ガス交換連続測定システムの開発とその問題点—ミキシングチェンバー法について

Development of an automated system for assessing respiratory gas exchange:By mixing chamber method

　各種の運動や労働時における酸素消費量の測定は，生体のエネルギー消費量を間接的に求めるだけでなく，機械的作業効率や熱産生量を知るために行われているものである。また，一定時間内の酸素の最大摂取能力（Ma—ximal oxygen uptake）は，ヒトの体力，特に有酸素的能力の最適な指標として広く用いられている。さらに最近では，各種の運動処方やリハビリテーション，あるいは臨床におけるICU，CCU等においても，酸素摂取量を含めた各種呼吸，循環機能の測定は広く行われるようになってきている。

　これまで，酸素摂取量の測定には，ダグラスバッグ法が一般的であった。この方法は，熟練を要する上に，長時間の測定ともなるとたいへんな手数を必要としたため，コンピューターを用いて自動的かつ簡便にガス交換を測定する装置が開発され，市販されるようになってきた1）。これらの装置は，その測定方法から，一呼吸ごとに呼気ガスを分析するブレスバイブレス（breath-by—breath）法と，数呼吸の呼気ガスを混合して測定するミキシングチェンバー（mixing chamber）法とに分類される。体力測定や運動処方においては，一定時間内の酸素消費竈や炭酸ガス産生量を知ることが主な目的であるため，ミキシングチェンバー法が一般的であるが，運動開始時のような呼吸の過渡応答を細かく観察したい場合には，ブレスバイブレス法が必要となる。

A computer based-system for assessing respira-tory gas exchange was developed, some problems and accuracy of the system was examined. The system was consisted of mass spectrometer, Fleisch type pneumotachograph, and microcomputer. Six different types of mixing chamber, 2 or 4 liters cylindrical chamber, were prepared to evaluate the responsiveness and mixture to the expired gas. Four liters mixing chamber with central partition in the cylinder had better responsiveness and gas mixture than other chamber. In this chamber, however, itneeds about 15~20 sec to reach a steady level in gas mixture at constant flow rates with 40 or 80 l/min. The accuracy of this system compared with Douglas bag method were within ±5% in minute ventilation, within + 10% in O₂ uptake (V0₂) and CO₂ production (VCO₂), respectively. Since the dif-ferences in O₂ and CO₂ concentration (FEO₂, FECO₂) determined by the system and Douglas bag method was small as gas delay time with 10 or 15 seconds was corrected, errors in VO₂ and VCO₂ would be thought to depend on the noncorrection for the gas delay time in multiplication between VE and FEO₂ or FECO₂.