4A) during the examination preparation from the biological information analysis unit (4) and during the examination, and the biological information is out of the reference value range. When the abnormal signal indicating this is detected, the function of forcibly returning the breathing port of the subject (4A) to the atmosphere through the control system and closing all the solenoid valves in the same manner as the gas composition signal detector (51). To fulfill.
[0057]
Further, the abnormal signal of the biological information signal detection unit (52) is transmitted to the display output unit (6) in the same manner as the handling of the abnormal signal in the gas composition signal detection unit (51), and is sent to the operator on the CRT screen. You may be informed.
[0058]
In the pulmonary function test apparatus (A) of the present invention, the display output unit (6) such as a CRT, the content of the output signal of the control unit (5), specifically,
(i) If inspection preparation is in progress, an instruction to stop inspection preparation (stop) or an instruction to start inspection,
(ii). If an inspection is in progress, an instruction to stop the inspection (stop),
Etc. are displayed.
An operator or the like can safely operate the pulmonary function test apparatus (A) by displaying the command contents of the control section (5) of the display output section (6).
In the present invention, it goes without saying that the display output unit (6) may be configured so that a warning sound, sound, etc. can be generated in addition to the display of the CRT screen (monitor screen).
[0059]
FIG. 2 is a configuration diagram when a lung diffusion capacity test, that is, a DLco (S / B) test is performed by the test circuit system (A1) of the lung function test apparatus (A) of the present invention. In the inspection circuit system (A1) shown in FIG. 2, DLco (S / S), CV, N, as well as DLco (S / B) inspection. ₂ Inspections such as W / O can be performed.
[0060]
Hereinafter, the components of the apparatus and the procedure of DLco (S / B) inspection will be described with reference to FIG.
(11a) is a balloon box, which is a device that prevents the subject from leaking the amount of inhaled air that is inhaled from the inspiratory bag (11b) and the amount of exhaled air that has been called into the exhalation bag (11c).
(11b) is an intake bag for storing gas to be inhaled by the subject, and the four kinds of gases (CO, He, O, depending on the inspection items). ₂ , N ₂ ), Three gases (CO, O ₂ , N ₂ ), Two gases (He, O ₂ ) And O ₂ Gas is inhaled.
(11c) is an inhalation bag for storing exhaled gas called by the subject.
[0061]
The configuration of the various electromagnetic valves (V1 to V7) is as follows.
V1: An electromagnetic valve that opens and closes the 4-type cylinder (21), and opens and closes when preparing for inspection.
V2: Normally switched to the V3 side, but switched to the 4th cylinder (21) side when supplying 4th class gas for inspection preparation, and electromagnetic for supplying a specified amount of 4th class gas to the intake back (11b). It is a valve.
V3: Normally switched to the intake back (11b) side, but connected to the gas concentration analysis unit (3) during the gas analysis (CO, He) of the intake back (11b), or the exhalation back (11c) This is a solenoid valve connected to the gas concentration analysis section (3) during gas analysis (CO, He, etc.).
V4: An electromagnetic valve that is normally closed but opens at the same time as the start of the test, and connects the breathing mouth (mouthpiece) (11) and the inside of the balloon box (11a).
V5: A solenoid valve that is normally closed but opens when a specified amount of the subject's exhaled gas is collected in the exhalation bag (11c).
V6: An electromagnetic valve that is normally closed but opens when the subject inhales from the intake bag (11b).
V7: This is an electromagnetic valve that is normally open and has the breathing port (11) connected to the atmosphere before the start of inspection, but closes at the same time as the start of inspection.
Further, when the electromagnetic valve (V7) is determined to be abnormal by the control unit (5), it is forcibly turned off and the breathing port (11) is connected to the atmosphere.
[0062]
Next, referring to FIG. 2, preparation work (safety confirmation work) for performing a pulmonary diffusion ability test, that is, a DLco (S / B) test using the lung function test apparatus (A) of the present invention. explain.
[0063]
<1>. In response to an instruction from the control unit (5), V4 and V7 are turned ON, and the inside of the breathing port (11) and the balloon box (11a) is washed out with the atmosphere. Thereby, the gas composition in the breathing port (11) and the balloon box (11a) is atmospheric (O ₂ About 21%, CO ₂ Is approximately 0%), and the CO and He concentrations are zero.
<2>. In response to an instruction from the control unit (5), while opening and closing V4, V5, V6 and V7, negative pressure is applied in the intake back (11b) and the exhalation back (11c), and both backs (11b, 11c) To a vacuum.
<3> In response to an instruction from the control section (5), V1, V2 and V7 are turned on to supply a prescribed amount of four gases to the intake back (11b).
<4>. In response to an instruction from the control unit (5), the intake back (11b) and the gas concentration analysis unit (3) are connected via V2 and V3, and the CO analyzer (31) and the He analyzer (32 The concentration output value (analysis data) is sent to the gas composition signal detection unit (51) of the control unit (5).
<5> The gas composition signal detection unit (51) of the control unit (5) monitors the gas concentration in the intake back (11b) and sends normal and abnormal signals to the display output unit (CRT) (6).
[0064]
On the other hand, based on the normal and abnormal signals of the gas composition signal detection unit (51), the valve opening / closing control mechanism (5A, 5B, 5C) of the control unit (5) performs the following operation.
(i) When normal, the test can be started. At this time, the breathing port (11) is connected to the atmosphere via V7. The display output unit (6) displays completion of inspection preparation.
(ii). When there is an abnormality, for example, O in the intake back (11b) ₂ When the concentration is 18% or less, all solenoid valves and fans (not shown) are forcibly turned off.
The display output unit (6) displays that the inspection is stopped.
[0065]
In the present invention, the control unit (5) is configured to similarly operate the control mechanisms (5A, 5B, 5C) based on the normal and abnormal signals of the biological information signal detection unit (52).
In this case, even if the output signal of the gas composition signal detector (51) is normal, if the output signal of the biological information signal detector (52) is abnormal, the latter is prioritized and the control mechanism of the controller (5) It is needless to say that it is preferable to configure to operate (5A, 5B, 5C).
[0066]
In FIG. 2, the valve opening / closing control mechanisms (5A, 5B, 5C) are related to the connection to the gas group and the valve group related to the connection with the gas supply unit among the output signals of the control unit (5). It shows the division of control roles such as valve groups and valve groups related to inhalation / expiration of the subject.
[0067]
Next, the operation of each element under inspection in the DLco (S / B) inspection in the inspection circuit system (A1) shown in FIG. 2 will be described.
[0068]
(1). Simultaneously with the start of the test, V4 is turned ON, and the subject (4A) is connected to the inside of the balloon box (11a) through the breathing port (11) and performs rest breathing.
(2). Next, after all the air in the chest of the subject (4A) is called out, V6 is turned on and the four gases in the intake bag (11b) are inhaled all the way to the chest.
(3). Next, all the solenoid valves connected to the breathing port (11) are turned off, and the subject (4A) holds the breath for about 10 seconds.
(Four). Next, V4 is turned on, and after the subject (4A) calls a certain amount (for example, 750 ml) into the balloon box (11b) through the breathing port (11), V5 is turned on and the intake back (11c) The sample amount (for example, 1000 ml) is called up and the inspection is terminated.
[0069]
(Five). During the examination, the biological information of the subject (4A) is constantly monitored, and the biological information signal detection unit (52) sends normal and abnormal signals to the display output unit (6).
(i) When normal, the display output unit (6) ₂ , HR, etc. are displayed.
(ii). In case of abnormality, all solenoid valves and fans are forcibly turned off through the control system, and the subject (4A) is connected to the atmosphere through the breathing port (11) and connected to the display output unit (6). Send an abnormal signal. For example, SpO of the subject (4A) ₂ When the value becomes 90% or less, an abnormal signal is issued and the inspection is forcibly stopped. Here, since the examiner quickly detects the contents of the abnormality, the examiner (4A) can take appropriate measures.
[0070]
FIG. 3 is a configuration diagram when the lung residual amount (RV) test and the functional residual amount (FRC) test are performed by the test circuit (A2) of the lung function test apparatus (A) of the present invention.
In FIG. 3, the valves (V8 to V9) perform the following operations. That is, V8 is O ₂ It is an electromagnetic valve that opens and closes the cylinder (24) and opens and closes during and during inspection preparation.
V9 is an electromagnetic valve that opens and closes the He cylinder (25) and opens and closes when preparing for inspection.
In FIG. 3, (12) is the breathing port, (121) is the CO in the exhaled gas of the subject who is called from the subject (4A) to the examination circuit. ₂ Absorbent (soda lime) that absorbs gas (carbon dioxide gas), (122) indicates a micro fan, and (123) indicates a washing fan.
[0071]
Next, with reference to FIG. 4, preparation work and examination work while confirming safety for lung FRC examination by the lung function examination apparatus (A) of the present invention will be described.
[0072]
(i). (Preparation for inspection)
<1>. The inside of the inspection circuit, that is, the inside of the rolling seal type box spiro (14) and the inside of the FRC inspection system (12) is washed out in the atmosphere by the washing fan (123) and the micro fan (122). As a result, the CO and He concentrations in the inspection circuit
Becomes zero.
<2> Open the solenoid valve V8 by the washing fan (123) and open the O ₂ , Solenoid valve V
9 is opened, and He is supplied to the inspection circuit in a specified amount.
<3> The gas in the inspection circuit is circulated by the micro fan (122) while being sent to the gas concentration analyzer (3), where the CO analyzer (31), He analyzer (32), O ₂ Analyzer (34), CO ₂ The analysis data of the analyzer (35) is used as the gas group of the control unit (5).
The concentration output value (analysis data) is sent to the generation signal detector (51).
<4> The gas composition signal detector (51) of the controller (5) determines the gas concentration in the inspection circuit.
Monitor and send normal and abnormal signals to the display output (CRT) (6).
[0073]
On the other hand, based on the normal and abnormal signals of the gas composition signal detector (51), the valve opening / closing control mechanism (5D) of the controller (5) performs the following operation.
(i) When normal, the test can be started. The display output unit (6)
Displays that preparation is complete.
(ii) When there is an abnormality, for example, O in the inspection circuit ₂ When the concentration is less than 18%
The solenoid valve and fan are forcibly turned off.
The display output unit (6) displays that the inspection is stopped.
[0074]
In the present invention, the control unit (5) is configured to similarly operate the control mechanism (5D) based on the normal and abnormal signals of the biological information signal detection unit (52).
In this case, even if the output signal of the gas composition signal detector (51) is valid, if the output signal of the biological information signal detector (52) is abnormal, the latter is prioritized and the control mechanism of the controller (5) Needless to say, it is preferable to configure (5D) to operate.
[0075]
(ii). (Inspection work)
In (i). (Preparation for inspection), the following operation is continued when normal.
<1>. The subject (4A) enters the test circuit through the breathing port (12) simultaneously with the start of the test.
Connected.
<2>. During the test, CO in the exhaled gas called by the subject (4A) ₂ Is absorbed with soda lime (121), and an amount of O commensurate with the amount absorbed. ₂ Supply V8 open
To do.
<3>. During the inspection, the gas in the inspection circuit is circulated by the micro fan (122) while being sent to the gas concentration analyzer (3), where the CO analyzer, He analyzer, O ₂ Analyzer, CO ₂ Analyze the gas concentration with an analyzer, etc.
It sends to the composition signal detection part (51).
<3> The gas composition signal detection unit (51) of the control unit (5)
In addition to monitoring the degree, normal and abnormal signals are sent to the display output unit (6).
The signal sent from the gas composition signal detection unit (51) to the display output unit (6) may be a signal such as a change in He concentration under examination, an FRC converted value, a respiratory waveform, etc., in addition to the above-mentioned ones. These are displayed on the display output unit (6).
The
<4>. When an abnormal signal (abnormal value) is detected by the gas composition signal detector (51), all the solenoid valves and fans are forcibly turned off via the valve opening / closing control mechanism (5D). The subject (4A) is connected to the atmosphere through the breathing port (12).
.
[0076]
In the present invention, needless to say, the FRC inspection does not send an abnormal signal from the biological information signal detector (52) and sends an abnormal signal from the gas composition signal detector (51). Unless otherwise specified, the test continues and ends when the He concentration reaches an equilibrium state (stable time).
In the present invention, in the gas composition signal detection unit (51) and the biological information detection unit (52) of the control unit (5), when the former detects a normal signal, the latter is abnormal. Needless to say, it is preferably configured to be forcibly stopped.
[0077]
FIG. 4 shows a flowchart of the preparation work and the inspection work in the diffusion capacity inspection (DLco (S / B) inspection) shown in FIG. 2 and the FRC inspection shown in FIG.
[0078]
【The invention's effect】
According to the present invention, in a lung function test apparatus having at least a test function for testing the diffusion capacity of the lung while using CO (carbon monoxide) gas as a test gas, the safety that prevents the risk caused by the CO gas is prevented. There is provided a lung function testing device that is high in cost and excellent in economy.
[0079]
Further, according to the present invention, in addition to the danger caused by the CO gas, in the pulmonary function testing apparatus using CO gas or He gas as the test gas, the danger, lack of oxygen, and uncomfortableness due to incorrect use of the test gas. A pulmonary function testing apparatus that is highly safe and economical and that can completely eliminate defects such as sexuality is provided.
[0080]
Furthermore, according to the present invention, a pulmonary function in which a biological information analysis unit for judging whether or not a subject is eligible for examination based on biological information is built in and the safety on the subject side is highly pursued. An inspection device is provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a lung function test apparatus (A) of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of the lung function testing device (A) of the present invention during a lung diffusion capacity test.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a functional residual capacity (FRC) test of the lung function test apparatus (A) of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart of preparation work and examination work in the lung function testing apparatus (A) of the present invention.
FIG. 5 is a principle diagram of an inspection apparatus used for a lung diffusion ability inspection method.
[Explanation of symbols]
A ……………… Lung function testing device
A1 …………… Inspection circuit system A1
A2: Inspection circuit system A2
1 ……………… Lung function test department
11 …………… Lung diffusion capacity test system
11a ............ Balloon box
11b ………… Intake back
11c …… Exhalation back
12 …………… Lung functional residual capacity test system
121 ………… CO ₂ Absorbent (soda lime)
122 ………… Micro fan
123 ………… Washing out fan
13 …………… Lung volume testing system
14 …………… Rolling seal type box spiro
2 ……………… Gas supply section
21 …………… Four kinds of mixed gas cylinders
22 …………… Three gas cylinders
23 …………… Two mixed gas cylinders
24 …………… O ₂ Gas cylinder
25 …………… He gas cylinder
3 ……………… Gas concentration analyzer
31 …………… CO analyzer
32 …………… He analyzer
33 …………… N ₂ Analyzer
34 …………… O ₂ Analyzer
35 …………… CO ₂ Analyzer
4 ……………… Biometric Information Analysis Department
41 …………… Pulse Oximeter
42 …………… Heart rate (HR) meter
4A …………… Subject
5 ……………… Control section
51 …………… Gas composition signal detector
52 …………… Biological information signal detector
5A, 5B, 5C, 5D …………… Control mechanism
6 ……………… Display output section

Claims (9)

In a lung function test apparatus for testing lung function, the lung function test apparatus includes:
(i). Pulmonary function test part including a part for testing lung function using test gas,
(ii). Ruga scan supply unit to supply test gas to be used for inspection of lung function,
(iii) A gas concentration analyzer that analyzes the component concentrations of the test gas and the test circuit supplied to the test system at least at the test preparation stage each time the lung function test item changes,
(iv) A biological information analysis unit for determining eligibility of a subject based on biological information, and
(v). Based on the gas concentration analyzer及beauty producing object information analyzing unit of the analysis result,
(v) -1. function of instructing the start and inspection start of gas supply prior outs scan feed unit, and,
(v) -2. function of instructing the inspection stop and stop of the gas supply before outs scan feed unit,
A control unit (control unit) having
A pulmonary function testing device characterized by comprising:   The pulmonary function testing device according to claim 1, wherein the control unit (control unit) gives priority to the analysis result of the biological information analysis unit over the analysis result of the gas concentration analysis unit.   The pulmonary function testing device according to claim 1, wherein the control unit (control unit) includes a signal detection unit for gas composition and a signal detection unit for biological information. Gas supply section, four gas mixture _{(CO, O 2, He,} N 2) gas cylinder, three mixed gas (CO, O _2, N ₂₎ gas cylinder, two-kind mixed gas (the He, O ₂₎ gas cylinder, The pulmonary function testing device according to claim 1, comprising an oxygen gas (O ₂ ) cylinder and a helium gas (He) cylinder.   The pulmonary function testing device according to claim 1, wherein the gas concentration analysis unit includes a CO analyzer that analyzes at least carbon monoxide (CO).   The pulmonary function testing device according to claim 1, wherein the gas concentration analysis unit includes at least a CO analyzer and a He analyzer. The pulmonary function testing device according to claim 1, wherein the biological information detection unit includes a pulse oximeter that analyzes at least arterial oxygen saturation (SPO ₂ ). Controller (control portion), pulmonary function testing device according to claim 1 and performs supply or stop of the gas Riga scan feed section by the switching operation of the solenoid valve. Controller (control portion), the inspection opening Hajimemata Pulmonary function testing device according to claim 1 has a function to display information about test discontinued CRT screen (monitor screen).

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